Инфодинамика, Обобщённая энтропия и негэнтропия
Шрифт:
Хотя переход системы от преобладающей формы массы в форму энергии или ОНГ теоретически возможен, общие закономерности таких переходов маловыяснены. Известны только условия и технология превращения массы в энергию путём ядерных реакций и взрывов. Энергия и ОНГ могут превращаться друг в друга в космосе, где имеются огромные запасы гравитационной энергии, которая является одно-временно запасом ОНГ (ОЭ гравитационной энергии счи-тается равным нулю).
В обычных наземных условиях практически не наблю-дается процессов превращений массы, энергии или ОНГ друг в друга. Поэтому в этих условиях и в условно изолированных
Практическое значение законов сохранения заключается в возможности составления балансов массы, энергии и ОНГ и определения пределов применения разных процессов и операций внутри условно изолированной системы. Это даёт возможность в ранних стадиях поиска отсеивать явно не-эффективные решения и операции, балансы массы, энергии или ОНГ, которые не удовлетворяют целевым критериям.
В мире не существует полностью изолированных систем. Однако, исследование условно изолированных моделей часто помогает выяснить характер и направление процессов массо-, энерго- и инфообмена внутри системы. Сложнее сос-тавлять балансы для открытых систем, обменивающих мас-сой, энергией и ОНГ с другими системами, в т.ч. с окру-жающей средой. В таком случае учитывают притоки и оттоки составляющих и предельно возможные величины ОЭ и ОНГ.
1. Вместо данной системы рассматривается более общая система, состоящая из системы и окружающей среды. Разу-меется и в этой общей системе действуют все законы сохранения.
2. Вместо системы рассматривается комплекс из двух или более систем, обладающие одинаковыми целевыми кри-териями и инфоканалами.
3. Вместо изолированной системы рассматривается открытая система со всеми входами и выходами массы, энер-гии и информации. Формулы для составления баланса следующие:
Мн + М1 - М2 = Мк
Qн + Q1 - Q2 = Qк
ОНГн + И1 - И2 ? ОНГк
где: Мн, Qн, ОНГн, - масса, энергия и ОНГ систем в начале процесса,
Мк, Qк, ОНГк, - масса, энергия и ОНГ в конце процесса,
М1, Q1, И1, - поступающие в систему масса, энергия и информация,
М2, Q2, И2, - выходящие из системы масса, энергия и информация. масса S М1 ???R энергия S Q1 ???R инфо S И1 ???R Система Мн R Мк Qн R Qк ОНГн R ОНГк масса ???R S М2 энергия ???R S Q2 инфо ???R S И2
Нетрудно видеть в указанных формулах аналогию с форму-лой давно известного бухгалтерского баланса:
Дн + Д1 - Д2 = Дк или Дн + Д1 = Дк + Д2 Доходы Расходы (пассив) (актив)
где: Дн и Дк Наличные деньги, или средства в начале и конце периода,
Д1 и Д2 Приходы и расходы денег, или средств.
Аналогия обоснована, так как одной из функцией денег является служить мерой количества товаров, энергии и информации. Тем самым деньги сами частично приобретают свойства информации. Практически по их движению можно сделать выводы о потоках информации. Однако, не всю ин-формацию можно измерить деньгами. Кроме денежного баланса требуется ещё составление баланса ОНГ (веро-ятностную).
Методы баланса используют широко в разных областях науки. Например, балансы теплоты в климатологии, балансы энергии в энергетике, балансы воды в гидрологии. Вместе с другими
Расчёты ОЭ и ОНГ обычно требуют учёта многих фак-торов, целей и структурных особенностей систем. Дальней-ших исследований требуют взаимоотношения ОЭ и ОНГ: можно ли говорить о постоянстве их суммы или о других зависимостях? В ряде случаев, например, при выборе модели с постоянной максимально возможной ОЭ, зависимость суммирования наблюдается. Действительно, при введении в такую систему информации, соответственно уменьшается ОЭф и увеличивается ОНГф, то есть:
ОЭф + ОНГф = ОЭмакс = const.
В реально существующих системах, однако, оказывают влияние много дополнительных факторов, которые не дают возможность применять вышеуказанную формулу. Во пер-вых, часто неизвестно максимально возможная ОЭ системы. Она может приближаться к бесконечности (реальные систе-мы) или изменятся (в моделях обычно увеличивается) в ходе процессов, происходящих в системе. Имеется ряд общих положений, которые помогают приближённо моделировать систему, установить её основные критерии и ограничения. Исходные положения для расчёта ОЭ и ОНГ комплекса систем следующие.
1. ОЭ комплекса независимых (по влиянию на цель) систем не может быть меньше, чем сумма условных энтропий всех отдельных систем и в изолированном комплексе не мо-жет уменьшаться.
2. В случае существования зависимостей (информа-ционных связей) между отдельными системами, соответст-вующие изменения ОЭ и ОНГ учитываются при расчёте этих величин комплекса систем. В общем, чем больше инфор-мационных связей, тем меньше ОЭф и больше ОНГф .
3. ОНГ комплекса всех независимых систем не может быть больше, чем сумма ОНГ всех отдельных систем и она в изолированном комплексе систем не может увеличиваться. Зависимые системы могут иметь дополнительную ОНГ.
4. В случае открытых систем необходимо при состав-лении баланса учитывать с дополнительным поступлением и удалением (вводом и выводом) ОНГ и ОЭ. При этом, чем больше в системе раньше имеется ОНГ, тем более эффек-тивно она использует дополнительно поступающую инфор-мацию и превращает её в дополнительную ОНГ.
5. Невозможно создать балансы информации так как они зависят полностью от ОНГ принимающей её системы и информация является характеристикой процесса, а не состо-яния системы. Балансы можно составлять на ОНГ или ОЭ, правильнее балансы-ограничения (неравенства).