Размышления об информации, или Информация к размышлению

Переход на каждый следующий иерархический уровень происходит в результате символьного отображения подмножеств слов и текстов предыдущего уровня, отбираемых по совокупности критериев, задающих значения слов нового иерархического уровня.

На всех рассмотренных уровнях возможные значения слов и отношения между ними, а также правила мышления, по которым создаются тексты, являются изначально заданными, или врождёнными, в случае биологических организмов.

Описанное представление об алгоритме формирования очередного иерархического уровня позволяет рассмотреть процесс становления нового – четвёртого уровня, происходящий в настоящее время. На этом уровне словами являются поименованные подмножества слотов, называемые фреймами, значения которых, по существу, представляют обособленные части глобальной базы знаний. Находясь на четвёртом уровне информационной иерархии, фреймы, в свою очередь, могут также иметь сложную структуру, в том числе и иерархическую.

Безусловно, между фреймами существуют определённые отношения, но они не являются изначально определёнными в человеческом социуме. Поэтому возникновение фреймовой семантической сети, также как и процесс формирования глобального научного знания, может осуществляться только на основе вербального мышления отдельных представителей социума. Однако на индивидуальном уровне такая задача невыполнима, так как значение каждого фрейма открывается только в процессе изучения составляющих его слотов, и индивидуальной жизни может не хватить даже на один сложный фрейм, такой как, например, физика.

Но на социальном уровне эта задача может оказаться вполне осуществимой в результате интегрирования в социум искусственных ИС и современных коммуникативных сетей, способных аккумулировать индивидуальный опыт и использовать его как изначально заданный. И если фреймовая семантическая сеть будет сформирована, возникнет возможность создания фреймового мышления – той системы правил, по которым могут формироваться фреймовые тексты, описывающие на метауровне законы и взаимосвязи на всей глобальной базе знаний.

Рассматривая иерархическую структуру информации, следует иметь в виду, что доступность для организма каждого информационного уровня определяется иерархическим уровнем ИС, представляющей организм.

Так, первичный информационный уровень доступен для простейших организмов, способных отображать реальность в символьной форме. Образный – для многоклеточных, обладающих нервной системой. Вербальный уровень используется социальными организмами, способными создавать и накапливать знания в среде социального общения. По-видимому, четвёртый – фреймовый – информационный уровень потребует и нового иерархического уровня ИС. Есть все основания полагать, что таким новым уровнем может стать симбиотический биокибернетический социальный организм. При этом фреймовый язык такого организма окажется недоступным для человеческого индивида, информационная система которого останется на предыдущем уровне. В таком случае обмен информацией в виде фреймовой речи и письменности будет происходить только в кибернетических структурах социума, а биологические организмы смогут воспринимать подобную информацию лишь в виде интуитивных знаний, источник которых останется неизвестным.

На рис. 1 приведена схема иерархической структуры сенсорной информации. На этой схеме показано, как работает единый алгоритм образования информационных структур на каждом иерархическом уровне (ИУ) и какие ИС способны реализовывать и использовать каждый из четырёх описанных иерархических уровней информации.

Рис. 1. Схема иерархической структуры сенсорной информации

Итак, мы рассмотрели движение и функционирование информации от первичных баз данных, отображающих конкретные события окружающей реальности, к вербальным текстам и базам знаний, аккумулирующим наиболее общие законы и принципы существования действительности. При этом важно, что на всех наблюдаемых иерархических уровнях семантика информации поддерживалась тезаурусом ИС, базовая часть которого является врождённой, то есть закладывается в систему материнским организмом. В случае искусственных ИС таким материнским организмом является человеческий социум.

С точки зрения современной науки, в биологических ИС врождённые знания и программы поведения должны содержаться в кодовых последовательностях молекул ДНК. Но в настоящее время нет даже понимания того, как на основе информации, существующей в ДНК, решается проблема морфогенеза – проблема создания органов и форм многоклеточных организмов. И уж тем более не ясно, какой путь физических и химических преобразований символов и их значений проходят знания от уровня ДНК до своей представленности в нервной системе организма.

При этом, конечно, должен существовать и обратный процесс – знания и программы поведения, освоенные во время жизнедеятельности организма и необходимые для эволюционного прогресса, должны быть встроены и закреплены в геноме организма. А то, что в природе такие задачи в принципе решаемы, показывает стремительная эволюция искусственных ИС, не прибегающая к случайным мутациям и принципам естественного отбора.

Следует подчеркнуть, что в данном разделе мы рассмотрели иерархию только одного типа информации – информации, моделирующей внешнюю реальность на основе первичных сенсорных баз данных. Наблюдаемые проявления этого типа информации – данные, сообщения, сведения, знания – часто фигурируют в «определениях» информации, реальное содержание которых заключается только в том, чтобы обозначить явления, не сводимые к материальным процессам.

Но в информационных системах существуют и другие типы информации. Это генетическая информация, ответственная за существование и функционирование конкретных ИС, и управляющая информация, реализующая согласованное поведение отдельных частей и всей ИС в целом.

В следующем разделе мы рассмотрим эти типы информации более подробно.

1.3. Типы и виды информации

Согласно информационной парадигме, предложенной в разделе 1.1, информация представляет собой самостоятельную реальность, не сводимую к свойствам каких-либо систем материального мира. А это значит, что её изучение надо начинать со структурирования информационной реальности и классификации обособленных информационных структур.

Конечно, как и в физическом мире, где всё взаимосвязано, в мире информационном различные виды информации также взаимосвязаны. Поэтому, пока эти взаимосвязи ещё недостаточно изучены, принципы, по которым проводится классификация информации, могут существенно различаться. Например, в работе [Корогодин, 2000] информация классифицируется по своей принадлежности к определённым видам носителей, используемых ИС. В этой классификации на молекулах ДНК или РНК базируется генетическая информация, на структурах нервной системы – поведенческая, а на внешних носителях, используемых в социуме, – логическая.

Такой подход вряд ли можно считать удачным, так как искусственные ИС, основанные на компьютерных технологиях, не обладают ни ДНК, ни нервной системой и явно выпадают из этой классификации.

На наш взгляд, гораздо большей общностью обладает классификация, основанная на функциональном использовании информации в ИС. В таком подходе совершенно отчётливо проявляется три типа информации: модельный (М-тип), управляющий (С-тип) и генетический (G-тип информации). При этом в каждом из перечисленных типов можно выделить два информационных вида. Первый вид связан с информацией, которая определяет целенаправленное поведение ИС в окружающей реальности. Это R-вид информации. Второй – это информация S-вида, используемая для построения и функционирования самой информационной системы.

Таким образом, можно классифицировать 3 типа и 6 видов информации, которые, используя аббревиатуры от английских аналогов предложенных названий, можно обозначить как MR и MS для модельного типа, CR и CS для управляющего типа, а также GR и GS для генетического типа.

Информация обладает ещё одним важным свойством, присущим любому типу и виду, – её «наблюдаемостью» или осознаваемостью. Использованные здесь кавычки подчеркивают интуитивный характер этого термина, базирующийся на ещё не обсуждавшемся в данной работе феномене сознания. Как правило, информация R-вида является осознаваемой, а S-вида – остаётся неосознанной.

Теперь рассмотрим каждый тип и вид информации более подробно.

1.3.1. Модельная информация MR-вида

Информация MR-вида – это информация, формирующаяся в результате сенсорного восприятия ИС окружающей реальности. Иерархическая структура именно этого вида информации обсуждалась в предыдущем разделе.

MR-информация необходима для существования активных ИС, способных совершать целенаправленные действия во внешней среде. К подобным ИС относятся и все биологические организмы, для осуществления жизнедеятельности которых необходим обмен веществ с окружающей средой, обеспечивающий поддержание гомеостаза системы. Но решение этой задачи невозможно без представления о том, что эта среда собой представляет и каким образом она меняется.

При этом, в зависимости от иерархического уровня, на котором расположен биологический организм, и от сложности решаемых задач, реализуются и используются разные иерархические уровни MR-информации.

Первичный уровень связан с ситуативным поведением в конкретной внешней обстановке. Образный уровень уже способен обеспечивать целенаправленные действия организмов в окружающей реальности. Такие действия учитывают прогноз развития событий и могут игнорировать обстоятельства текущей ситуации. В ИС, использующих вербальный уровень, возможно моделирование скрытых закономерностей физического мира и их целенаправленное применение для его преобразования.

Следует отметить, что информационные модели реальности отражают иерархическую природу физического мира и, следовательно, в своих развитых формах MR-информация также является иерархичной.

Как отмечалось в разделе 1.2, формирование первичных, образных или вербальных структур MR-информации невозможно без существования врождённых знаний, определяющих значения слов и их отношений в семантических сетях. Такие знания, устанавливающие логические и пространственно-временные отношения между словами, составляют фундамент всей иерархии MR-информации, моделирующей воспринимаемую реальность в ИС биологических организмов.

По существу, врождённый тезаурус представляет собой чистые априорные знания, рассмотренные И. Кантом в его «Критике чистого разума». Однако априорные знания нельзя рассматривать как всеобъемлющие. Они отражают лишь ту сторону реальности, знание о которой необходимо для приспособления организмов к окружающей среде. Поэтому когда опытные (апостериорные) знания выходят за границы реальности, в которой существует биологическая жизнь, они могут оказаться в противоречии с теми логическими и пространственно-временными отношениями, которые представлены во врождённом тезаурусе биологических организмов.

Примером такого выхода за пределы априорного знания может служить трансформация пространственно-временных и логических отношений, проявляющаяся в теории относительности и в квантовой механике.

Важнейшим качеством MR-информации является её осознаваемость. При этом характер осознанного восприятия зависит от иерархического уровня структур, связанных с воспринимаемой информацией. На первичном уровне осознаваемость выступает как чувственное восприятие или, в философских терминах, как переживание квалиа. На образном уровне мы имеем дело с эмоциональным восприятием, дающим обобщённую характеристику текущей ситуации. А на вербальном уровне осознание связано с рассудочным мышлением, раскрывающим смыслы окружающей действительности. Но в любом случае осознание порождает запоминаемое знание и делает MR-информацию наблюдаемой и доступной для анализа.

1.3.2. Модельная информация MS-вида

Любая ИС естественного или искусственного происхождения обладает сложной структурой, требующей согласованной работы её относительно самостоятельных частей. Поэтому такая система должна содержать собственную функциональную MS-модель, позволяющую управляющему органу поддерживать работоспособность всего организма.

Естественно, подобная модель не может быть выстроена в процессе восприятия окружающей реальности, а с необходимостью должна быть изначально заложена в систему в процессе её создания, то есть содержаться во врождённом тезаурусе ИС.

Для биологических ИС, претерпевающих изменения в течение всего жизненного цикла, MS-модель также должна соответствующим образом трансформироваться. В случае сложных биологических организмов такая модель является иерархической, отражающей структуру: клетки – органы – организм.

Важно также иметь в виду, что при использовании MS-информации в управлении конкретным организмом функциональная модель ИС должна быть индивидуальной и, следовательно, должна реализовываться на первичном иерархическом уровне, где отсутствуют какие-либо обобщения. Но если это так, то обмен информацией между подсистемами организма также должен происходить на первичном уровне – на уровне сигнальной системы. По-видимому, осознаваемые сигналы боли, удовольствия или позывов являются языком этой сигнальной системы.

Однако структура любого организма, кроме внутренней представленности в MS-модели, представлена в отражённом виде и во внешней реальности. И эта внешняя представленность может быть смоделирована на основе MR-информации. Для человеческого организма такое моделирование происходит уже не только на первичном уровне, но и на образном и на вербальном иерархическом уровне. В результате открывается возможность для рефлексии и самосознания человека.

Более того, любые другие биологические организмы, являясь внешними по отношению к воспринимающему индивиду, могут быть представлены MR-моделями, а их строение и функционирование обобщены до образного и вербального уровня.

Нужно также отметить, что, в отличие от MR-информации, MS-информация не осознаётся, и человек не осведомлён об особенностях своего индивидуального строения, не отражающихся во внешней реальности.

1.3.3. Управляющая информация CR- и CS-видов

Любая ИС состоит из некоторого количества специализированных подсистем или органов, работа которых зависит от согласованного функционирования всех частей ИС. Такое согласование достигается в результате деятельности управляющих центров, которые используют информацию C-типа для донесения функциональных команд к исполнительным органам.

Управляющая информация C-типа, также как и модельная, представлена двумя видами.

При посредничестве информации CR-вида осуществляется поведение организма как целого в окружающей среде. При этом физическое поведение системы реализуется с помощью разнообразных внешних эффекторных органов и устройств. К ним относятся органы, обеспечивающие движение системы, экзокринные железы, выделяющие в окружающую среду химические вещества, такие как жиры, феромоны, слизи или нити, а также органы, производящие акустические сигналы, электрические разряды и свечение.

При посредничестве информации CS-вида осуществляется управление внутренними эффекторами организма, в результате чего решается основная для существования организма задача – поддержание гомеостаза биологической системы.

Управление в ИС основано на передаче последовательностей сигналов от управляющего органа к эффекторам. Такие последовательности, по сути, являются языком управления системой. В биологических организмах этот язык представляет собой импульсы нервной системы или химические вещества, воздействующие на подсистемы, такие как гормоны, вырабатываемые эндокринными железами. Эти две возможности образуют нервный и гуморальный каналы управления, которые работают совместно, дополняя друг друга.

Разделение управляющей информации на R- и S-виды проявляется в организмах уже на физиологическом уровне. Так, CR-вид связан с соматической нервной системой, обеспечивающей передачу от сенсорных органов MR-информации в управляющий центр и с обратной передачей на внешние эффекторы управляющей информации R-вида. А передача информации CS-вида происходит по вегетативной нервной системе, которая используется также для получения информации MS-вида о состоянии внутренних органов.

Простейшей задачей управления в ИС является выполнение эффекторами необходимых функционально завершённых действий. Такие действия совершаются в результате получения органами команд, состоящих из последовательностей управляющих символов – паттернов возбуждения нервной системы.

Если команды являются врождёнными, они реализуют неосознаваемые действия в форме рефлекторных дуг, обеспечивающих стандартную реакцию эффекторов на определённую MR- или MS-информацию. Если команды выстроены в результате обучения или приобретённого опыта, то завершёнными действиями будут навыки, доступные на сознательном уровне. Следует подчеркнуть, что при этом сама C-информация по-прежнему будет оставаться неосознаваемой.