Измерение и ценность информации

В потребительском плане условно можно выделить три главных аспекта информации: технический (обычно количественный), психосемантический и прагматический, а также термодинамический аспект.

Технический аспект. Теория связи и основанные на ней технические системы позволяют добиваться помехоустойчивости канала связи и измерять количество информации в битах как единичное сообщение типа «да – нет», «1 – 0» и т.п. Измеряемую скорость обработки информации обозначают в битах в секунду, а ее удельную мощность для данной среды – в битах в секунду на грамм массы, на кубический сантиметр, на моль и т.п.

Заметим, что вычислительная мощность компьютеров разных поколений составляла, соответственно, для ламповых, полупроводниковых, оптических и молекулярных ЭВМ 10⁵, 10¹⁵, 10²⁵, 10²⁸ бит/(сг).

Существует также такая компьютерная единица измерения информации, как флопсы. Один мегафлопс (MFlops – MF) равен 5∙10⁶ (5 млн) операций с плавающей точкой в 64-разрядном регистре. Мера производительности (обработки информации) суперЭВМ, например, составляла у Сгау-1 (1974) 27 MF, а у Сгау-2 (1982) – уже 250 MF. Производительность современных персональных компьютеров на процессорах Pentium составляет ~160∙10⁶ 32-разрядных операций в секунду или 16 MF и весьма близка к мощности суперкомпьютеров середины 1970-х годов.

В настоящее время в микросхемах кремниевый кристалл площадью 5 см² может вмещать 256 Мбайт памяти, а 4 не машинного цикла соответствуют информационной мощности в 250 MF. Достигнутый на сегодняшний день уровень вычислительной мощности суперкомпьютеров достигает значений гига- (10⁹) и даже тера- (10¹²) флопс.

В 1998 году на фирме IBM создан суперкомпьютер производительностью 3,5 10¹² (3,5 трлн) операций в секунду (0,7 терафлопс) для моделирования в режиме реального времени ядерных взрывов. IBM проектирует суперкомпьютер производительностью 10¹³ (10 трлн) операций в секунду (2 терафлопса). Говорят, что для достижения такой эффективности человеку, вооруженному электронным микрокалькулятором, потребовалось бы 10⁷ (10 млн) лет.

Психосемантический аспект. Психосемантическая теория информации связана с необходимостью учитывать смысл сообщений, их образность, эстетический, психофизический и этический аспекты. Здесь очень важно влияние информации на психосферу общества, часто находящегося под жестким информационным прессингом средств массовой информации, властей, бизнеса и других проявлений социума.

Прагматический аспект. Он является как бы дополнительным к первым двум, поскольку затрагивает не только источник информации, но и информационные взаимодействия и связан с ценностью информации для получателя.

Заметим, что при «битовой» оценке прагматической информации ее потребительское качество остается неучтенным, что существенно снижает ценность сообщений.

Кроме того, в зависимости от изучаемой области природы информация может быть физической, биологической, химической, общественной, психологической и т.п. Из этого перечисления видно, что каждая «информационная линия» должна содержать прагматическую составляющую и свои критерии значимости и ценности информации.

Особо следует отметить, что любая прагматическая информация может быть как истинной, так и ложной, причем с разной долей достоверности. Здесь обнаруживается совершенно особый моральный и нравственный аспект взаимодействия сознания человека с информационными потоками среды обитания. Поэтому никаким подбором единиц измерения, техническими средствами отсеять ложную, деструктивную информацию никогда не удастся. Это может сделать только сам человек, обладающий высоким потенциалом нравственности.

Термодинамический аспект. Понятие ценности информации связано с фундаментальными представлениями физики и термодинамики.

Информацию рассматривают, как правило, в связи с ее материально-энергетическим носителем. Но ее можно также охарактеризовать числом ячеек памяти N. Если каждая ячейка включает два возможных значения, то число возможных комбинаций различных значений во всех ячейках равно 2^N. Двоичный логарифм этого значения равен числу ячеек N. Число N составляет максимально возможную величину информации в битах, которую может содержать система таких ячеек (В.Г. Горшков, 1995).

В качестве единицы измерения используется также 1 моль, содержащий N_А = 6∙10²³ молекул (число Авогадро). Такое число молекул содержится в объеме вещества, масса которого в граммах равна его молекулярной массе. Если все молекулярные ячейки памяти содержат определенную информацию, то можно условно полагать: 1 бит ~ 1 молекула.

Если энергия 1 моля составляет 1 джоуль, т.е. ⱪТ= 1, где к – постоянная Больцмана, а Т – абсолютная температура по Кельвину, то 1 Дж/К = 10²³ молекул = 10²³ бит. Отсюда следует, что одному биту соответствует энергия 10 Дж/К. А при температуре Т = 300 К минимальная энергетическая стоимость одного бита информации составит 2∙10^-21 Дж/К.

