ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Реализация информации. Операторы и информационные системы

Выше неоднократно упоминалось о связи информации с операторами и информационными системами. Рассмотрим эту проблему более внимательно.

Начнем с утверждения, что хотя информация – объект не материальный, операторы всегда и обязательно – объекты ма­териальные, т.е. реальные физические тела, которые могут, и весьма существенно, влиять на ход событий в окружающем их реальном физическом мире. Этот факт позволяет нам выде­лить три вопроса и сосредоточить на них внимание: как про­исходит реализация информации в операторы? какими показа­телями можно характеризовать операторы? и как связаны осо­бенности информации с характеристиками кодируемых ею операторов?

Вопрос о реализации какой-либо информации в оператор предполагает, прежде всего, однозначное отображение опера­тора в этой информации, а также существование механизмов, реализующих это отображение. При рассмотрении этого во­проса мы будем опираться на работы А. Н. Колмогорова [1], посвященные определению понятия «информация» и проблеме отображения одного множества другими.

Действительно, любую информацию можно представить се­бе как некоторое множество знаков или символов, однозначно отображающее другое множество, в нашем случае – компоненты будущего оператора. Существует теорема, согласно кото­рой отображающее множество всегда менее сложно, нежели отображаемое (т.е. содержит меньшее число компонентов), но этот разрыв уменьшается по мере увеличения сложности ото­бражаемого множества, так что в конце концов «отобразить» суперсложное множество можно лишь одним путем – полно­стью его воспроизведя. Можно предположить, что с информа­цией и операторами дело обстоит иначе. Во-первых, сама ин­формация, по-видимому, относится к классу таких объектов, которые невозможно отобразить более простыми объектами; во всяком случае, когда информация представлена в макси­мально-компактной форме, ее невозможно «записать» еще бо­лее компактно. Отсюда, кстати, следует, что информацию, не­зависимо от ее количества и семантики, невозможно отобра­зить иначе, как точно ее скопировав. Во-вторых, можно думать, что пары объектов «информация и кодируемый ею опе­ратор» относятся к такому классу, где степень сложности ото­бражаемого объекта возрастает тем быстрее, чем больше сложность объекта отображающего. Иными словами, слож­ность оператора возрастает значительно быстрее количества отображающей его информации, и с ростом количества коди­рующей информации разность между сложностью этой инфор­мации и соответствующих операторов не уменьшается, а все более возрастает. На примере живых организмов в этом легко убедиться, сопоставив зависимость массы организмов от коли­чества ДНК в гаплоидных наборах их хромосом. Не исключе­но, что этот феномен имеет прямое отношение к замечанию А. Н. Колмогорова, что даже при достаточно простой структу­ре отображающего множества программа его реализации мо­жет быть столь сложной, что полное ее осуществление прак­тически невозможно.

Вероятно, многие из отмеченных выше трудностей и проти­воречий легко разрешаются, если учитывать предельную си­туацию, когда отображение оператора в информации пред­ставляет собой не что иное, как программу его построения, заданную максимально компактным образом. Условность запи­си такой программы (т.е. ее запись знаками или символами) исключает непосредственное воспроизведение по ней операто­ра, – это становится возможным только благодаря специаль­ной разверстке такой программы во времени, осуществляемой специальным устройством той информационной системы, к ко­торой информация относится. Поэтому и точность реализации здесь может варьировать, – или, правильнее сказать, точность реализации будет определяться нормой реакции реализующего устройства на сопутствующие факторы. Именно в этом смысле информацию можно рассматривать как алгоритм для построе­ния оператора.

Мы уже неоднократно подчеркивали, что никакая инфор­мация неспособна самостоятельно индуцировать построение оператора, что, впрочем, непосредственно следует из немате­риальности ее природы. Информация может быть реализована в оператор только в своей информационной системе благодаря существованию считывающих и реализующих устройств. Именно считывающее устройство ставит в однозначное соот­ветствие знаки или символы, «заполненные» информацией, с теми или иными элементарными действиями, производимыми реализующим устройством над ресурсами, содержащимися в окружающей среде, что и приводит к созданию оператора. Это обстоятельство, между прочим, очень хорошо иллюстри­рует принципиальное значение последовательности считывания информации в ходе ее реализации.

