Введение в понятие информодинамики

 

Ученый открывает то, что есть в природе. А инженер изобретает то, чего в природе нет. Творец был первым Инженером. Он изобрел Вселенную как процесс. Чем Он до этого занимался? Может быть, Он моделировал Мир на основе поиска строгой аксиоматики и принципа чистой абстракции, и Его просто не могли удовлетворить результаты?

История Вселенной началась не с Большого Взрыва, а с момента осознания того, что существуют Вечные Законы (Принципы), коим и Творец подчиняется. Это значит, что инженерам заповедано идти по Его пути, а ученым – искать эти законы, Общие Законы порождения всего творимого и существования всего сотворенного.

В соответствии с данным выше обещанием помещаем в читаемую главу может быть самый интересный раздел рассматриваемой дисциплины, то, что пока нигде и никогда не формулировалось открыто – размышления о науке, связанной с подлинным рассмотрением интеллектуальных систем в будущем, в их взаимосвязи и их едином научном представлении. Мы убежденно считали, что это могла бы быть информатика, но пути науки неисповедимы и она ею не стала, и уже никогда стать не сможет. Груз спекуляций, бессмысленных определений, потеря так никогда и не найденного предмета исследований лишили ее права на жизнь, оставив ей только область вербальных повествований дилетантов о чем-то около компьютерном. Также как, впрочем, и судьба кибернетики ныне вряд ли кого интересует – была, умерла, ну и Бог с ней. Оказалась никому не нужной.

Информодинамика – наука об информации, но совершенно другого не «информатикового» масштаба. Она из класса «-динамик», а от них отмахнуться не так-то просто.

Человек занимался движением (механикой) весь исторический период своего существования. Но долгие годы многое в ней было для него искусством, а, например, вычисление движения планет и звезд и вовсе колдовством. Появление механики Ньютона сделало эти тайны почти рутинной процедурой. Но главным было другое – в представление человека о Мироздании пришла некоторая осмысленная регулярность.

Так же у человека складывались отношения и с гидродинамикой, и с термодинамикой. Электродинамика родилась быстрее – было почти ясно, где, что и как искать. Результат поисков дал для понимания Мира едва ли не больше, чем для нужд утилитарных.

Медики не остались в стороне от этой гонки: как бы «ниоткуда», появилась «музыкальная терапия», не потрудившаяся определить предмет своей науки – некогда, надо скорее оставить свои имена в приоритетах лечебных методик. На деле получился тот же «чёрный ящик», на входе которого звучит музыкальное произведение, а на выходе – терапевтический эффект. Сама сложная система (человек), внутри которой этот эффект порождается, для системы следующего уровня сложности (здравоохранение) – не интересна, видимо в связи с предельной, для современного уровня науки, сложностью человека в целом, а не с позиции хирургии, внутренних болезней, офтальмологии, ЛОР, и прочих узких медицинских специализаций.

Информацию атаковали регулярно, со всех сторон и всеми доступными средствами. Результатов – сколько угодно, но все очень «около». Правда «немного спутали» теорию передачи информации и теорию связи с теорией собственно информации, что изменило генеральное направление исследований: изучение информации как явления фактически заменили изучением информации как характеристики процессов физического Мира.

С другой стороны, «энтузиасты» построили множество многомерных миров («декартов ящик» все терпит, а вот как он сам соотносится с Природными реалиями?) и понятие информационного поля стали употреблять всуе. В результате выросло целое поколение ученых, считающих все разговоры об информации как явлении, «дурным вкусом», чем-то недостойным настоящего исследователя. Еще немного – и будет принято решение «о не рассмотрении работ, связанных с «феноменом информации», аналогично подобному решению по вечному двигателю[23].

Да, для этого много объективных оснований. Но есть и другое объяснение. Серьезное изучение информации как феномена ведет к изменению многих сегодня незыблемых устоев, пересмотру многих аксиоматически утвержденных стереотипов, многих научных концепций. По-видимому, интуитивное, буквально на уровне вне сознательного, понимание квалифицированными исследователями возможности такой ситуации ведет к «защитной реакции» от любых попыток «все сломать и начать делать науку заново».

