Сигналы и сообщения: общие понятия

1. В наиболее общем виде мы можем выделить три основных типа движения информации и, соответственно, три типа работы, которые мы можем производить над информацией[48].

1) Хранение (то есть транспортировка во времени) информации заданного вида в заданном месте;

2) Передача информации заданного вида по заданному направлению (транспортировка в пространстве).

3) Селекция, то есть разделение информационных потоков, выделение потока информации заданного вида и ее изоляция от потоков информации других видов.

Эта типология является, на наш взгляд, хорошей основой последовательного решения целого ряда задач, связанных с более глубоким уяснением сущности информации и информационных процессов.

Эти работы можно характеризовать как с чисто информационной точки зрения, рассматривая такие параметры как количество информации, ее точность и другие, так и с точки зрения термодинамики, исследуя такие явления, как энергетические затраты на получение данного количества информации, энтропийные эффекты и т.д. Мы рассматриваем оба аспекта, поскольку они имеют непосредственное отношение к исследуемой нами проблематике – анализу организационных процессов. В данном разделе остановимся на чисто информационной стороне процессов.

2. Возможность накопления материальными системами структурной информации, как это указывалось выше, заключается в свойстве всех материальных систем запечатлевать и сохранять в своей структуре следы воздействия других систем, накапливать их.

В процессе взаимодействия материальных систем всегда происходят определенные изменения одной или нескольких структур взаимодействующих объектов[49]. Так, например, при сохранении информации на бумажных носителях мы изменяем поверхностную структуру бумаги, нанося на нее определенные красители; в ходе грамзаписи – изменяется поверхностная структура (рельеф) пластинки; при записи на магнитных носителях - изменяется структура магнитного слоя и т.д.

Именно структурная неоднородность материальных систем, пластичность их структур и позволяет им накапливать информацию. Причем, информация может сохраняться в этих случаях достаточно продолжительное время.

Преобразование структурной информации в оперативную информацию происходит в ходе дальнейшего взаимодействия систем.

3. В процессе передачи, восприятия и вообще – движения информации происходит передача некоторого содержания, первичным элементом которого, вслед за М.Мазуром мы будем считать сообщение.

Поскольку проблема сообщений достаточно детально рассмотрена в указанной работе М.Мазура[50], изложим только основные моменты, дополнив их положениями, сформулированными другими авторами.

Суть этих положений сводится к следующему.

Всякое физическое состояние М.Мазур рассматривает двояко:

Ø с энергоматериальной точки зрения, то есть как состояние, описываемое количеством энергии и массы (количеством вещества);

Ø со структурной точки зрения, то есть с позиций распределения энергии и вещества в пространстве и во времени.

Если некоторая система должна выполнить определенную работу, то необходимый для этого процесс должен быть основан на энергоматериальных изменениях, то есть на использовании определенного количества энергии и вещества.

Но в процессе управления всегда происходят структурные изменения в управляющей системе, которые обеспечивают требуемые изменения в управляемой системе.

При этом, в рабочем процессе существенно наличие сил, изменяющих определенное физическое состояние. В процессе управления, основанном на структурных изменениях важно существование различий между определенными физическими состояниями, То есть на первый план выдвигается возможность различения состояний разных систем или одной и той же системы. То же самое относится и к передаче информации.

Из этих соображений автор выдвигает следующее определение.

Сообщение (коммуникат) есть физическое состояние, определенным образом отличающееся от других физических состояний в цепи управления.

Можно сказать: воздействие цепи управления состоит из определенного числа сообщений. Это число зависит от детальности различения физических состояний, представленных сообщениями.

Сообщением может быть все, что в какой-то мере можно отличать от чего-то другого в процессе передачи информации или управления.

В частности, в качестве сообщений могут выступать значения измеряемой величины, отличающиеся от других значений этой же величины; цвет (или оттенок цвета), отличающийся от других цветов или оттенков; положение какой-либо точки, отличающееся от положения других точек и так далее.

Говоря о сообщении, всегда следует иметь в виду, что поскольку информация есть сторона отражения, образ реально существующих объектов, явлений, процессов – понятие информации всегда связано с некоторыми моделями реальных вещей.

Поэтому под информацией в ее оперативной форме мы понимаем не сами предметы, явления, процессы, а их представительные характеристики, данные нам в той или иной форме.