Основные типы операторов мы уже упоминали. Это – со­матические компоненты живых организмов, поведенческие ре­акции животных с развитой нервной системой, а в случае человеческих сообществ – присущие им технологические ком­плексы. Помимо таких «завершенных» операторов, составляю­щих вместе с относящейся к ним информацией завершенные информационные системы, существует множество информации и операторов промежуточных, или, точнее, соподчиненных, типов, иерархии которых и представляют собой завершенные операторы. Такие субоператоры призваны выполнять целена­правленные действия, являющиеся фрагментами или отдельны­ми элементарными этапами завершенных целенаправленных действий, осуществляемых завершенными операторами. Степень соподчиненности операторов можно проследить в разных кон­кретных случаях только при рассмотрении всей системы в целом или хотя бы системы следующего после данного операто­ра более высокого ранга, но не рассматривая разные операто­ры изолированно от других, с ними сопряженных.

Таким образом, мы подошли к возможности дополнить наши представления об информационных системах, изложен­ные выше (см. главу 2), в двух важных аспектах: такие систе­мы должны включать в себя как считывающие и реализующие устройства, так и продукты их деятельности операторы. Собственно, мы могли бы называть «завершенным операто­ром» всю совокупность неинформационных компонентов ин­формационной системы, но это будет неверно, ибо она всегда содержит (хотя бы временно) считывающие и реализующие устройства, предшествующие по отношению к вновь создавае­мым на основе некоторой данной информации его компонен­там; даже если некоторые новые компоненты и будут просто повторять старые, это повторение окажется «молчащим», предназначенным только для следующего информационного цикла.

Иерархическое разделение информационных систем на ин­формационные, считывающее-реализующие и операторные суб­системы прекрасно иллюстрируется следующим обстоятельством. Информационные системы можно разбить на два боль­ших класса. Один из них – это информационные системы 1-го рода, все три компонента которых настолько тесно соединены друг с другом, что представляют собой единое целое. Это – живые организмы, от клеток до человека. Второй тип – ин­формационные системы 2-го рода, где информация, считывающе-реализующие устройства и операторы могут существо­вать и существуют пространственно разобщенно друг от дру­га, хотя функционировать и развиваться способны лишь сово­купно. В наиболее завершенной форме – это человеческие со­общества, где информация представлена в виде книг или дру­гих систем записи, в роли считывающих и реализующих устройств нередко выступают сами люди, а в качестве суперопе­раторов – технологии.

Об иерархии в информационных системах

Б. Б. Кадомцев [2] в своей книге «Динамика и информация» (1997) указывает на иерархию в физических информационных системах. Он проводит следующие рассуждения.

Каждая открытая система имеет приток энергии Р и веще­ства М. Энергия должна поступать в систему в организован­ной форме, так что вместе с энергией и веществом в систему вводится негэнтропия (-S_i). Из системы выводятся во внешнюю среду отходы в виде вещества М и возрастания энтропии внешних систем (-S_e). Если система не имеет внутренней структуры, то она ведет себя как однородная система, напри­мер горная река.

В более сложных системах возможно расслоение на две тесно связанные подсистемы: динамическую и информацион­ную (управляющую). Структурные элементы, которые могут влиять на динамику системы сравнительно малыми возмуще­ниями, выделяются в структуру управления. Таким образом, сложные динамические системы расслаиваются на два уровня иерархии. Подсистема управления может откликаться на смы­словую часть приходящих сигналов и вырабатывать управ­ляющие сигналы в динамическую подсистему. Управляющий блок может иметь связь с несколькими динамическими подсис­темами. Управляющий, или информационный, блок может ис­пользовать негэнтропию, передаваемую из динамических под­систем, либо иметь свой источник, связанный с внешней сре­дой. В случае живых организмов негэнтропией является пища, а для получения информации используется, например, свет.