Однако в части разрушительной как и в обществе такие попытки просто не нужны, достаточно ясно как обойтись без революций не только в обществе, но и в науке. Просто не будем считать, что наука, построенная на интуитивно-конструктивистских соглашениях, прямым путем ведет к вершинам познания. Это полезный этап, но этап уже во многом пройденный. Пора переходить от изобретения, от фактической эвристики «аксиоматики абсолютной абстракции» к поиску и открытию «аксиоматики Природной».

Достаточно ясно, что первый из них – для систем абстрагированных, потерявших перед исследованием часть своих связей и составляющих, второй – для реальных, существующих в Природе именно и только потому, что они открыты, связаны со всеми остальными системами и, следовательно, наблюдаемы этими системами. Замкнутая же система формально наблюдаема только «изнутри», в совместном замыкании с инструментом наблюдения и наблюдателем, т.е. при порождении, с точки зрения Природы, новой системы, ранее не существовавшей и «специально от нее изолированной».

Конечно, это не значит, что на основе замкнутой концепции нельзя реализовать некоторую реалию физического мира. Однако при реализации сколько-нибудь глобальных проектов мы неизбежно сталкиваемся с неучтенными последствиями восприятия их Миром как систем открытых. Проблема заключается в том, что результаты замкнутого проектирования становятся объективной реальностью Мира взаимодействующих систем, приобретая и проявляя свойства, которые мы не могли или не хотели увидеть в модельном замыкании.

Выйти из этого порочного круга можно только при признании Объектом науки Мира системно-открытого, где взаимодействие систем осуществляется не столько через «количество переданной информации» и силовое взаимодействие, но, прежде всего, через ее феномен, через информацию как систему, субстанцию, соединяющую собой все остальные системы независимо от их материальности, виртуальности и аксиоматической замкнутости.

 

Можно считать, что современная неколичественная информационная наука началась с момента написания Норбертом Винером книги под заимствованным у Платона и Ампера названием «Кибернетика». Первая книга, основы нового взгляда на Мир, ныне перестала быть «настольной книгой для всех». А жаль. Был ли понят этот труд до конца? Что такое «кибернетика по Винеру»?

Внешне основной тезис книги – подобие процессов «управления и связи в животном и машинах». Это запомнили все, а надо было смотреть глубже. Ибо по Винеру, если, конечно, захотеть увидеть, в кибернетике (в управлении!) первичным является не модель и не обратная связь, а отрицательная энтропия в информационном, неколичественном смысле.

Хотя Винеру формально и не удалось отойти от энергетического (термодинамического) подхода, от сигнала, остаться только со структурами информации, все в его книге – поиск пути к выражению нового взгляда на основе существовавших тогда понятий, признанных соглашений и старой терминологии. И уже из этого поиска, а не из «единого подхода ко всем системам», проистекает мысль об общей теории управления и связи.

Понимать эту общность надо правильно – не общность управления и связи, а связи «в том числе», среди других целей и задач управления. Теория передачи информации не есть теория информации. Хотя действительно, толкование кибернетики как теории организации и борьбы с мировым хаосом, с возрастанием энтропии, можно понимать в информационно-управленческо-энергетическом «материальном» ключе.

Так «наследники и интерпретаторы» и поступили. Винеру оставили «частную термодинамическую кибернетику», сделав ему реверанс по поводу «смешанной им» в единое целое с ней «общей кибернетики». Потом объявили кибернетику аппаратом моделирования, и она перестала быть провозвестницей информационной науки будущего, стала «информационным углом зрения», «обслуживающим механизмом для всех областей знания».

Да, не рассматривал Винер понятия информации как совокупности вложенных динамических структур. Но с Р.Шенноном он явно расходился во взглядах, точнее в целях научного поиска. И был, по всей видимости, наиболее близок к пониманию действительной ценности понятия информационной негэнтропии.

Вообще роль негэнтропии для информации просто вопиюще незамеченный и не понятый факт – это, прежде всего, структуризация информационных потоков в процессе их взаимодействия, осуществляемая не нашей волей и опосредованием, но структуризация резонансная, во исполнение собственных законов феномена информации, существующих независимо от связной функции информации, ее количественных оценок, энергетического Мира, законов, связанных с последними так же как вообще всё связано во Вселенной.