Информация и энтропия

Представления о хаосе и порядке всегда противостояли друг другу. В термодинамике (Г.Н. Дульнев, 1998) степень беспорядка, хаотичности оценивается как энтропия, а степень упорядоченности и организованности систем связывается с термином информация.

Таким образом, понятие информации оказывается тесно связанным с понятием энтропии. Формула для определения энтропии была предложена известным ученым XIX века Л. Больцманом – она высечена на его могиле. Больцман показал, что энтропию s в терминах классической физики можно выразить через статистический вес системы Р, т.е. число способов осуществления данного состояния. Тогда s =ⱪ ln(Р), ⱪ= R/ N_A= 1,38∙10²³ Дж/К. Здесь ⱪ– фундаментальная мировая постоянная Больцмана; R= 8,31 Дж/(моль∙К) – молярная газовая постоянная; N_A – число Авогадро.

В глобальном плане энтропия характеризует любые самопроизвольные изменения, а статистический вес системы служит мерой рассеяния энергии Вселенной; эта величина относится к миру атомов, определяющих скрытый механизм изменения. Итак, как уже говорилось, приведенная выше формула Больцмана связывает энтропию с хаосом.

В то же время информация, как степень упорядоченности или организованности систем, может рассматриваться как величина, обратная энтропии.

Впервые это отметил К. Шеннон, использовавший для информации формулу

I = – .

По формуле Шеннона, которая фактически повторяла выражение Больцмана, но с обратным знаком, информация может оцениваться как отрицательная энтропия, или негэнтропия. Последний термин введен Л. Бриллюэном, и мы будем использовать его для оценки информативности в косных системах.

Для меры информации I было предложено много формул, относящихся к разным областям знания (Р. Хартли, К. Шеннон, Р.Фишер, Ф. Вудворт, Г. Крамер и др). Приведем только две простейшие формулы, связанные с передачей сообщений. Например, информацию определяют как логарифм числа n возможных последовательностей символов, используемых в канале связи (Р. Хартли):

I ═ lg n − ,

где Р(H_i) – вероятность принятия гипотезы Н_i. Либо информация задается выражением

I= WT lg(1 + E/N),

где W – полоса частот; Т – длительность сигнала; E/N – отношение сигнала к шуму (К. Шеннон).

С использованием указанных формул могут быть подсчитаны также характеристики вычислительного пространства ЭВМ, приведенные в описании IEV-модели.

Изучение взаимодействий между информацией и энергией в эволюции сложных систем от неживых к живым и человеку, обладающему творческим сознанием, привело к появлению нового научного направления – биоэнергоинформатики. В развитии науки от термодинамики через синергетику она является той стадией, когда объектом изучения становится человек в его единстве со Вселенной.

В гносеологическом плане информация, с одной стороны, является атрибутом материи и энергии; это структурная информация. С другой стороны, информация обеспечивает взаимодействие систем – это оперативная информация. Структурная и оперативная формы информации находятся в процессе циркуляции по замкнутым контурам с обратной связью. Таким образом, жизнь, в информационном аспекте, является как бы результатом накопления структурно-смысловой творящей информации.

Выводы по главе VI

Уточнено определение информации как структурно-смыслового разнообразия мира. Причем информация рассматривается как фундаментальное свойство Универсума в четырех основных видах: непроявленная (мнимая), проявленная, отраженная и отображенная. Отображенная информация, носящая активный характер, опредена как творящая, что соответствует обобщенному понятию «сознание».

Использование информационно-энергетической модели сознания в номогенезе развивает наше представление о связи научного, религиозного и эзотерического знания. Принятие существа IEV-модели научным сообществом позволяет расширить представления об элементах парадигмы развития цивилизации в XXI веке. Могут быть существенно уточнены основные аспекты этой парадигмы: философский, научный, социально-психологический, политический и другие.

Глава VII
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ АСПЕКТ НОМОГЕНЕЗА

Теоретик верит в логику.
Ему кажется, будто он презирает мечту,
интуицию и поэзию. Он не замечает,
что они – эти три феи, просто переоделись,
чтобы обольстить его, как влюбчивого
мальчишку. Он не знает, что как раз
этим феям обязан своими замечательными
находками. Они являются ему под именами
«рабочих гипотез», «произвольных допущений»,
«аналогий», и может ли теоретик подозревать,
что, слушая их, он изменяет «суровой логике»
и внемлет напевам муз.

А. де Сент-Экзюпери

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: