Информация как основа жизни - В. Корогодин

Первым этапом реализации информации является, как мы помним, создание оператора. Второй этап – деятельность, или работа этого оператора, результатом чего и будет осуществление события цели Z и возникновение побочных продуктов w, этому сопутствующее. Очевидно, что оба этапа реализации информации могут быть существенно разделены во времени, вплоть до такого крайнего случая, когда первый может произойти, а второй – нет. Очевидно также, что лишь завершение второго этапа является полной реализацией информации, и только от этого зависит ее дальнейшая судьба – как в том случае, когда успешность работы операторов побуждает "расширять их производство" и, следовательно, будет приводить к мультипликации кодирующей их информации, так и в том случае, когда итогом их работы является непосредственное воспроизведение информации.

Работа операторов, как и любых машин, требует, прежде всего, затрат определенного количества энергии. Это обстоятельство сразу же вводит нас в круг привычного царства законов механики и термодинамики. Мы можем здесь, следовательно, говорить о затратах энергии на работу операторов, о расходовании энергии на "полезное действие" (достижение Z) и на производство "побочных продуктов" (w).

Особенности информации определяют специфику оператора, а эта последняя – его термодинамические характеристики в данном информационном поле. Эти характеристики, в свою очередь, влияют на динамику самой информации, определяя скорость ее воспризведения и степень мультипликативности. Поэтому динамику информации невозможно понять, не уяснив себе предварительно характер связей между ее свойствами и термодинамическими особенностями оператора.

КПД оператора, как и любой другой машины, можно выразить отношением полезно затрачиваемой энергии к общему ее расходованию оператором при осуществлении целенаправленного действия. Согласно определению, полезной будем называть ту энергию Ez, которая расходуется только на осуществление "полезного действия", т. е. на достижение цели Z. Следовательно, разность между общей и полезной энергией идет на "производство" побочного продукта w данного целенаправленного действия (17):

Какие же характеристики информации и в какой мере обусловливают КПД ее оператора?

К сожалению, строгих подходов к ответу на этот вопрос пока не существует. Лишь интуитивно можно полагать, что в самом общем случае расходы энергии на работу оператора должны возрастать с увеличением его сложности, а чем больше относительное количество "полезно" затрачиваемой энергии Ez, тем больше вероятность достижения цели в данном пространстве режимов при использовании данного оператора. Но, как мы видели выше, сложность оператора отражает количество Bz кодирующей его информации, а вероятность достижения цели определяет ее ценность Cz. Поэтому на основании чисто интуитивных соображений можно высказать предположение, что КПД Q увеличивается с ростом С/В =А1, т. е. что КПД оператора возрастает пропорционально ценности С и обратно пропорционально количеству В кодирующей его информации, или, что то же самое, пропорционально эффективности А, этой информации. Конечно, это справедливо только для пар "информация-оператор" данного типа и может проявляться лишь в последовательном ряду преемственных пар "информация-оператор".

Таким образом, можно высказать предположение, что коэффициент полезного действия оператора возрастает с увеличением эффективности кодирующей его информации.

Это предположение, если его удастся строго доказать, может вполне претендовать на роль основной теоремы будущей теории информации. Предположение это столь фундаментально, что его следует рассмотреть более внимательно. Роль этого предположения состоит в том (как будет показано в главе 5), что только на его основе можно строить учение о динамике информации. Поэтому приведенное выше предположение можно рассматривать как "центральную догму" общей теории информации, без доказательства или принятия которой невозможно последовательное ее построение. Будем надеяться, что в недалеком будущем удастся не только доказать справедливость этого предположения, но и выяснить (хотя бы в общем виде) форму зависимости КПДQ от А1.

Какова же может оказаться форма этой зависимости? Вряд ли она будет линейной. Скорее всего, зависимость эта будет иметь более сложный характер, и в нее будут входить коэффициенты, отражающие другие свойства и особенности информации, помимо ее количества и ценности. Но при константных значениях таких коэффициентов с увеличением А1 значение КПДQ будет, скорее всего, монотонно увеличиваться, и пока для нас этого вполне достаточно. Ведь вряд ли можно сомневаться, что значения этих коэффициентов будут отражать, главным образом, специфику пространства режимов и информационных полей.

