Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия - Лийв Э Х. Страница 25

Схематически можно возникновение элементарных и принцип действия более сложных систем изобразить сле-дующим образом:

Энергия Ї Информация Ї Система функцио-нирует по прин-ципу минимальФункции ?????R ?????? Структура ОНГ ного роста ОЭ. Энергия и инфор-мация принима

ж г Уплотнение объединён-ного поля д е ются избиратель-но по критериям повышения ОНГ и устойчивости системы. Флуктуации Ї ОЭ

Уже элементарная система может, в благоприятных ус-ловиях, дифференцированно поглощать энергию, информа-цию и эквивалентную с ними вещество и использовать их для повышения своей ОНГ. Вместе с ростом ОНГ повышаются и притягивающие силы и возможности комбинации системы с другими системами. Дальше следовало развитие иерархии систем от квантов к кваркам, атомам, молекулам, неоргани-ческим, дальше живым веществам, организмам, человеку и обществу. При этом резко усложняются, дифференцируются все функции и элементы структуры системы, появляются до-полнительные органы и механизмы управления, получения и обработки информации. Однако, вышеприведенная универ-сальная схема функционирования остаётся неизменной для всех систем универсума, так же как и для самого универсума. Для всех систем универсума (в том числе для мысленных моделей) обязательными свойствами являются структура, функции, флуктуация и обмен со внешней средой. Флукту-ацией обусловлены сдвиги равновесия на микроуровне, которые при длительных действиях оказывают влияние на макроуровень.

Определение качества ОНГ

Задача определения качества ОНГ из-за её много-мерности и зависимости от ОЭ, представляет сложную проб-лему. При этом необходимо учесть потребности и шкалу цен-ностей приёмника информации, его инструктивные свойства, степень неизбыточности и незаменимости информации, крите-рии цели и ценности (полезности). ОНГ рассчитывают в абсолютных единицах по разности ОЭ принимающей системы до и после получения информации (ОНГ = ОЭдо - ОЭпосле). Однако, абсолютная величина не полностью показывает цен-ность ОНГ для системы-приемника, так как начальная вели-чина ОЭ может при инфоприёме изменяться. ОНГ не пока-зывает, сколько в процентах устраняется неопределённость системы. Поэтому целесообразно выразить качество ОНГ в %-нтах от средней ОЭ системы: d = ОЭдо - ОЭпосле . 100.

ОЭср

Коэффициент полезного действия при передаче инфор-мации. Часть информации теряется из-за рассеяния или шума в канале. Информация относительно события В в системе 1, содержащаяся в событии А в другой системе 2:

J (A, B) = ОЭ1(В) - ОЭ1(В / А)

Однако, из-за рассеяния (шума) в канале событие А пе-редаётся в систему 1 только частично (А*). Тогда коэффи-циент полезного действия при передачи информации K = ОЭ1(В) - ОЭ1(В / А*)

ОЭ1 (В) - ОЭ1(В / А)

Коэффициент увеличения ОЭ при инфопередаче сос-тавляет: Kэ = ОЭ1(В / А*)

ОЭ1(В / А)

где: A - отправленная от системы 2 информация о событии А A* - то же, принятая в системе 1 B - событие или цель в системе 1 (приёмнике).

Общая схема: ? ОЭ (В) - ОЭ (В / А) ? ???????????????R ? ? ?ОЭ(В)ОЭ(В/А*) ? ? ?????????R ? 0 ?ОЭ (В / А) ?ОЭ (В / А*) ? ОЭ(В) Энтропия ?????- ? ????? ??????????- ??????????R ? ОЭ (В/А) ? ? ? ????R ? ? ?ОЭ (В/А*) ? ? ??????????-?R ?

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИНФОДИНАМИКИ

Поскольку ОНГ в системах и инфопередача между ними существуют объективно, то возникают вопросы о закономер-ностях их движения, развития, взаимоотношении, обработки, хранения, применения и рассеяния. В любой системе в результате флуктуации возникают локальные неравновесные участки, неоднородности распределения ОЭ. В неравновесных участках возникают потоки информации, которые самопроиз-вольно переидут всегда с участка, обладающей большей ОЭ, в участок с меньшей ОЭ (или большей ОНГ). Неравновес-ность есть то, что порождает порядок из хаоса.