Величайшей заслугой Винера была именно его фактическая направленность на не термодинамическую постановку кибернетики. Не прикладная математика, как в сущности представляли кибернетику её многочисленные толкователи, не теория динамических систем[24], а некоторая заготовка для теории информационных негэнтропийных процессов. Писать же, за неимением в те годы другой терминологии, Винеру приходилось на языке термодинамики и теперь мы укоряем его «за ошибки».

А ведь для нас, потомков, он писал. Вроде как Библию, которую не трактовать, а понимать надобно. Когда время придет.

И не один Винер предупреждал нас о реалиях открытого Мира в пределах возможностей терминологии своего времени. Например, из работ А.Колмогорова[25] в этом смысле сегодня вспоминается совсем не выражение сложности объекта через программу его описания, а исподволь высказанное утверждение о том, что сложные системы нельзя моделировать иначе, как повторив всю историю их возникновения.

Это же прямое признание, что сложные (открытые) системы моделировать нельзя! Открытость по А.Колмогорову обеспечивается учетом всей предыстории системы, как в эмбриогенезе, где филогенез есть краткое повторение онтогенеза. И все понятно и непротиворечиво, если, конечно, сложность системы понимать в ее глобальном, информационном смысле по К.Боулдингу.

Пора восстановить справедливость: Винер знак подал. Кстати, совсем не тот, который Г.Н.Поваров «сигналом» назвал, даже «не сообщение» мол, это[26]. А это именно сообщение и было. Для тех, кто потом прочитать сможет его независимо и от Винера, и от его толкователей, и от его ошибок! Винер сказал даже, что и где брать. Математик указал, что «аппарат решения природных задач надо искать в природе» (см. книгу Н.Винера «Я – математик»).

 

Да только это не указание «о копировании Природы для связи животного и машины». Это указание о поиске «природной аксиоматики», поиске основ, на которых «базируется все», основ, существующих в природе «повсеместно и в любом количестве» [27]. Вот этим и надо заниматься. Вот за это и спасибо «Винеровскому подходу» к кибернетике.

 

Продолжение недосказанного

 

Мы взяли на себя ответственность за продолжение «не термодинамического подхода» на уровне возможностей сегодняшней терминологии после наведения в этой терминологии некоторого порядка и понимания ею того, что все природные системы могут адекватно рассматриваться только как системы открытые, непрерывно взаимодействующие со своим окружением.

Это взаимодействие кроме силовой формы обеспечивается и в форме «не силовой» столь же открытыми связующими системами, частными проявлениями феномена информации. Поэтому мы предлагаем здесь информодинамику – науку об информации как явлении, о структурообразовании и других его (явления, феномена) собственных свойствах.

Информодинамика описывает и изучает то самое «чуть-чуть», то, что не хватало Эйнштейну, что он искал для завершения картины мира – информационную составляющую Вселенной и её законы, вторую сторону, дополнение энергетического Мира. Эта наука открывает вход в необычный Мир, но Мир реальный, существующий и вокруг и внутри нас, «проживающий себя нами». Чтобы войти в него, надо увидеть, вспомнить и осознать ряд вещей, которые человечество по ходу своей истории не доопределило, недорассмотрело, просто не востребовало, или забыло, наконец, за своими повседневными заботами.

Информодинамика дает то главное, что всегда надо искать в общесистемных построениях – понимание сущности информационных явлений, их взаимосвязи и связи с явлениями энергетическими, включая в совокупность информационных явлений и интеллект, разум, вообще все процессы с динамикой высоких порядков.

Вместе с информодинамикой появляется возможность согласования известных уже представлений, построения на этой базе картины Мироздания, не требующего для своего существования «Великих взрывов» и тому подобного придумывания гипотез и сущностей. Лучше давайте рассмотрим процессы, происходящие во внутренней среде любого биологического объекта. Эти сложные динамические процессы в медицине называются гомеостазом, хотя являют собой гомеокинетический статус, состояние буферов крови больного. Выявлены нормальные цифры определённых маркёров, с которыми (можно даже в состоянии непрерывного мониторинга) следует сравнивать текущие данные крови и тут же проводить их коррекцию. Так организована реанимационная служба, и её успехи в поддержании вегетативной жизни неопределённо долго, известны всем. Именно этим объясняется вся шумиха вокруг запрета, или разрешения на аутоназию.