Из соотношения (15) можно вывести ряд следствий.

Первое следствие. КПДQ не есть постоянная величина, но зависит от особенностей пространства режимов и информационного поля (т. е. от ситуации, при которой "работает" оператор, и той цели, для достижения которой он служит). Но распределение КПДQ по множеству информационных полей должно если не совпадать, то "однонаправленно отображать" распределение эффективности А, соответствующей информации.

Второе следствие. КПДQ отображает "эффективность" достижения цели, мерой которой в информационном аспекте служит эффективность А1 самой информации. Это очень важное следствие. Оно наполняет реальным физическим содержанием понятие "эффективность информации", введенное выше чисто формально (см. главу 2). Нетривиальность ситуации состоит в том, что максимум КПДQ далеко не всегда и далеко не обязательно должен соответствовать максимуму вероятности достижения цели: лишь в начале, при значениях С ›› 1, КПДQ будет возрастать с увеличением С, а затем может либо стабилизироваться, либо начнет уменьшаться, изменяясь в разных ситуациях с разными скоростями. Но во всех случаях максимумы кривых КПДQ(В) и А1(В) должны совпадать, точнее, должны совпадать их положения по оси абсцисс, т. е. оба максимума должны приходиться на одни и те же значения В = Ворt.

Третье следствие. Хотя величина КПДQ может изменяться в интервале от 0 до 1, т. е. пробегать те же значения, что и Р – вероятность достижения цели в данном целенаправленном действии, а также С - ценность информации, это еще не означает, что КПДQ однозначно, хотя бы по направлению, отражает значение Р и С. Можно лишь думать, что при достаточно больших значениях КПДQ величины Р и С не должны быть очень малыми, хотя обратное заключение может быть неверным, ибо высоким значениям Р и С могут соответствовать очень низкие значение КПДQ. Примеров этому, пожалуй, можно привести множество. Это следствие очень богато содержанием и, можно думать, имеет огромное значение для анализа конкретных путей динамики информации.

Четвертое следствие. Очевидно, что на производство "побочных продуктов" w расходуется лишь некоторая доля от всей энергии, требующейся оператору для осуществления целенаправленного действия: EW = Е (1 –КПДQ). Это, однако, не означает, что с увеличением КПДQ выход побочного продукта будет уменьшаться, а "безотходность производства" – возрастать. Можно думать, что выход побочного продукта будет примерно пропорционален абсолютному значению "бесполезного" расходования энергии в данном объеме пространства – именно пространства, а не "пространства режимов"! Поэтому выход побочного продукта и должен быть пропорционален ЕW = ( EQ - Ez) = Eq (1 – КПДQ). В общем случае форма зависимости выхода побочного продукта w от КПДQ и, следовательно, от характеристик информации может иметь весьма сложный характер, но мы этот вопрос рассматривать не будем.

Подведём теперь некоторые итоги

Важнейшим аспектом связи КПДQ и А1 является, таким образом, выявление и рассмотрение абсолютных соотношений между В, С и А информации, с одной стороны, и EQ, Ez и КПДQ, с другой. Решаема ли задача в общем виде, трудно сказать. Не исключено, что связь между А, и КПДQ установить удастся, но нахождение абсолютных значений соответствующих характеристик информации и операторов в каждом конкретном случае потребует, конечно, специальных расчетов.

Нетрудно видеть, что все сказанное выше относится в равной мере к любым операторам, а главное, к любым информационным системам, обеспечивающим воспроизведение информации. Характеристики таких схем, как мы постарались показать выше, зависят от особенностей пространства режимов, в пределах которого эти системы призваны функционировать, т. е. совершать целенаправленные действия, сопровождающиеся появлением побочных продуктов. Поэтому "деятельность" информационных систем невозможно себе ясно представить, не рассматривая ее в теснейшей связи с характеристиками соответствующих ситуаций и теми изменениями, которые в них могут индуцироваться.