С другой стороны ОНГ можно рассматривать в форме эквивалентного количества энергии и соответственно она должна подчиняться законам термодинамики. Только в слу-чае исследования инфопередач их терминология несколько изменяется. Но закон роста ОЭ в изолированной системе останется так же неколебимым как в энергетике. Контро-лировать изолированность системы от инфообмена значительно труднее, чем от энергообмена.

Применение некоторых общих терминов как в инфо-динамике, так и в кибернетике заставляет более чётко обосно-вать необходимость выделения новой науки - инфодинамики. Кибернетика занимается в основном процессами управления и передачи управленческих сигналов. Управление является од-ной из высших форм регуляции и оптимизации систем. Од-нако, последние операции могут осуществлятся также по-средством других механизмов, например, путём динами-ческого взаимодействия между элементами или при функ-ционировании массовых каналов связи. В отличие от кибер-нетики инфодинамика занимается наиболее общими, универ-сальными закономерностями, действующими во всех систе-мах. Вместо общих понятий применяются обобщённые ОНГ и ОЭ. Последние принципиально отличаются от кибернетичес-ких понятий своей многомерностью, оптимальностью, что даёт им универсальность и повышенную содержательность.

Основные проблемы, стоящие перед инфодинамикой, следующие:

1. Определение направления самопроизвольного про-цесса передачи информации, и превращения в ОНГ, движу-щих сил процессов и возможности их усиления.

2. Изучение механизма передачи информации, как связи между системами, обладающими разными величинами ОНГ (показателями состояния структуры и упорядоченности систем).

3. Составление балансов ОЭ и ОНГ в системах и их комплексах.

4. Определение эффективности использования и степени рассеяния (старения) информации. Разработка методов повы-шения ОНГ, качества, ценности и оптимизации размерности моделей.

5. Выяснение влияния необратимости, асимметрии вре-мени на информационные процессы, на их своевременность и на процессы управляемого развития систем (повышения ОНГ).

На данном этапе развития инфодинамики основной проблемой, от решения которой зависит решение других, яв-ляется разработка надёжных методов определения количества и качества информации ОНГ и ОЭ. Для определения направ-лений дальнейших исследований можно уже сейчас сформу-лировать ряд общих принципов:

1. В изолированной системе невозможно само-произвольное увеличение ОНГ (связанной информации), но её стабильность и скорость её уменьшения зависят от коли-чества и прочности информационных и энергетических структур.

2. Информация не может самопроизвольно пере-даваться от системы с меньшей ОЭ в систему с большей ОЭ (неопределенностью) и в систему с меньшей ОЭ пере-даётся с потерями. Информация переходит без потерь только в такую систему, ОЭ которой относительно данного события или объекта существенно меньше.

3. Ни одна материально-энергетическая или инфор-мационная система не может служить кибернетической маши-ной, единственным результатом действия которой было бы увеличение ОНГ в результате перераспределения информа-ции, в т.ч. снятием информации с частей, обладающих боль-шей ОНГ (меньшей ОЭ или неопределённостью). Другими словами: Невозможен вечный двигатель (perpetuum mobile) третьего рода, т.е. кибернетическая машина, бесконечно и без компенсации повышающая свою негэнтропию и тем самым эффективность работы системы.

4. В изолированном канале связи информация само-произвольно передаётся от системы с меньшей ОНГ2 в сис-тему, обладающей большей ОНГ1 тем меньшими потерями, чем больше их разность ОНГ1 - ОНГ2. Степень эффек-тивности передачи информации приближённо

Zn = ОНГ1 - ОНГ2 . 100 процентов. ОНГ1

5. При сочетаний действий нескольких систем могут воз-никнуть несовпадающие интересы (цели) между системами, конфликты или ситуации, рассматриваемые теорией игр. Уже возникшие и обладающие ОНГ системы часто мешают возник-новению новых систем, ориентированных на такой же вид ОНГ (на такую же цель). С другой стороны, отдельные системы могут получать информацию от систем, обладающих меньшей ОНГ, усилить свой негэнтропийный потенциал, ускорить свое развитие и это приведет к возникновению ие-рархической структуры систем.