Б. Б. Кадомцев отмечает, что «для информационного пове­дения сложных физических систем более важной является структурная сложность и структурная иерархия, а не иерархия элементарных уровней (частицы, атомы, молекулы, тела). Элементы информационного поведения появляются даже у микро­частиц в виде коллапсов волновых функций, а по мере укруп­нения и усложнения структур к ним добавляются неравновес­ные коллективные параметры порядка, играющие роль дина­мических переменных» (стр. 331).

Обратимся к живой клетке. Здесь впервые встречается обо­собленный генетический «управляющий» аппарат (геном клет­ки). Он реагирует на сигналы из внешней и внутриклеточной среды, связан через трансляцию (см. возникновение генетиче­ской информации) с аппаратом гетерокатализа, который обес­печивает построение динамического оператора. В «динамичес­ком блоке» используются вещество и энергия внешней среды. В схеме самовоспроизводящегося автомата фон Неймана, яв­ляющегося аналогом живых организмов, присутствуют управ­ляющий информационный блок и динамический, для построе­ния оператора использующий ресурсы внешней среды. Все со­циальные структуры и сельское хозяйство построены на тех же иерархических принципах.

Универсальный автомат фон Неймана

Информация, заключенная в своем носителе, сама по себе пассивна: она неспособна ни участвовать в целенаправленном действии, ни перейти на другой носитель, ни осуществить собственное копирование. Чтобы эти события, обеспечивающие само существование информации, стали возможны, требуется наличие специальных материальных объектов – устройств или «машин», которые «умеют» воспринимать или создавать ин­формацию, считывать ее, обеспечивать ее трансляцию с одно­го носителя на другой, ее копирование, создание кодируемого ею оператора, а также осуществление других действий, необ­ходимых как для выявления присущих информации свойств, так и для обеспечения ее дальнейшего существования. Отдель­ные операции, совершаемые посредством этих устройств с ин­формацией или при ее участии, можно назвать элементарными информационными актами, их совокупность – информацион­ным процессом, а совокупность устройств, обеспечивающих осуществление такого процесса – информационной системой. Очевидно, что вне информационной системы информация не в состоянии выявить ни одного своего свойства, кроме бренно­сти, – но даже бренность информации здесь выступит не явно, а лишь как следствие разрушения ее носителей. Другими сло­вами, вне информационной системы не только информация обречена на диссипацию, но и само понятие «информация» утрачивает всякий смысл.

Очевидно, что все устройства, способные обеспечивать осуществление элементарных информационных актов, так же как и слагаемая ими информационная система, есть не что иное, как операторы, создаваемые на основе некоторой ин­формации, – спонтанно они образовываться не могут. Возни­кает известный парадокс яйца и курицы: что первично, ин­формация или ее операторы? Попробуем выяснить, каким ми­нимумом свойств (или особенностей) должна обладать про­стейшая информационная система, способная обеспечить осуществление полного информационного цикла, от считывания информации до ее воспроизведения. Сделать это нам будет нетрудно ввиду прекрасной разработанности этого вопроса – следует лишь обратиться к идеям Дж. фон Неймана, относя­щимся к самовоспроизводящимся автоматам [3].

В сентябре 1948 г. на симпозиуме «Механизмы мозга в по­ведении», состоявшемся в Калифорнийском технологическом институте, Дж. фон Нейман прочитал лекцию, которая называлась «Общая и логическая теория автоматов». Основной те­мой этой лекции был общий анализ структуры такого авто­мата, или, точнее, автомата такого уровня сложности, кото­рый позволял бы ему осуществлять самовоспроизведение. Фон Нейман показал, что такой автомат должен состоять из четы­рех блоков со следующими функциями (рис. 3).

 

 

 

Рис. 3. Блок-схема самовоспроизводящегося автомата фон Неймана. R - ресурсы, черпаемые из окружающей среды. Пояснения в тексте.

Блок А – автоматическая фабрика по сбору сырья (R) и его переработке в продукт, соответствующий задаваемым извне инст­рукциям (Г). Блок Б – аппарат, снимающий копии с таких инст­рукций. Блок В – контролирующий аппарат, подключенный од­новременно к блокам А и Б: когда в блок В поступают инструк­ции, они сначала направляются в блок Б для снятия с них копий, а затем – в блок А, где уже осуществляются соответствующие операции по изготовлению конечного продукта из исходного сы­рья. В случае, если таким «конечным продуктом» является дочер­ний автомат, он снабжается копией первоначальных инструкций, тогда как их оригинал остается в блоке В исходного автомата. Наконец, имеется еще блок Г, который представляет собой «запо­минающее устройство», содержащее полную запись инструкций, обеспечивающих производство блоком А конечного продукта, в том числе дочернего автомата (А+Б+В+Г). Фон Нейман показал, что для создания самовоспроизводящегося автомата структура та­кого типа является необходимым минимумом. Он предположил также, что такая структура присуща и живым организмам.

Заметим, – и это хочется особенно подчеркнуть, – что автомат фон Неймана можно рассматривать с двух точек зрения. Во-пер­вых, так же, как делал сам Дж. фон Нейман, анализируя принцип устройства самовоспроизводящейся технической системы. В этом аспекте инструкции или информация, содержащаяся в блоке В и используемая блоком А для изготовлении копии такого автомата, играет как бы служебную роль, подчиненную цели создания но­вых блоков А, Б, В и Г. Но можно весь автомат рассматривать и с другой позиции, когда все неинформационные компоненты его, т.е. блоки А, Б, В и Г, выступают в роли операторов по от­ношению к кодирующей их информации, а совокупность этих блоков, т.е. сам автомат, есть не что иное, как супероператор, обеспечивающий воспроизведение этой информации.

Дж. фон Нейман, по-видимому, не был знаком с работой Г. Меллера [4], опубликованной за четверть века до его выступле­ния, в которой живой организм рассматривался как устройство, обеспечивающее воспроизведение кодирующих его генетических структур. Если посмотреть на автомат фон Неймана с этой точки зрения, то его с полным правом можно интерпретировать как подобное же устройство, осуществляющее воспроизведение коди­рующей его информации. Поэтому-то автоматы фон Неймана и можно рассматривать как простейшие информационные системы. Термин «простейший» здесь используется в смысле «элементар­ный», чтобы подчеркнуть дальнейшую неделимость системы, спо­собной обеспечивать воспроизведение информации. Очевидно, что анализ строения и функционирования такой информационной системы следует проводить, постоянно имея в виду функциональную специфику отдельных блоков автомата фон Неймана и ха­рактер их взаимодействия друг с другом.

Однако это еще не все выводы, которые можно сделать из упомянутой работы Дж. фон Неймана. Используя идеи А. Тью­ринга [5], Дж. фон Нейман показал, что теоретически возможен универсальный автомат, т.е. механизм такой степени сложности, которой при наличии правильно заданных инструкций может выполнять операцию любого другого механизма. Иными слова­ми, на определенном этапе эволюции самовоспроизводящихся автоматов для выполнения все более сложных операций уже ис­чезает необходимость дальнейшего усложнения структуры самих автоматов. Для этого оказывается достаточным задавать все более подробные и сложные инструкции I. Эволюция автоматов уступает место эволюции информации.

Универсальный автомат фон Неймана может, конечно, и са­мовоспроизводиться. Для этого достаточно включить его в ка­честве блока А в описанную выше систему. Дж. фон Нейман считал, что именно потому, что логически возможен универ­сальный автомат, возможна и бесконечная биологическая эво­люция. Отпадает необходимость переделывать основные меха­низмы биосинтеза по мере перехода от простых организмов к более сложным. Необходимо только модифицировать и расши­рять генетические инструкции. Все, что было открыто нового об эволюции биологических систем после 1948 г., подтверждает правоту Дж. фон Неймана. Очевидно, что эволюцию информа­ционных систем от простейших к универсальным можно вполне трактовать как эволюцию природных автоматов фон Неймана.

