Чтение онлайн

Одной из самых важных характеристик системы является ее сложность. Понятие сложности почти не поддается формализации и оценка сложности системы обычно производится существенно субъективно. Среди основных факторов, определяющих сложность системы обычно выделяют: число элементов, связей, разнообразие элементов и связей, число уровней иерархии систем. А.Н.Колмогоровым предложено оценивать сложность системы по объему оптимально-минимизированной программы (в битах), которая полностью описывает систему, т.е. ее структуру и функции. В этом определении, по всей вероятности, надо уточнить, что подразумевается под понятиями "полностью" и "оптимально минимизированной программой". Да и вообще структура и функции системы какого уровня членения имеются в виду: всех или только нулевого?

Если система рассматривается только как целостная совокупность, т.е. изучаются только ее системные качества, то при оценке ее сложности достаточно учесть число ее элементов нулевого уровня членения, число системообразующих и системных связей и количество способов реализации каждой из этих связей. Если же система рассматривается как некоторая объект-система, во всем многообразии своих отношений с окружающей средой, то ситуация резко усложняется. При попытке учитывать системные связи рассматриваемой системы и все ее элементы, все связи всех нижних уровней иерархии (членения), ни о какой количественной оценке сложности системы не может быть и речи, если только не ограничиваться иерархией систем одного и того же рода. При оценке сложности по таким же параметрам с ограничением глубины членения объект-системы, элементы нижнего уровня членения могут оказаться сложнее верхнего уровня, т.е. элемент системы при такой оценке может оказаться сложнее самой системы, в которую он входит. В то же время по всей вероятности ясно, что все связи всех нижних уровней иерархии прямо, а большей частью косвенно (опосредственно), обуславливают все системные связи рассматриваемого уровня членения.

В любом случае пока можно принять утверждение, что всегда выполняется условие:

Si > S(i + 1),

где Si - некоторая усредненная сложность рассматриваемого уровня членения.

К со;алени. приходится все-таки согласиться, что четкого определения понятия слжности пока невозможно сделать. В то же время, как это будет показано в дальнейшем, корректная процедура сопоставления уровней сложности информационных систем имеет очень важное и принципиальное значение. Поэтому при рассмотрении информационных систем будет сделана еще одна попытка дать определение понятия сложности для частного случая информационных систем.

Как видим, даже определение статических характеристик систем, достаточно сложная проблема. Еще сложнее проблемы, связанные с генезисом и эволюцией систем.

Глава 2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

При попытке сформулировать строго формализованное определение понятия информационной системы - ИС, выявляется, что в настоящее время отсутствует общепринятое, исчерпывающее определение понятия информации. Существует множество определений этого понятия, а также достаточно много разных концепций этого феномена. Но можно выделить две основные концепции сущности информации. Первая основная концепция - это трактовка информации как неотЪемлемого внутреннего свойства каждого материального объекта, т.е. как атрибута всей материи (атрибутивная концепция). Согласно В.М.Глушкову, "информация в самом общем ее понимании представляет собою меру неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и во времени, меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы...". По утверждению А.Д.Урсула [5] "Природа информации заключается в отраженном разнообразии, а количество информации выражает количество разнообразия. Движение этого разнообразия (увеличение или уменьшение) представляет собой информационный процесс". В последнем определении информации имеется определенный отход от атрибутивной концепции, т.к. в него введено понятие отражение, являющееся уже определенным, специфическим процессом. Что касается определения информационного процесса, то А.Д.Урсул под такими процессами явно подразумевает только процессы обработки информации, т.е. фактически только один частный случай информационных процессов. Понятие информационного процесса безусловно намного шире и оно будет рассматриваться чуть позже.

Атрибутивная концепция нередко встречает возражения и критику. Прежде всего потому, что подобным образом можно определить и другие понятия, например, такие как "структура", "организация", "негэнтропия", "упорядоченность" [6].

Во второй, основной концепции главным, определяющим свойством информации принимается органическая, неразрывная взаимосвязь понятия информации с управлением, функционированием самоорганизующихся и самоуправляемых систем (функциональная, функционально-кибернетическая концепция). Сторонники этой концепции исходят из того, что информация не существует в неживой природе как таковая, сама по себе. Тем самым информация трактуется не как атрибут всей материи, а как функциональное свойство особого класса высокоорганизованных систем. Согласно этому взгляду, информация возникла вместе с жизнью [6]. С позиций этой концепции и выделяется информационная форма причинности как особого вида детерминации, характерного именно для самоуправляемых систем. Информационная причинность не сводится ни к одному из известных ранее видов детерминации, качественно отличается от любого из них, если исходить из того, что "...информационный процесс представляет собой целенаправленное воздействие функциональной формы организации предметов или явлений, или их систем на другие предметы и явления (системы). Этот процесс не сводится к материальному и энергетическому воздействиям как таковым, хотя он тесно связан с ними" [7].

