Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия

Лийв Э Х

Как и все системы, инфосистемы должны иметь свои структуры, элементы и отношения (связи) между ними [ 48 ]. Элементами в инфосистеме служат ОНГ (память), от-ношениями между ними служат каналы и потоки ин-формации. Каждую инфосистему характеризует целостность. Выделение её из других систем выражается в том, что отношения между элементами инфосистемы сильнее, чем между элементами других систем. Целостность инфосистем можно понимать в более или менее строгом значении. При слабой целостности существенным признаком считается только самостоятельность и автономность инфоканалов, спо-собных работать без других систем. Строгая целостность показывает,

что из системы нельзя удалить или заменить ни одного инфоканала или ОНГ без того, чтобы система не исчезла. Целостность ИС предполагает также наличие согласованного функционирования её элементов для вы-полнения явной или скрытой цели. В случае живых, сознательно или искусственно созданных инфосистем можно говорить о наличии цели или целесообразности. В не-органических структурах можно говорить о назначении или о свойствах инфосистем. Приобретение системой полезных свойств может дать ей существенные преимущества в "борь-бе за существование" и может рассматриваться как не-осознанная цель системы. Важность такой характеристики как свойство системы подчёркивает и параметрическая теория систем. В этой теории исходят из того, что система определяется при помощи параметров трех категорий: эле-ментами, соотношениями между ними и свойствами. Перенося выводы теории к инфоструктурам, они состоят из ОЭ, информации и ОНГ, а также из их соотношения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ИС

Обобщённое понятие структуры инфосистем следующее.

Структурой инфосистемы является совокупность взаи-моотношений инфо-перерабатывающих элементов (память, ОНГ) путём обмена информации.

Вид структуры зависит от закономерностей инфопере-дачи между элементами и от степени инфопереработки в элементах [ 5 ]. Все элементы должны иметь информаци-онные связи с другими элементами системы, но не всеми. Информационные связи могут быть детерминированными или функциональными, но они могут быть выражены и в форме стохастических или статистических закономерностей. Струк-тура является отдельной составляющей в инфосистеме, которой её элементы не содержат, но содержит целостная система.

ИЕРАРХИЯ ИНФОСИСТЕМ

Так же, как для всех систем, для комплексов инфо-систем (ИС) существует принцип иерархичности. В качестве фактора, вызывающего иерархичность, служит целостность ИС, что проявляется в отношениях ИС с внешней средой. ИС можно рассматривать, как уровень иерархии в общей сис-теме, которая занимает как её, так и среду (внешние ис-точники и потребители информации). Так можно подни-маться по уровням иерархичности вверх до инфосистемы всего универсума или вниз - до квантов. В инфосистемах можно исследовать отдельно их структуры и функции, но они тесно связаны. Любая функция ИС может быть реализована только посредством её конкретной структуры.

Существует три вида иерархических комплексов ИС.

1. Иерархия ИС объективной реальности. Обладают ОЭ, близкой к бесконечности и требуют для исследования упрощений при помощи моделей.

2. Иерархия ИС вторичной реальности, сознания. Су-ществуют также объективно, но состоят в основном из систем моделей в голове и творениях людей.

3. Иерархия искусственно людьми созданных ИС. Сюда относятся все электромагнитные, электронные и электри-ческие системы связи, библиотеки, телевидение, радио и т.д.

ИНФОСИСТЕМЫ НЕЖИВОЙ И ЖИВОЙ

ПРИРОДЫ

Может возникать вопрос, справедливо ли говорить об ИС-ах в неорганическом мире? Ведь процессы

там протекают по законам физики и химии, не по теории информации. Однако все законы физики и химии являются только упро-щёнными моделями первичной реальности с ограниченным количеством и пределами факторов. Они только при-ближённо гомоморфны с ней, не учитывают неопреде-лённостей и вероятностных процессов реального мира. Для оценки неопределённостей требуется выяснение ОЭ, ОНГ и условных вероятностей влияния факторов.

Исследование сложных ИС начинается с изучения элементарных систем. Элементарная ИС состоит или из двух элементов ОНГ, которых соединяет по меньшей мере одна информационная связь (А) или из одного элемента ОНГ, который имеет каналы входной и выходной информации (Б)

Вариант А Вариант Б ОНГ1 И ???R ?
– - - ОЭ ОНГ2 Ивх ???R ?
– - - ОЭ1 ОНГ Ивых ???R ?
– - - - ОЭ2

Элементарная ИС типа В.Эшби. Эленментарная ИС типа О.Ланге.

В элементах, которые отправляют информацию, увели-чивается ОЭ.

Элементарные ИС типа В.Эшби (А) моделирует инфо-обмен между двумя элементами связанной информации ОНГ. В качестве примеров такого типа из неживой природы можно привести следующие:

1. Замерзание водоёма при отрицательных температурах окружающего воздуха. Элементы ОНГ: вода и окружающая среда. Вода при замерзании уменьшает свою ОЭ, увеличивает ОНГ и отдаёт тепло воздушной среде. ОЭ среды увели-чивается. При этой общей схеме локальные процессы зависят от многих вероятностных факторов, в частности соотношения ОЭ и ОНГ.

2. Соединение атомов в молекулы. Степень свободы и ОЭ атомов уменьшается, ОНГ увеличивается. Кажется, что реакции между атомами и молекулами протекают по хими-ческим законам и уравнениям. В действительности химики знают, как много в химических экспериментах на скорость и полноту реакций, на их равновесие оказывают влияние вероятностные свойства, дополнительные условия реакций, реакционная среда, катализаторы и др. факторы.

3. Адсорбция газа на поверхности твёрдых тел или аб-сорбция его в жидкость. Молекулы газа теряют при дви-жении часть степеней свободы, уменьшается их ОЭ, повы-шается ОНГ. Следовательно передаётся информация от элемента твёрдого тела или жидкости к молекулам газа. Выделяется теплота (ОЭ), которая передаётся твёрдому телу или жидкости.

4. Элементами являются солнце и планеты. Солнце посылает информацию планетам, ОНГ которых повышается. Планеты облучают в мировое пространство пониженную долю ОНГ. В общем ОЭ системы cолнце-планеты-мировое прост-ранство увеличивается.

Примеры элементарных неживых инфосистем типа О.Ланге следующие:

1. Люминофоры. Входная информация поступает в виде света, рентгеновских лучей, g-лучей, катодных лучей, быст-рых протонов, a-частиц и др. Люминофоры обрабатывают информацию в свет разного спектрального состава.

2. Лазерустановка. Вещество в лазере (кристалл, атомы или молекулы в газу) приводится (светом, электрическим зарядом, химической реакцией) в сильно возбуждённое состо-яние - в нём создаётся большой запас ОНГ. Когда степень возбуждения превысит критический предел при наличии резо-натора (ОНГ) возникает высокоорганизованное вынужденное излучение, в котором атомы излучают фотоны в строго сог-ласованные моменты времени и в точно определённых частоте и направлении. Благодаря особой структуре (ОНГ) лазера информация (лучь света) выходит с него намного более вы-сокого качества.