Потенциальные и реальные носители информации

Выше мы коротко рассматривали те особенности физических объектов, которые позволяют им быть носителями информации (см. главу 2). Один из выводов, полученных нами, был тот, что в качестве носителя информации может выступать любое физиче­ское тело. Из сказанного в предыдущем разделе следует, однако, что реальный носитель информации должен отвечать еще двум, в дополнение к рассмотренным выше, требованиям: допускать воз­можность записи информации некоторым данным способом и до­пускать возможность считывания информации также заранее за­данным способом. Иными словами, реальный носитель информа­ции должен строго соответствовать своей информационной систе­ме. Носители информации и информационные системы должны быть комплементарны друг другу.

Рассмотрим четыре типа информационных систем, в соответ­ствии с которыми можно выделить четыре комплементарные им группы носителей информации.

Первая группа – это носители генетической информации. К ним относятся молекулы РНК, односпиральной ДНК и двуспиральной ДНК. «Вписывание» генетической информации в эти носители происходит в процессе трансляции, осуществляемой по матричному принципу, и лишь в качестве исключения (как ре­ликт? или прообраз будущего?) существует система «РНК – об­ратная ревертаза – ДНК» – пока единственный пример перево­да информации с одной системы записи на другую в генетиче­ских информационных системах.

Вторая группа – это носители поведенческой информации. Здесь уже следует различать носители, используемые для реализа­ции (и хранения) такой информации, и носители, используемые для ее передачи. Носители, используемые для хранения и реализации поведенческой информации, – это неизвестные пока струк­туры нервных клеток или нервной системы в целом, с соответст­вующими считывающими устройствами. Для передачи поведенче­ской информации используются другие носители: в случае генетически-детерминированных поведенческих реакций – носители пер­вой группы, а в случае поведенческих реакций, приобретаемых в ходе индивидуальной жизни, – электромагнитные (световые лучи) и воздушные (звуки) колебания, а также ряд химических соедине­ний, имеющих специфические запахи. Существуют специальные приспособления – рецепторы –воспринимающие такую информа­цию и переводящие ее в ту форму записи, которая может сохра­няться и быть использована нервной системой.

При рассмотрении носителей второй группы, предназначенных для передачи индивидуальной поведенческой информации, возни­кает интересный вопрос: в каких ситуациях их можно рассматри­вать как действительно носители информации, а в каких – как простые «сигналы», т.е. воздействия внешней среды, лишь запус­кающие реализацию тех или иных предсуществующих информа­ционных программ? Вопрос этот не тривиальный и относится к одной из важнейших особенностей развивающихся информацион­ных систем – к способам обмена информацией. Можно думать, что в эволюции способов обмена поведенческой информацией решающее значение принадлежало использованию рецепторов, первоначально предназначавшихся для совершенно другой цели, а именно для восприятия различного рода внешних воздействий, таких, как световые, звуковые, химические и температурные, ко­торые иногда и называют двусмысленным термином «сигналы». Такие воздействия, или сигналы, могли последовательно играть три разные роли: непреднамеренного свидетельства (следы), преднамеренного свидетельства («Это моя территория!») и примера для подражания. Во всех трех случаях это то, на основании чего у реципиента может создаваться новая информация. Но лишь в третьем случае сигнал превращается в средство (или способ) пе­редачи уже существовавшей информации от донора к реципиенту, приобретая тем самым функцию носителя информации. Разнооб­разие физических объектов, служащих таковыми во второй группе носителей, как мы знаем, ограничено.

Третья группа – это носители информации, специфически ис­пользуемые для передачи человеческого знания, за исключением технических систем связи. Помимо носителей информации вто­рой группы сюда относятся все те физические тела, на которых (и с помощью которых) можно записывать сообщения. При ог­ромном разнообразии потенциальных носителей такого рода использование их, во-первых, стереотипно, а во-вторых, всегда играет промежуточную роль, с последующим переводом на но­сители второй группы. Возникновение языка, однако, в отличие от сигнального типа общения, было прорывом информации за пределы собственных информационных систем как в простран­ство, так и во время.