С позиций функциональной концепции в [8] приводится следующее определение информации: "Информация есть такое воспроизведение одной системой структуры другой, при котором она функционально выделяется и включается отражающей системой в процессы управления, жизнедеятельности и практики". Представляется полностью обоснованым утверждение Э.П.Семенюка [6], что в целом аргументы в пользу функциональной концепции информации гораздо более убедительны, чем доводы ее противников. Он отмечает, что акцетирование функционального характера информации, т.е. ее неразрывной связи с процессами самоорганизации и управления, позволяет четко выделить качественную специфику информации, последовательно отличая ее от любого другого феномена действительности. И далее: "По нашему мнению, в неживой природе как таковой, самой по себе, информации нет: она возникает лишь там, где есть не только источник, но и приемник информационных сигналов, т.е. объект с достаточно высоким уровнем организации, возникает в результате их взаимодействия". Согласно Н.Винеру информация - это некое содержание (сведения), полученное из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему наших чувств. Он также отмечал, что информация есть информация, а не материя и не энергия, тем самым принципиально противопоставляя информационные процессы физическим. Наконец, в [6] приведено еще одно определение информации: информация - это отличная от вещественно-энергетических факторов сторона отражения, воспринимаемая материальными системами со степенью организации, достаточно высокой для ее хранения, переработки и дальнейшего использования в целях управления, и выражающаяся в упорядоченных сведениях о степени вероятности того или иного события из возможного разнообразия событий определенного вида.

Однако необходимо иметь в виду, что достаточно широко распространено и другое понимание информации, а именно, как негэнтропии, меры упорядоченности, организации, внутренней структуры объекта, т.е. информация понимается здесь как имманентное свойство объкта или явления самого по себе, взятого вне отношения, взаимодействия с другими объектами и явлениями. более полный обзор различных концепций в определении понятия информации выходит за рамки данной работы. Этому вопросу посвящена обширная литература. Здесь же попытаемся прийти к определению понятия информации после детального анализа специфических качеств, которыми должна обладать система, для того чтобы быть информационной.

Перед детальным рассмотрением понятия информационной системы полезно будет напомнить структуру и общий принцип работы автоматической системы управления или регулирования - АСУ, которая является простейшей и наглядной моделью информационной системы. В явном или же неявном виде в состав АСУ входят все компоненты, характерные для информационных систем.

В обязательном порядке в состав АСУ должны входить: устройство (датчик, детектор), воспринимающее контролируемое внешнее воздействие (некоторый сигнал) - x(t), и исполнительный орган, предназначенный для ликвидации отклонения регулируемой, управляемой величины (параметра) - y(t), от заданного значения или от заданного закона ее изменения. Причем, подразумевается, что всегда имеет место некоторая зависимость: y(t) = f{x(t)}. В явном или неявном виде в состав АСУ также должны входить: элемент, выполняющий процедуру сравнения внешнего воздействия или регулируемого параметра с их эталонными значениями, и, в той или иной форме, сами эталоны. Под влиянием x(t) в АСУ происходят различные количественные и качественные изменения, в результате чего y(t) может приобрести некоторое значение, отличное от заданного или требуемого. В этом случае регулирующие функции АСУ влияют на y(t) посредством регулирующего воздействия z(t) (выходной сигнал регулятора) так, чтобы рассогласование {y(t) - y0(t)} стало бы возможно минимальным. Здесь y0 - эталонное, номинальное значение регулируемого параметра y(t). Функциональная зависимость z(t) = f{y(t) - y0(t)} в общем случае может быть достаточно сложной.

Ясно, что для функционирования АСУ необходим источник энергии. Это если регулируется только некоторый качественный параметр, например температура. Если же регулировке подлежит и структура объекта, то в общем случае необходим и двусторонний (между объектом и окружающей средой) обмен веществом. Таким образом, любая АСУ должна быть открытой и динамичной системой. В ее состав одновременно должны входить такие элементы как датчик, исполнительный орган, некий эталон или эталоны и элемент выполняющий алгоритм процедуры сравнения. Исключение любого из перечисленных элементов, точнее функций этих элементов, приводит к деградации АСУ, а оставшиеся элементы можно считать, что "вырождаются", т.к. их функции становятся бессмысленными, точнее - они не могут проявиться.

Теперь перейдем к рассмотрению понятия информационной системы. Для этого приведем еще одно определение информации. Согласно [2], информация - есть то, что извлекается из образа в процессе его "осознания" и соотнесения с отображаемым объектом. Общая схема процесса отображения (по [2]) представляется следующим образом. Допустим, что имеется отображаемый объект Х (объект-система) и информационная отображающая система Y (субъект-система), включающая в себя подсистему - W, выполняющую непосредственно процесс отображения и в которой получен некоторый образ (модель) Х1 = F(X) оригинала Х. Для того, чтобы извлечь информацию об объекте Х, содержащуюся в Х1, необходимо сопоставить полученное впечатление с ранее накопленным, выяснить в чем сходство и в чем отличие образа данного объекта от образов иных объектов, которые наблюдались в прошлом. Это предполагает в составе системы Y специальной под системы анализа и решения - Z, находящейся в тесном взаимодействии с отображающей подсистемой W. В состав подсистемы Z должна входить и память, в которой могли бы накапливаться впечатления как непосредственные (чувственные), так и вторичные, образующиеся в процессе сопоставления и анализа текущего образа.

Формирование идеального прообраза объекта Х, т.е. преобразование

Х' = f(X1) и есть процесс получения субъективной информации в ее общем виде. Как считают авторы [2], ни воздействие, ни оригинал не содержат никакой информации. Объективно содержит информацию лишь отображение объект-системы, сформированное в субъект-системе.

Уточним несколько ситуацию, в которой рассматривается само понятие информации, т.е. уточним структуру и специфические функции ИС. В общем случае в состав ИС должен входить ряд специфических, обладающих соответствующими функциональными возможностями, элементов (подсистем), а именно: