кибернетических систем является то, что на протяжении всего периода
существования они защищают сами себя от внешних возмущений ([А10], [А11],
[Б19]). К этой защитной функции может быть так или иначе сведен обширный
спектр более частных функций. Покажем, что основу и сущность данной функции
составляют информационно-отражательные процессы.
Под возмущением понимают воздействие на систему, стремящееся перевести
ее из одного состояния в другое. Возмущения могут быть как внешними, так и
внутренними, связанными с нарушением функционирования какого-либо органа
внутри системы. Поскольку состояние системы характеризуется информационным
содержанием (= разнообразием), то действие возмущения есть изменение
разнообразия системы. Очевидно, не всякое изменение состояния системы
совместимо с ее существованием. Так, при воздействии системы «кошка» на
систему «мышь» последняя уничтожается (теряет свое прежнее качество). Таким
образом, существование системы возможно лишь в определенном диапазоне
изменения ее состояний.
Если под воздействием определенных возмущений система остается в
пределах допустимых состояний (сохраняет свою качественную определенность),
говорят, что она устойчива по отношению к данному типу возмущений.
Устойчивость системы может быть достигнута двумя путями: во-первых, если на
пути разнообразия возмущений ставится пассивная преграда, во-вторых, если
возможна активная защита от него.
Первый способ защиты применяется, в основном, сравнительно примитивными
животными. Примерами могут служить всевозможные раковины и панцири. Однако
основным способом сохранения устойчивости кибернетических систем является
активная защита, состоящая в том, что между источником возмущений и
системой ставится регулятор. Основная функция регулятора — в ответ на
разнообразие возмущений вырабатывать контрразнообразие компенсирующих
действий.
Процессы, происходящие во всех типах регуляторов, подчиняются
фундаментальному закону, называемому законом необходимого разнообразия (У.
Росс Эшби). Суть его состоит в следующем. Для того чтобы ответная реакция
регулятора была адекватна возмущению, необходимо, чтобы регулятор сначала
воспринял, отразил возмущение, вычленил существенную информацию о нем. А
это означает, что информационная емкость (= разнообразие состояний)
регулятора должно быть не меньше, чем разнообразие возмущений.
В процессе эволюции живых существ преимущество получили не «панцири», а
«мозги». Совершенствование технических устройств также шло по линии от
пассивной к активной защите. Наиболее общим механизмом активной защиты
является управление по принципу обратной связи. Возмущения — это, по
большей части, непредсказуемые, случайные процессы. Система, как правило,
«узнает» о возмущении лишь после того, как подвергнется его действию и
окажется переведенной в другое состояние, отличное от запланированного.
Различие между заданным и действительным состоянием (между целью и
результатом) оказывается сигналом для приведения в действие регулятора.
Цель регулирования заключается в том, чтобы уменьшать данное различие
(отрицательная обратная связь).
Рассмотрим обобщенную схему системы с обратной связью (см. рис.) [Б14].
Стрелками показаны направления передачи информации. Система получает
информацию о внешнем мире (M) и обрабатывает ее, после чего воздействует на
внешний мир, передает ему часть информации (N). Известно, что только такая
структура позволяет хранить и накапливать информацию. В ряде случаев
количество информации, заключенной в системе, будет увеличиваться не
непосредственно в результате внешнего воздействия на систему, а в
результате взаимодействия потоков информации внутри самой системы. А
именно, проходящий сквозь систему поток M–A–B–N взаимодействует с
внутренним потоком B–C–D–A таким образом, что общее количество информации
увеличивается.
Информация, циркулирющая по замкнутому контуру A–B–C–D–A, называется к
связанной информацией, и может считаться частью структуры системы. Это
устойчивые знания системы о внешнем мире, те знания, которые постоянно
нужны для поддержания функционирования системы. Именно накопление связанной
информации противостоит естественному процессу возрастания энтропии и
обусловливает прогрессивное развитие системы, т.е. закономерное усложнение
ее структуры, повышение уровня организации. Как видно из схемы, связанная
информация может накапливаться в результате переработки свободной
информации, т.е. той информации, которой система обменивается с внешним
миром (M–A–B–N).
Системы, способные обмениваться информацией с внешним миром, подобно
показанной на рис., называются открытыми. Системы можно классифицировать по
их способности к взаимодействию и способности использовать информацию. (см.