К четвертой группе носителей могут быть отнесены те атри­буты технических систем связи, которые не воспринимаются не­посредственно органами чувств (как носители второй и третьей групп) и практически не генерируются живыми организмами. Информация, содержащаяся в таких носителях, чтобы быть в такие носители включенной или, чтобы быть воспринятой жи­выми организмами, требует обязательного трансформирования с помощью технических же систем приема или передачи. Это, прежде всего, электромагнитные колебания диапазона радио­волн, магнитозаписи и т.д. Вовлечение их в информационные циклы не принесло (по крайней мере до сих пор) ничего принципиального нового по сравнению с использованием носителей третьей группы, но чрезвычайно усилило потенции, в них за­ключавшиеся. Это относится, прежде всего, к скорости и рас­стоянию передачи информации, к возможностям ее хранения, а также к расширению круга возможных адресатов.

Прием, хранение и передача информации. Память

Таким образом, использование тех или иных потенциальных носителей информации в качестве ее реальных носителей цели­ком и полностью обусловливается особенностями соответствую­щих информационных систем. Информационными, как договорились, будем и впредь называть системы, способные самостоя­тельно осуществлять полный информационный цикл, т.е. вос­произведение кодирующей их информации, а поэтому высту­пающие по отношению к такой информации как системы, обес­печивающие ее существование. Мы уже говорили, что воспроизведение информации обычно происходит путем самовоспроизве­дения всей системы. Каждое новое поколение информационной системы призвано воспринимать информацию, для этого подго­товленную, сохранять ее до следующего акта воспроизведения, а затем передавать дальше. Эти три элементарных информацион­ных акта являются необходимыми условиями существования любой информационной системы.

Мы помним, что информация сама по себе пассивна. Следо­вательно, каждый из этих информационных актов нуждается в физическом устройстве, обеспечивающем его осуществление. По­мимо этого, каждая информационная система обладает устрой­ством, осуществляющим реализацию информации – построение кодируемых ею таких же систем или их компонентов. Принцип работы реализующего устройства мы рассмотрим ниже, сейчас же отметим, что информация, предназначенная для реализации, может быть записана либо на таком же носителе, что и прини­маемая, хранящаяся и передающаяся, либо на носителе какой-либо иной природы. Первый случай достаточно прост и в спе­циальном рассмотрении не нуждается. Второй же случай пред­полагает существование устройств, осуществляющих перевод ин­формации с одних носителей (систем записи) на другие, а именно на те, которые допускают ее реализацию. Осуществле­ние такого перевода будем называть пониманием информации.

При обсуждении процесса передачи и понимания информа­ции необходимо учесть следующие обстоятельства. Первое: при­нимающее устройство «поймет» только ту часть сообщения, ко­торая будет адекватна его собственной семантике. Второе – пе­редача информации всегда сопряжена с потерями информации за счет естественных необратимых помех во внешней среде. Для того, чтобы сохранить передаваемую информацию, необходимо увеличить запас информации принимающего устройства. Тогда в процессе записи новой информации часть запаса приемника может быть потеряна из-за диссипативных взаимодействий с внешней средой. Эти замечания накладывают ограничения на принимающие устройства: они должны обладать той же семан­тикой и большим запасом информации или быть на более вы­сокой иерархической ступени эволюции.

Только существование устройств, осуществляющих перевод информации с одних систем записи на другие, позволяет ис­пользовать для передачи, хранения и реализации информации разные носители. Возникновение таких устройств в ходе разви­тия информационных систем было настоящей революцией. Од­ним из следствий этого было появление носителей с чрезвычай­но большой продолжительностью жизни, а затем использование подобных носителей для хранения информации, вне зависимости от особенностей создающих ее и использующих информацион­ных систем. Так возникли «блоки памяти», или «банки дан­ных», предназначенные для хранения информации, запасенной впрок. Другим следствием появления долгоживущих носителей было резкое расширение возможностей обмена информацией между информационными системами с разными способами ее фиксации. На базе того и другого и образовались технические системы связи, положившие начало «великому объединению» многочисленных разрозненных информационных систем в еди­ную суперсистему, свидетелями чего мы и являемся.