 

Динамические процессы

 

Как известно, постоянства устойчивого состояния простой системы можно достичь, если использовать отрицательную обратную связь, действие которой удерживает систему внутри области устойчивости. В связи с введением в рассмотрение обобщенного понятия «живых систем» правомочность использования для всех уровней сложности известного термина «гомеостаз», как описателя процесса саморегулирования системы за счет обратной связи внутри области устойчивости, становится необоснованной.

В отличие от вечного двигателя, все системы со временем изменяются и, в конце концов, прекращают свое существование. Следовательно, строго говоря, все системы высокого уровня сложности, для которых уже нельзя пренебречь временным фактором их существования, находятся в состоянии неравновесия – «гомеокинеза». В этом смысле для каждой из таких систем существует устойчивое состояние динамического равновесия, к которому она стремится, но никогда не может достичь.

Разрушение системы

Область, где объект не воспринимает управляющее воздействие

Гомеокинетическое плато

Область, допускающая согласование структур объекта и субъекта

Область, где управляющее воздействие ведет к глобальной реструктуризации связей

Управляющее воздействие

Разрушение системы

В1

В2

Процесс ввода энергии в систему и процесс выработки информации имеют своей целью остановить тенденцию перехода системы в состояние с большей энтропией. Эти процессы можно рассматривать как попытки системы достичь состояния равновесия и сохранить его, т.е. пребывать в пределах «гомеокинетического плато». На рис. 9.1 приводится иллюстративное изображение такого плато в пространстве его существования.

Рис. 9.1. Гомеокинетическое плато.

 

На горизонтальной оси мы откладываем величину суммарного управляющего воздействия на систему. По вертикали откладывается условная величина, эквивалентная противодействию системы управляющему воздействию. Пространство существования гомеокинетического плато непосредственно подтверждает существование процесса управления сложной системой как процесса взаимодействия активного субъекта и противодействующего ему объекта.

В какой-то мере это управление эквивалентно активности некоторого «интегрального» субъекта. Если же каждую составляющую взаимодействия рассматривать как отдельное управляющее воздействие, то речь может идти о множестве гомеокинетических плато, характеризующих каждую сложную систему. Такого рода анализ будет совершенно необходим при постановке задачи полного исследования устойчивости системы на некотором интегральном плато под воздействием различных возмущений.

Интеллектуальное управление может быть, таким образом, определено через две его задачи:

· задача стабилизации достигнутого состояния, как внутренняя функция системы, направленная на то, чтобы удерживать ее на гомеокинетическом плато в течение максимально возможного времени;

· задача перехода в новое состояние, когда понятие управления может быть расширено вплоть до обеспечения перехода системы с одного гомеокинетического плато на другое.

Первая задача является эквивалентом классической схемы управления с обратной связью для сложных систем при замене сигнальной парадигмы управления структурной. Ее решение полезно для тех операций процесса проектирования системы, реализация которых удерживает систему на гомеокинетическом плато, где достигается временное состояние равновесия.

В отличие от систем с обратной связью, здесь состояние равновесия удерживается не превалированием обратной связи над положительной, а отклонением структур объекта и субъекта не более чем в некотором диапазоне рассогласования, допускающем их сопоставление и взаимную реструктуризацию.

В области отсутствия управляющего воздействия до некоторой границы В₁ лежит диапазон столь малых рассогласований между структурой объекта и субъекта, что фактическое поступление внешних сообщений отсутствует и система остается «один на один» со всеми возмущениями, которые должны были бы компенсироваться за счет управления.

В области от начала превышения рассогласования структур В₂ до их полного рассогласования (максимально возможного управляющего воздействия) лежит диапазон столь больших рассогласований, что система, при попытке учесть их «перестает быть сама собой» – разрушается как стабильное образование на гомеокинетическом плато или переходит на новое плато, частично или полностью изменяя свои свойства и характеристики.

Здесь мы уже переходим ко второй задаче управления для интеллектуальных систем – задаче управляемого перехода системы на новое гомеокинетическое плато без возможного разрушения системы. Эта задача, в принципе ясная на постановочном уровне, ведет нас к понятию метаструктуры, обобщающей возможное разнообразие структур данных некоторого множества систем. Ее рассмотрение является важным направлением научного поиска и может быть рекомендовано для глубокой научной проработки.