Следовательно, любое сообщение о событии всегда беднее, чем само событие, поскольку сообщение описывает только некоторые стороны события, существенные для кибернетической системы.

Информация, - пишет И.А.Полетаев - это то, что несет на себе след какого-то факта, события, которое уже произошло или должно произойти, все то, что доставляет нам об этом факте сведения или сообщения. Создание, передача, хранение использование и, главным образом преобразование информации происходит в машинах и живых организмах по определенным и строгим законам»[51].

Поскольку сообщения есть некоторая модель реальных вещей и событий, то в силу изоморфизма явлений природы, сообщения не обязательно принадлежат к одному и тому же множеству одного и того же рода. К примеру, в разведке – газета может означать «Не подходи, за мной следят», снятая шляпа – «Все в порядке» и т.д.

Весьма интересный и пример подобного рода приводит У.Эшби.

Заключенного должна посетить жена, однако ей не разрешается передавать ему никаких сообщений, даже самых простых. Можно подозревать, что они заранее, еще до ареста договорились о каком-то простом коде. При посещении она просит послать мужу чашку кофе. Если передача напитков не запрещена, как может тюремщик добиться того, что с помощью этой чашки не будет передано никакого закодированного сообщения? Он знает, что жена хочет сообщить мужу, захвачен ли или нет один из его сообщников. Тюремщик может рассуждать примерно следующим образом: «Может быть, она условилась сообщить ему об этом послав либо сладкий, либо несладкий кофе, - тогда я могу помешать им, добавив в кофе побольше сахару и сказав об этом заключенному. Может быть, она условилась сообщить ему об этом, послав или не послав ложку, - тогда я могу помешать им, изъявши ложку и сообщив ему, что передача ложек воспрещается правилами. Она может сообщить ему об этом, послав чай вместо кофе…- нет, не может! Они знают, что в это время в столовой выдается только кофе». Так он рассуждает и дальше; здесь примечательно то, что интуитивно он стремится пресечь всякую возможность связи, сводя все возможности к одной – всегда с сахаром, всегда без ложки, только кофе и т.д. Коль скоро все возможности сведены к одной, связь прервана, и посылаемый напиток лишен способности передавать информацию»[52].

Таким образом, формы сообщений могут быть весьма многообразны.

Второй момент, который весьма существенен в концепции М.Мазура – разделение сообщений на активные и пассивные.

Под активными сообщениями автор понимает явления, которые могут существовать до тех пор, пока поступает энергия и которые могут создавать в цепи управления другие сообщения. Таким образом, активные сообщения как следует из контекста определения, всегда относятся в оперативной информации и процессам ее передачи.

Под термином «пассивные сообщения» понимаются следы явлений, которые существуют без притока энергии и не могут создавать новые сообщения. Поскольку такие «следы явлений» могут сохраняться только в структуре объекта – пассивные сообщения, суть не что иное, как структурная информация.

Чтобы множество пассивных сообщений преобразовать во множество активных сообщений, необходим приток энергии не только от источника сообщений (то есть той системы, которая порождает эти сообщения), но и от приемника (то есть системы воспринимающей информацию). При этом автор подчеркивает, что если параметры энергии приемника отличаются от параметров энергии, поступающей от источника воздействий, то при преобразовании пассивных сообщений в активные может произойти их искажение. Искажение может произойти и в процессе управления, основанном исключительно на преобразовании активных сообщений, если какое-то множество активных промежуточных сообщений претерпело усиление от притока энергии из приемника воздействий. Пример – воспроизведение грамзаписи, когда скорость вращения пластинки отличается от скорости, при которой осуществлялась запись.

4. Информация может проявляться только в материально-энергетической форме, в виде сигналов, порождаемых тем или иным способом физическими оригиналами (источниками информации).

Под термином «сигнал» здесь и далее мы будем понимать любой физический процесс, являющийся носителем информации. Так, например А.А.Ляпунов, рассматривая системы управления, пишет:

Возможны потоки информации весьма разнообразной природы. Наиболее характерными являются два типа потоков: 1) потоки информации в собственном смысле этого слова, то есть системы сигналов, которые могут преобразовываться одни в другие, передаваться по различным каналам связи и для которых характерно лишь то, что после уничтожения они не могут быть восстановлены; 2) потоки материи, которые удовлетворяют законам сохранения, и, следовательно, не могут размножаться, но допускают акты взаимной замены.