табл.)
|Открытые |Системы, способные воспринимать, хранить,|Информационные |
|системы |терять, накапливать и использовать |системы |
| |свободную и связанную информацию | |
| |Системы, способные передавать свободную |Неинформационны|
| |информацию и терять связанную информацию |е системы |
|Закрытые |Системы, способные лишь терять связанную | |
|системы |информацию | |
Управление в ибернетических системах можно разделить на три типа:
самосохранение, саморазвитие и самовоспроизведение [А11]. Эти типы
управления связаны с различными классами разнообразия и с различными видами
генетического тождества.
В случае самосохранения конечная цель управления заключается в
сохранении целостности, качественной определенности системы. Примером может
служить относительная неизменность любого организма в его зрелом возрасте,
нормальное функционирование кибернетических устройств, работающих по
принципу обратной связи. Характерная черта этого типа управления —
сохранение информационного содрежания структуры кибернетической системы и
постоянство цели управления. При самосохранении кибернетическая система
остается тождественной самой себе в структурном отношении. Назовем этот тип
тождества генетическим тождеством первого рода.
Саморазвитие — более сложный тип управления. С точки зрения
самосохранения необязательно совершенствование, прогресс системы.
Саморазвитие же предполагает накопление структурной информации, а значит и
изменение структуры. Система, саморазвиваясь, уже может изменять свой тип
целостности, качественной определенности, оставаясь в то же время сама
собой. Этот, более высокий тип тождества можно назвать генетическим
тождеством второго рода. Примером саморазвивающихся систем могут быть
эмбрионы, молодые, не достигшие зрелости организмы, а также самообучающиеся
кибернетические устройства.
Еще более сложный тип управления — самовоспроизведение. Он свойствен
живым организмам и обществу (экономике, науке, культуре и т. д.). Имеются и
первые искусственные самовоспроизводящиеся системы — компьютерные вирусы,
относящиеся не к классу устройств, а к чисто информационным образованиям.
Общим для всех процессов самовоспроизводства является то, что при
сохранении или даже увеличении информационного содержания одной системы ею
прождается другая система, как правило, способная к саморазвитию. Иными
словами, информация от первой системы не отбирается, а дублируется, причем
частично. Потомок создается не как законченная и точная копия предка, а как
«заготовка», наследующая лишь главные особенности структуры и способная
самостоятельно накапливать информацию. Предок и потомок — это две различные
системы, занимающие различные области в пространстве и существующие в
различные промежутки времени. Поэтому то тождество, которое существует
между ними (генетическое тождество третьего рода), имеет еще более высокий
тип.
Общий вывод из приведенного рассмотрения состоит в том, что управление
всегда связано или с сохранением, или с увеличением структурной информации
системы. Впрочем, этот вывод нельзя абсолютизировать и считать, что если
система имеет управление по принципу обратной связи, то ее информационное
содержание не может уменьшаться. Дело в том, что управление в системе
осуществляется лишь в отношении определенных возмущений, а другие
возмущения не устраняются. В случае действия непредусмотренного возмущения,
от которого система не может защититься, ее информационное содержание может
снижаться. Таким образом, управление связано с сохранением или повышением
количества информации лишь в определенном отношении и в определенных
пределах.
Отражение и информация в кибернетических устройствах имеют ряд черт,
присущих отражению и информации в неживой природе [А6]. Это связано с тем,
что субстратом отражательных процессов, элементами кибернетических
устройств являются неживые объекты, функционирующие по закоам физики.
Однако организация этих устройств принципиально отличается от организации
систем неживой природы, ибо они воплощают замысел человека.
В неживой природе информационные процессы не выделены из
энергетических. Любая неживая система участвует в информационном процессе
«целиком», всей своей структурой. У нее нет специального органа, отдела,
который бы отвечал за информацию. В отличие от этого, кибернетические
системы обладают такой структурой, благодаря которой они способны выделить
информационое содержание из несущего его потока вещества или энергии.
Специфической чертой отражения в кибернетических устройствах является
то, что при помощи свойства отражения, присущего неживым объектам
моделируются информационно-отражательные процессы, присущие живой природе и
даже обществу. Процессы отражения в неживой материи при создании
кибернетических устройств организуются и упорядочиваются таким образом,
чтобы сопутствующие им информационные процессы были изоморфны (в общем
случае гомоморфны) информационным процессам, протекающим в биологических и
социальных системах. Материальные носители низших форм отражения несут
информационную нагрузку, свойственную высшим формам отражения. Эта
особенность отличает отражение в кибернетических устройствах от прочих форм
отражения и позволяет говорить об особой кибернетической форме отражения
[А10].
Информация в теоретико-игровых моделях
К новому пониманию информационных процессов можно прийти, если в
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