Закономерности передачи информации по различным кана­лам связи достаточно подробно рассматривает классическая или шенноновская математическая теория связи [6], и мы здесь этого касаться не будем. Отметим лишь универсальность этих закономерностей для любых информационных систем. В осно­ве таких закономерностей, помимо рассмотренных выше свойств информации, лежит также принцип линейной последо­вательности передачи и приема, а также записи информации. Если прибавить к этому еще и линейный принцип считывания информации в ходе ее реализации, то станет ясно, что прин­цип этот лежит в основе всех трансформаций, которым может подвергаться информация в ходе осуществления информацион­ных процессов.

Таким образом, по особенностям приема, хранения и переда­чи информации все информационные системы можно подразде­лить на два класса. Информационными системами 1-го рода будем называть те, где для всех трех основных информацион­ных актов, а также для реализации информации используются одни и те же системы записи или идентичные физические носи­тели. Информационными системами 2-го рода будем называть те, где для осуществления разных информационных актов могут быть использованы и действительно используются разные носи­тели. Переход от первых ко вторым был обусловлен возникно­вением устройств, обеспечивающих перевод информации с одних физических носителей на носители другой физической природы. Нетрудно видеть, что подразделение информационных систем по этому признаку полностью совпадает со сделанным выше под­разделением по признаку «прочности связи» отдельных блоков автомата фон Неймана. Это совпадение, конечно, совершенно естественно.

Считывание и понимание информации

Будем различать считывание информации и ее понимание, восприятие или рецепцию некоторой информационной системой. «Считыванием» будем называть первый этап процессов, завершающихся либо переводом информации с носителей одной фи­зической природы на носители другой физической природы, ли­бо реализацией информации в оператор. «Пониманием», как мы уже говорили, будем называть перевод информации с какой-либо группы носителей на тот носитель (или систему записи), который делает ее пригодной для реализации. Таким образом, понимание информации предполагает возможность ее считыва­ния, хотя само считывание далеко не всегда может сопровож­даться ее пониманием. Очевидно, что понимание информации возможно только для информационных устройств 2-го рода, ко­торые способны понимать информацию не только друг друга, но и ту, которая присуща информационным системам 1-го рода. Последние из-за отсутствия у них соответствующих устройств к пониманию чужеродной информации не способны.

Считывание информации может осуществляться двумя спосо­бами: когда считываемая информация сохраняется и, следова­тельно, может считываться неоднократно и когда информация в процессе ее считывания исчезает, разрушаясь буква за буквой или фраза за фразой. Как тот способ, так и другой могут быть использованы и при переводах, и при реализации информации. Очевидно, что реализация информации по второму способу предполагает наличие в этой же информационной системе одной или нескольких интактных копий этой информации, пригодных для введения в систему следующего поколения.

Очевидно, что возникновение устройства, пригодного для считывания информации в ходе ее реализации и являющегося необходимым компонентом любой информационной системы, должно было предшествовать возникновению устройства, при­годного для перевода информации с носителей одной природы на носители другой природы. Вероятнее всего, первое устройст­во явилось прототипом второго или даже прямым его предше­ственником, так как перевод любой информации можно, вообще говоря, трактовать как вырожденную ее реализацию.

Репликация информации: матричный принцип

Матричный принцип репликации информации, впервые опи­санный Н. К. Кольцовым [7], играет столь большую роль в раз­множении и динамике как самой информации, так и информационных систем, что на нем следует остановиться подробнее. Суть матричного принципа состоит в том, что сначала с носи­теля информации изготавливается как бы слепок или негатив, а затем по нему воспроизводится точная копия исходного носите­ля. Антитезой матричному принципу может служить только принцип гомологичной аттракции, который в природе, кажется, реализации не получил.

Матричный принцип и принцип гомологичной аттракции, по-видимому, исчерпывают логические возможности точного воспроизведения объектов, максимально компактным описанием которых могут служить они сами. Точность такого воспроизве­дения, однако, не может быть абсолютной – тривиальные тер­модинамические соображения показывают неизбежность ошибок, и речь может идти лишь об их количестве или частоте.

