Наглядные пояснения к понятию – информация - Введение меры информации в аксиоматическую базу механики - А.М. Хазен - Философия как наука

В строгом виде информация характеризует устранённую неопреде­лён­ность. В сис­те­­­ме беспорядок – неопределённость. Её величину вы­ра­жает энтро­пия. С помощью из­ме­рений выбрали один элемент. Этим не­опре­де­лён­­ность устранена. В результате получено коли­че­ство информа­ции в виде числа, равного энтропии с обратным знаком. 

            Интуитивно термин – информация понимается, в частности, как "проект", который предваряет действия человека. Это создает убеж­ден­ность в том, что окружающая нас природа, сам человек, его мозг так­же должны иметь "предварительный проект". Тогда должны быть в природе "кто-то" или "что-то", способные этот проект создать и точно реали­зо­вать. Подобный подход категорически исключен (хотя именно он рас­прост­ранен как в науке, так и в обиходе). Поясню это под­робнее.

            О каких бы объектах природы, наблюдаемых глазом человека, не шла речь, их "проект" начинается от элементов на внутриатомном уров­не. Проект – это есть "чертеж", в котором задано положение каждого из составляющих его "элементов" в виде, например, сначала "элементарных частиц", потом ато­мов, молекул, их объединений в виде жидкостей, твер­дых тел, живых клеток и далее вплоть до социальных систем чело­ве­ческого общества. В таком проекте характерные размеры его составляю­щих отличаются на  40  60  порядков величины.

            В любом макроскопическом объекте, который должен описать "про­­­ект", число элементов выражается огромными числами, например, для состав­ляющих атомных масштабов,  имеющими 10  30 знаков.

            При таком диапазоне масштабов и количеств беспорядок, созда­ва­е­­мый случайностями, устанавливает очевидный и неустранимый зап­рет на создание "проекта" как детерминированного "чертежа-инструк­ции". Однако Вселенная, а в ней человек с его разумом существуют.

            Дело в том, что в природе нет проектов в обиходном понимании этого термина. Объекты, тождественные при макроскопических наблю­де­ниях, как правило, неповторимы на своих микроуровнях (атомном, микрокристалличес­ком, клеточном). Природа неспособна создавать что-либо по тем правилам "проекта",  которые ей хочет навязать человек.

            Схема "информация-проект", который "борется" с противодейст­вующей ему случайностью, несостоятельна. Интуитивным обиходным оп­реде­лением "информации-проекта" пользоваться недопустимо. Слу­чай­ности есть первичная основа понятия об информации. Наблюдаемый нами детерминизм окружающего мира должен существовать не вопреки случайностям, а в результате их действия как первичной причины всего сущего.

            Но ведь в науке информация строго определена именно так:  не как "проект", а как функция случайностей – устранённой неопределённости. Информация потому является ос­но­вой всего сущего, что ее определение связано с фундаментальной пе­ременной в науке – энтропией, подчиняю­щейся аксиоме о стремлении случайностей к максимуму беспорядка, из­вестной как второе начало термодинамики.

            Для пояснения этого необходимо ответить на вопрос: как конкрет­ный, например, инженерный проект выражается на языке строгого опре­деления инфор­мации и описывающей её переменной –  энтропии?

            Когда инженер создает проект машины, исходными для него яв­ля­ют­ся некоторый набор материалов, деталей и агрегатов, а также задан­ные условия их применения и результаты, которые должны быть достиг­нуты с помощью этой машины.

            На языке информации исходное для инженерного проекта есть сис­тема, для которой задано количество элементов и их свойства. Работа инженера заключается в том, что он отбирает из этих эле­мен­тов те, ко­то­рые считает нужными, и соединяет между собой с учетом их свойств и резуль­татов, которые необходимо получить с их ис­поль­зованием. В этом обязательно участвует случайность, имеющая диапазон от "твор­­ческого озарения" гения до элементарной лени. На языке информации работа инженера заключается в том, что он осуществляет случайный выбор из заданного количества элементов. Этот слу­чайный выбор ограничен опре­деленными условиями. Осущест­влен­ный инже­нер­ный проект есть огра­ниченный условиями запомнен­ный случайный выбор – информация.

            Поэтому количество информации, которое содержится в инженер­ном проекте, определено на основе того же закона (1.1), что и для фи­зи­ческих систем:  числом возможных состояний системы (числом возмож­ных вариантов её выполнения из заданных элементов) при ограничиваю­щих выбор условиях. Именно это и есть количество информации, содер­жа­щееся в инженерном проекте, – новизна и оригинальность, которые отличают данный инженерный проект от всех предыдущих, выраженные конкретной математической формулой вида (1.1), имеющие однознач­ную числовую оценку.

            Это количество информации не надо путать с тем количеством ин­фор­­мации, которое необходимо для того, чтобы сохранить или передать проект как листы бумаги с текстом и чертежами. Такая информация за­висит от выбора "алфавита" для кодирования текстов или чертежей и по­добных сугубо частных особенностей выполнения проекта. Если раздать трёхлетним детям в детском саду количество листов бумаги, экви­ва­лент­ное проекту какого-нибудь самолёта, и поручить им изри­совать эту бу­ма­гу, то количество информации, которое необходимо, чтобы передать этот “проект”, будет больше, чем необходимое для передачи реального проекта самолёта. Ведь детские каракули случайны, а в инженерном про­ек­те есть условия, сокращающие объемы информации. Например, букву можно передавать не как её рисунок, а как соответствующий ей код.

            В рассмотренном выше примере инженерного проекта обращает на себя внимание необходимость установить нуль отсчета для меры инфор­мации – энтропии. Ведь от того, какие элементы приняты как первичные "неделимые", зависит число их возможных комбинаций: количество информации неустранимо зависит от "нулевого уровня", на котором эле­мент системы является "неделимым целым". Например, проект может бази­роваться на исход­ных "болтах" и "гайках" как элементах системы или определять конструкцию, для которой исходными являются крупные агрегаты – электромоторы, редукторы или станки и машины как готовые покупные изделия. Поэтому мера информации – энтропия – всегда и не­устра­нимо определена как иерархическая переменная.

            Утверждения моих работ [2] – [6] и этой книги есть, в частности:

мера количества информации в физических системах и в чело­ве­чес­­кой деятельности тождественно одинаково определена как иерар­хи­ческая переменная;

информация в неживой природе, при возникновении жизни и разу­ма, в человеческой деятельности первично возникает на основе одинако­вых процес­сов синтеза информации;

второе начало термодинамики (стремление к максимуму беспо­ряд­ка, ограниченное внешними и внутренними условиями), в частно­сти, выра­женное принципом максимума производства энтропии, есть глав­ная причина детерминизма природы.

            Кажущаяся пара­доксальность этих ут­ве­р­ждений создает труд­ности в понимании моих работ.