Лийв Э Х
Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия
Э.Х.Лийв
ИНФОДИНАМИКА
ОБОБЩЁННАЯ ЭНТРОПИЯ И НЕГЭНТРОПИЯ
Изложены основные принципы новой научной дисциплины - инфодинамики, которая занимается общими закономерностями универсума и распространения в нем информации.
CОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Универсум как иерархический комплекс систем
2. Единство массы, энергии и негэнтропии в системе
3. Информационные модели. Вторичная реальность. Сознание
4. Обобщённая энтропия (ОЭ) и негэнтропия (ОНГ)
5. Информация и методы её измерения
6. Структура инфосистем
7. Системы обработки информации
8. Общие закономерности и принципы инфопередачи
9. Балансы ОЭ и ОНГ при развитии систем
10. Инфокинетика. Скорость, своевременность и старение инфопередач
11. Оптимизация процессов управления системами
12. Процессы инфообработки в экономике, науке и культурe
Негэнтропийные основы экономики
Структура товара, труда и прибыли
Информация и наука
Негэнтропийные критерии в технике и технологии
Негэнтропийные основы искусствоведения и в религии
Негэнтропия в правовом государстве
Негэнтропия в обществоведении и в социологии
13. Самоорганизующиеся системы. Синергетика
14. Мировоззрение и перспективы инфообщества
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Теория информации, кибернетика и синергетика, дости-гающие огромных успехов в области управляющих и самораз-вивающихся систем, не в состоянии полностью объяснить и обобщить все информационные явления и процессы, проте-кающие в природе и обществе. Разные виды информации и негэнтропии различаются не только количеством, но и качест-вом, многомерностью, эффективностью, степенью обобще-ния, трудноформализованностью, содержательностью, недос-таточно исследованных указанными науками. Неясен процесс перехода информации в свою связанную форму - негэнт-ропию. Недостаточно изучены критерии и методы оценки количества и качества информации, особенно в общест-венных системах.
Наиболее общими закономерностями в процессах пере-дачи, превращения, обработки и хранения информации (или её связанного вида: негэнтропии) занимается новая наука - инфодинамика. Исходные положения инфодинамики сле-дующие:
1. Универсум состоит из иерархически и интерактивно взаимосвязанных систем. Их пределы, структура и функ-ции разнообразны, но все они существуют объективно.
2. Каждая система обязательно содержит вещество (массу), энергию и негэнтропию. Можно рассчитать их эквивалентное суммарное количество и соотношение преобладающих форм.
3. Информацией является любая связь между системами, в результате которой увеличивается негэнтропия хотя бы одной из этих систем.
4. Сознание, мысли, наука и другие результаты умствен-ной деятельности человека и общества являются вто-ричной реальностью т.е. приближёнными моделями реального мира. Однако и они являются объективно су-ществующими системами, состоящие из вещества, энер-гии и негэнтропии.
5. Не существует абсолютной информации. Есть много-мерная информация относительно цели и события в системе, содержащаяся в другом событии или объекте.
6. Можно получить много дополнительных данных по движению и направлению потоков информации между системами путём анализа баланса негэнтропий и энтро-пий в совокупности систем.
Настоящая книга посвящена обоснованию, конкрети-зации, развитию и формулировке выводов или основных на-правлений по применению вышеуказанных исходных поло-жений.
В 1-ой главе даётся характеристика и систематизация основных типов систем в универсуме. Кажущаяся мысленная свобода выбора систем по структуре, функциональным свойствам, масштабу, назначению и по другим признакам не противоречит объективному существованию реальных систем. Обоснованы и даны обобщённые характеристики систем, вы-ражающие единство и эквивалентность вещества (массы), энергии и негэнтропии (гл. 2). Материя, энергия и нег-энтропия могут находиться в виде многочисленных вариантов структуры, что определяет их качество и возможности эффек-тивного, более или менее свободного преобразования.
Изложены основные положения негэнтропийной теории умственной деятельности человека и общества (гл.3). Созна-ние определяется совокупностью моделей, обладающих мак-симальной возможной энтропией, часть которой компен-сирована негэнтропией. Приближенными моделями являются мысли, эмоции, подсознание, религиозные взгляды, представ-ляющие собой также объективные системы. Дано информаци-онное толкование основным общественно-политическим и эти-ческим понятиям. Приведена методология расчёта обобщён-ной энтропии и негэнтропии сложных многомерных неравно-весных систем, основанная на суммировании их условных энтропий по всем факторам, влияющим на целевые кри-терии (гл. 4). Системный анализ влияния этих факторов поз-воляет выяснить из них существенные и получить дополни-тельную информацию для управления и оптимизации систе-мой. На этой основе усовершенствованы методы измерения многомерной информации, передаваемой в живой и неживой природе или в обществе (гл. 5). Методы позволяют более подробно проанализировать и проектировать структуру, рабо-ту и эффективность инфосистем и систем обработки информа-ции (гл. 6 и 7). Рассмотрены общие принципы информацион-ного взаимодействия между системами в иерархических комплек-сах систем (гл. 8). Исследованы условия самопроизвольной передачи и направления потока информации между система-ми. Описаны механизмы перехода информации как процесса в её связанную, локализованную форму - негэнтропию.
Для выяснения основных потоков и потерь информации приведён метод энтропийных или негэнтропийных неравенств (гл. 9). Существенными факторами, влияющими на эффек-тивность и качество информации, являются своевременность её передачи, положительный эффект в системе после её полу-чения и коэффициент её рассеяния, потерь (гл. 10). Разра-ботанные методы определения обобщенной негэнтропии дают возможность усовершенствовать ряд вопросов создания оптимальных управляющих схем и программ в кибернети-ческих стохастических системах (гл. 11). Открываются воз-можности комбинирования данного метода с другими метода-ми решения трудноформализуемых задач: эвристическим программированием и экспертными системами.
Отдельно проанализированы информационные процессы в экономике, науке и культуре (гл. 12). По вопросам эконо-мики рассмотрены зависимости между стоимостями инфор-мации и товара, между потоками информации и денег, между вводимой негэнтропией и образованием прибыли. Рассмотре-ны синергетические процессы саморазвития сложных систем с точки зрения увеличения их обобщённой негэнтропии (гл. 13). Указаны на условия и движущие силы, необходимые для потоков информации и развития систем, а также механизмы превращения информации в диссипативных структурах.
B заключительной 14-ой главе обсуждаются вопросы мировоззрения человека, роль информации и образования при нахождении человеком своего оптимального места в обществе. Рассмотрены информационные методы прогноза развития мировой системы, общества и конкретного человека в нём.
В книге обобщены результаты многолетней работы автора. В ней стремились сформулировать наиболее общие законы, действующие во всех системах и вытекающие из эквивалентности негэнтропии, энергии и вещества. Общие закономерности можно конкретизировать и составлять прак-тически используемые модели систем, гомоморфность кото-рых зависит от количества и качества дополнительных дан-ных. Новые представления могут оказать существенное влия-ние на мировоззрение и философские теории в инфообществе.
Книга расчитана на широкий круг специалистов, осо-бенно в области информатики, кибернетики и образования. Она полезна и для студентов и для всех, интереcующихся ролью информации в развитии универсума.
Таллинн, 05.09.97. Э.Лийв.
1. УНИВЕРСУМ КАК ИЕРАРХИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМ
Универсум состоит из бесконечного числа объектов в состоянии непрерывного развития в условиях огромного раз-нообразия. Сюда относятся, кроме материальных частиц и энергии, также разного рода поля, духовная жизнь, сознание, эмоции, явления культуры, энергетические коллапсы в космо-се и исчезновения вещества, пространства и времени на рассто-яниях меньше, чем предельная длина Планка (10-35 м). В этом разнообразии единственном признаком, который имеется у всех объектов и явлений, является их системное строение [ 1 ]. Нет объектов и явлений, которые не образовали бы систему с другими объектами и не являлись бы системой эле-ментов [ 2 ]. Для понятия "система" дано множество форму-лировок [ 3 - 9 ]. В данной работе рассматривается систему как целостную совокупность элементов и отношений между элементами. Определённое таким образом понятие системы может быть конкретизировано по разным признакам струк-турой, функциями, динамическими изменениями по времени и взаимоотношениями с окружающей средой. Более абст-рактную и общую формулировку дал А.Рапопорт: системой является определенная часть универсума которую можно опи-сать таким способом, что даётся определённому количеству переменных конкретные величины. В динамических системах одной переменной может быть и время. В экономической ки-бернетике распространена следующая формулировка: система - это множество, в котором реализовано заданное отношение R, у которого имеются определённые постоянные свойства.