Информация как основа жизни - В. Корогодин

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.

Пусть дана некоторая информация I, кодируемый ею оператор Q, и определено событие, являющееся целью Z. Каждый из факторов, необходимых и достаточных для осуществления с той или иной вероятностью р или Р этого события, можно представить себе как одну из осей координат некоторого многомерного пространства, число измерений которого равно числу этих факторов. Построенное таким образом пространство назовем "пространством режимов" данной информационной системы. За начало координат этого пространства можно принять точку, где значения всех факторов равны нулю; по мере нарастания степени выраженности каждого фактора оси пространства режимов будут расходиться.

В любом пространстве режимов можно выделить две области: область спонтанного осуществления Z( p > 0) и область целенаправленного действия (Р > р). Первая из этих областей задается многомерной поверхностью, описывающей распределение по пространству режимов величины р, а вторая – распределением величины Р; очевидно, что вторая область включает в себя первую.

В области спонтанного осуществления Z можно выделить "зону комфорта", где р≈1. Отрезок времени, в течение которого в зоне комфорта осуществляется Z, можно назвать "собственным временем" данной системы и использовать его для калибровки времени, в данной системе протекающего. Тогда значение 0<р≤1, а также все значения Р > 0 можно трактовать как "вероятности в единицу времени", подразумевая под последним собственное время системы. Функционирование оператора в области целенаправленного действия можно описывать как миграцию любой заданной точки этой области в зону комфорта и обратно. Получаемые при этом циклы можно характеризовать продолжительностью, длиной пути и вероятностью завершения и, таким образом, сопоставлять друг с другом.

Очевидно, что пространство режимов любой информационной системы можно также характеризовать распределением на нем значения ценности С информации, эту систему определяющей. Отсюда легко перейти к распределению на пространстве режимов величины КПДQ, что приобретает особый интерес в качестве меры соответствия.

Очевидно, что в действительности пространства режимов s "в чистом виде" не существуют и существовать не могут. В любой реальной ситуации помимо факторов, необходимых для осуществления целенаправленного действия и составляющих пространство режимов, обязательно присутствуют еще и факторы, безразличные по отношению к деятельности данной информационной системы, а также факторы, препятствующие ее деятельности, т. е. выступающие в роли помех. Безразличные факторы не влияют ни на р, ни на Р, а помехи могут уменьшать как р, так и Р и, следовательно, существенно влиять на величину С. Наличие таких факторов является очень важным обстоятельством, сказывающимся на работе информационных систем, а следовательно, и на динамике информации в данных конкретных условиях, т. е. в среде ее обитания. К этому нужно еще добавить, что по мере функционирования оператора любая реальная среда не остается постоянной, а постепенно изменяется в результате потребления имеющихся в ней ресурсов R, необходимых для осуществления целенаправленного действия, и накопления побочных продуктов w. Поэтому термин "пространство режимов" можно использовать лишь для формального описания работы той или иной информационной системы, а при описании реальной ситуации лучше пользоваться термином "зона обитания" (или каким-либо его синонимом), которую можно характеризовать исходным состоянием и последующей трансформацией.

Для того, чтобы данный оператор в данной зоне обитания мог осуществлять данное целенаправленное действие, этот оператор должен соответствовать этой зоне. С равным правом можно говорить о соответствии друг другу зоны обитания и кодирующей данный оператор информации. Иными словами, чтобы данный оператор был работоспособным, информация, его кодирующая, должна "предусмотреть" не только пути миграции данной точки пространства режимов в зону комфорта, но и достаточную помехоустойчивость оператора. Требуемую помехоустойчивость можно обеспечивать по меньшей мере тремя способами: уходом от помех, защитой от них и репарацией (починкой) вызываемых помехами нарушений.

Реальные формы распределения р и Р на зоне обитания (размерность которой может существенно превышать размерность включенного в нее пространства режимов) позволяют для каждой данной информационной системы построить распределение на этой зоне как эффективности А информации, так и КПД оператора. Второе из этих распределений можно использовать в качестве "критерия соответствия" друг другу информации и оператора, с одной стороны, и информации и зоны обитания, с другой. Мерой такого соответствия для каждой точки зоны обитания будет, естественно, служить соответствующая ей величина КПДQ.

Теперь мы можем сформулировать принцип соответствия – один из основных принципов общей теории информации [9]:

Мерой соответствия оператора и кодирующей его информации служит соответствие между зоной обитания и действием оператора, его КПДQ.

Здесь, естественно, может встать вопрос о достаточности такого критерия соответствия, как величина КПДQ. Если рассматривать относительную конкурентоспособность нескольких информационных систем в данной зоне обитания, этого критерия, по-видимому, вполне достаточно. Можно показать, однако, что этот критерий соответствия будет "работать" и в случае конкуренции нескольких информационных систем: ведь каждую из них, а также вызываемые ими изменения зоны обитания можно выразить в форме одной или нескольких дополнительных осей координат данной зоны обитания или в форме вектора, отражающего скорость и направление трансформации этой зоны во времени. Хотя реальный аппарат, пригодный для такой интерпретации проблемы конкурентоспособности разных информационных систем, может быть достаточно сложным, принципиальных трудностей здесь не просматривается.

Итак, зоной (или средой) обитания некоторой информационной системы будем называть внешнюю по отношению к ней среду s, содержащую ресурсы R, необходимые для функционирования этой системы, а также отвечающую другим требованиям, необходимым для обеспечения успешности этого функционирования. Попадая в такую подходящую для нее зону, информационная система начинает "работать", поглощая ресурсы и создавая собственные копии, а также засоряя среду побочными продуктами своей деятельности. В ходе такой работы информационные системы, следовательно, не только воссоздают себя, но и трансформируют среду их обитания.

Такие изменения среды обитания информационных систем всегда и неизбежно слагаются из трех составляющих. Во-первых, это изъятие из среды ресурсов R, необходимых для работы операторов информационных систем. Во-вторых, это поступление в среду побочных продуктов w работы операторов. В-третьих, это накопление в среде все новых экземпляров вновь создаваемых информационных систем, т. е. "заселение" ими среды обитания.

Все это из множества возможных характеристик среды обитания позволяет выделить следующие, для нас наиболее существенные. Первая характеристика – это положение среды обитания по отношению к пространству режимов, что отражает степень оптимальности данной среды для заселяющих ее информационных систем. Вторая – это наличие в данной среде факторов типа помех, негативно действующих на информационные системы и предъявляющих к ним требования той или иной помехоустойчивости. Третья – это ресурсоемкость среды обитания, которую можно выразить отношением имеющихся в ней ресурсов R к тому количеству ресурсов r, которое требуется для осуществления одного цикла целенаправленного действия: Rr-1 = p.

Очевидно, что в случае р < 1 целенаправленное действие, начавшись, не сможет завершиться. В случае р = 1 оно может осуществиться лишь один раз. Только в случае р›› 1 среда обитания будет успешно "разрабатываться" информационными системами, все более "засоряющими" ее при этом побочными продуктами своей деятельности. В какой мере среда обитания сможет "справляться" с этим засорением, будет определяться четвертой ее характеристикой – ее кондиционирующей мощностью. Наконец, пятая характеристика – объем среды обитания – будет определять, какое предельное количество информационных систем она сможет "вместить в себя" без ущерба для их дееспособности. Очевидно, что объем среды обитания определяется как ее собственными параметрами, так и параметрами "жизненного пространства", требующегося для нормальной работы одной информационной системы.