Как и при любых других способах воспроизведения «чего угодно», здесь возможны ошибки двух типов: ошибки, не влияющие на успешность воспроизведения, и ошибки, препятствующие ему. Первые можно назвать «наследуемыми», а вторые «летальными», ибо они прерывают цикл воспроизведения испы­тывающих их информации и тем самым обрекают эти инфор­мации на гибель. Если считать, что вероятность возникновения одной ошибки постоянна на одну букву сообщения, то, следо­вательно, вероятность ошибки на сообщение в целом будет возрастать с его длиной, т.е. с величиной емкости информацион­ной тары, это сообщение содержащей. Если частота таких оши­бок приближается к критическому значению, все большие пре­имущества будут получать наследуемые изменения, снижающие частоту этих ошибок или помогающие компенсировать их в случае возникновения, – способ репликации будет совершенствоваться в направлении повышения его точности при парал­лельном (или независимом) развитии систем, обеспечивающих исправление или репарацию информации от возникающих оши­бок или повреждений.

В этом процессе интересная роль должна принадлежать недозагруженной емкости информационной тары. Изменения, в ней происходящие, могут иметь либо летальный характер, и тогда они неотличимы по последствиям от подобных изменений самой информации, либо могут приводить к возникновению новой информации, т.е. к увеличению количества информации, содержащейся в данном носителе. Таким образом, разность «Н-В» может оказаться не балластной, а сыграть роль источника сы­рья при «построении» новой информации.

Как уже отмечалось, уменьшение выхода ошибок при мат­ричном воспроизведении информации возможно не только пу­тем их предотвращения в результате совершенствования механизмов копирования, но также путем следующего за копирова­нием исправления уже возникающих ошибок. Для этого, оче­видно, требуется такие ошибки выявлять, что может быть осу­ществлено путем сопоставления новых копий либо с некоторым эталоном, либо нескольких копий между собой. Эталоном мо­жет служить либо образец, подлежащий копированию, либо «шаблон», непосредственно не относящейся к носителям самой информации. Шаблонный способ может служить лишь для от­браковки любых изменений, – и где он возникает, прекращается вообще изменчивость информации, а следовательно, и ее эво­люция. Остается сопоставление копии с исходным образцом или с другими копиями. То и другое может помочь выявить изме­нение, а точнее – различие между несколькими экземплярами носителей одной и той же информации, но решить, какое из них – исходное, а тем более – «правильное», а какое – новое или «ошибочное», невозможно без специальных устройств или шаблонов. Поэтому коррекция ошибок может осуществляться двумя путями – путем исправления нового образца, если его можно отличить от старого, и путем «исправления» в любом из двух образцов, т.е. путем делания их одинаковыми либо воз­вращая к исходному варианту, либо внося вновь появившееся изменение и в исходный, старый образец.

Можно полагать, что меры по стандартизации реплик будут обходиться тем «дороже», чем большая точность к ним предъ­является, и в реальной ситуации дело должно ограничиваться «сходной ценой»: снижением частоты летальных изменений до некоторого «удовлетворительно переносимого» уровня. Автома­тизм этого механизма очевиден и в детальном рассмотрении не нуждается. Результатом будет элиминация грозящих «вымира­нием» информации летальных изменений и закрепление в новых поколениях информации изменений нелетальных. Все это будет приводить к некоторому постоянно идущему процессу спонтан­ной изменчивости информации. Механизмы такой изменчивости для информационных систем разных типов могут различаться.

Репликация информации: способы и устройства

Для анализа способов репликации информации и устройств, это осуществляющих, большое значение имеет та особенность информации, на которую выше уже обращалось внимание. Особенность эта состоит в том, что при достаточно компактной записи информации ее невозможно задать более коротким тек­стом. Иными словами, информация представляет собой класс таких объектов, которые нельзя закодировать более короткими последовательностями символов, нежели те, которые их задают, независимо от их числа.

Хотя это утверждение абсолютно справедли