Файл: Бирюков, Б. В. Кибернетика и методология науки.pdf

трактовок этих закономерностей на различных уровнях абстракции; тем самым было показано, что эти закономер­ ности — характерная черта движущейся материи (во вся­ ком случае, на определенном уровне ее усложнения и раз­ вития). Тем самым были раскрыты новые стороны единст­ ва природы, в свете которых понятна перспективность применения кибернетики и связанных с ней дисциплин, прежде всего теории информации, в биологии, в изучении

социальных процессов (Б. В. Бирюков, В. С. Тюхтин

1964).

На «одинаковости», в известном смысле, законов — одинаковости, проявляющейся, в частности, в совпадении их математических выражений,— в применении к явлени­ ям из достаточно различных областей, даже относящихся к различным формам движения материи — базируется, в частности, метод моделирования. Основой этого метода —• при всем многообразии видов моделирования в философ­ ском плане — является единство природы, ее пространст­ венно-временных характеристик, общих принципов дви­ жения материи. Рассматривая вопрос более конкретно, мы обнаруживаем основания моделирования в отношениях подобия (сходства, аналогии) между объектами, уточня­ емых с помощью математических понятий изоморфизма и гомоморфизма. Подобие выражает феномен общности структурной или информационной организации опреде­ ленных предметов и явлений природы или общества, в том числе объектов, принадлежащих к различным уровням организации материи и различным формам ее движения. В. И. Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм» отметил слова Л. Больцмана о «поразительной аналогич­ ности» дифференциальных уравнений, описывающих раз­ личные по своей физической природе явления 2. Эта «по­ разительная аналогичность» отражает подобие объектов различной природы и различных уровней организации, делающее возможным моделирование, — она является одним из выражений е д и н с т в а п р и р о д ы, м и р а.

Именно в свете философского принципа единства ми­ ра, природы, объясняющего факт сходства структур, за­ кономерностей, информационных характеристик и поведе­ ния различных предметов и явлений действительности, сле­ дует подходить к оценке сферы применимости метода мо­

2 В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 18, стр. 306.

19

делирования: моделирование возможно — іі обычно пло­ дотворно! — везде, где имеет место упомянутое сходство.

Принцип материального единства мира неразрывно

ность вещей, объектов, явлений, процессов, часто качест­ венно глубоко различных, к разнообразным взаимодейст­ виям можно рассматривать, по сути дела, как проявление материального единства мира. На универсальности про­ цессов взаимодействия в природе основано свойство, ле­ жащее в фундаменте самого здания материи — свойство отражения (отображения). Это связано с тем, что изме­ нения (относительно устойчивые, статические «отпе­ чатки» или динамические процессы), возникающие в ве­ щах (объектах, процессах, явлениях) в ходе их взаимо­ действия, приводят к возникновению определенного «сходства» взаимодействующих вещей, к тому, что вещи могут рассматриваться как источник информации друг о друге, что можно говорить об изоморфизме (или гомомор­ физме) определенных «сторон» взаимодействующих ве­ щей, о том, что одна вещь (процесс, явление) является отображением другой; это отображение может носить весь­ ма «осязаемый» характер — тождество (в определенном смысле) структуры взаимодействующих вещей может быть наглядным; но оно может быть и достаточно опосред­ ствованным, усматриваемым лишь после соответствующе­ го анализа взаимодействующих вещей; различным града­

Примечательно, что именно развитие кибернетики, — в идейных рамках которой находят свое место все указан­ ные виды моделирования, а некоторые из них, особенно знаковое и математическое моделирование и моделирова­ ние на ЭЦВМ, играют в ней даже выдающуюся роль,—• открыло путь к осознанию глубокой общности всех этих «моделирований» с гносеологической точки зрения. Един­ ство различных на первый взгляд областей, которое вскрывают математические модели и относящиеся к ним методы, имеет глубокие причины в материальном мире. «Близость тех структур, которые изучаются в этих (ма­

20

тематических. — Б. Б.) теориях, является своеобразным отражением единства материального мира в матемаіической абстракции» (А. А. Ляпунов, 1960, стр. 115).

В свете принципа единства природы и законов ее раз­ вития естественными представляются многочисленные фе­ номены сходства свойств, поведения и т. и. качественңо различных объектов, возможность их описания одними и теми же алгоритмическими, логико-математическими схе­ мами. Чем иным, как не проявлением единства мира, яв­ ляется известная связь между некоторыми энергетически­ ми и информационными понятиями? Энтропия в теории вероятностей имеет приложение как в области теории свя­ зи (как мера информации), так и в области статистиче­ ской термодинамики (как мера рассеяния энергии). Ста­ тистическая мера количества информации отличается постоянным коэффициентом и обратным знаком от выра­ жения термодинамической энтропии. Если, согласно ста­ тистической трактовке энтропии, последняя обычно рас­ сматривается как мера рассеяния энергии, мера хаоса, дезорганизации материи, то величину, ей обратную (негэнтропию), трактуют как меру организованности, упоря­ доченности материальных объектов. Аналогию между негэнтропией и информацией видят в том, что информа­ ция, неразрывно связанная с понятием процесса и систе­ мы управления, характеризует меру возможности «упоря­ дочения» управляемой системы через управляющие воздействия на нее.

Является ли аналогичность формул термодинамической энтропии и информации случайным совпадением или здесь заключена глубокая связь? Этот вопрос уже давно обсуж­ дается в литературе по философским вопросам кибернети­ ки (см., например:. И. Б. Новик, 1962). Исходным для со­ поставительного анализа информации и энергии может служить факт необходимой связи всякого коммуникатив­ ного процесса с определенной затратой энергии. Хотя энер­ гетическая «подоснова» механизмов коммуникации может быть весьма незначительна по величине, ее нельзя игно­ рировать. Ибо, как справедливо отметил И. Б. Новик, из опыта науки мы знаем, что нередко явления, поначалу представлявшиеся незначительными и неважными, по ме­ ре развития научного познания оказывались весьма су­

21

соавт. в журналах «Коммунист» и «Вестник Академии наук СССР», 1971), в последнее время проблема, так ска­ зать, «энергетического эквивалента» информационных яв­ лений приобретает все большую значимость. Например, существует гипотеза, что энергетическая основа коммуни­ кативных процессов существенно обнаруживает себя уже в достаточно элементарном психофизиологическом законе Вебера — Фехнера (Л. М. Веккер, И. М. Палей, 1970). Приведенные соображения позволяют выдвинуть методо­ логический прогноз, что со временем связь информации и энергии может получить более глубокое, чем в настоящее время, выражение на каком-либо «математическом диалек­ те» физико-кибернетического языка. Во всяком случае об­ наруженное единство энергетических и информационных свойств материи естественно рассматривать как одно из проявлений материального единства мира.

4.Всеобщность информационных процессов

Скибернетикой связан существенный в мировоззрен­ ческом отношении факт установления принципиальной не­ полноты той картины действительности, которую рисова­ ла наука XIX ів. (В. В. Парии с соавт., 1969). Последняя пользовалась в своей палитре четырьмя основными «крас­

ка показала, что в палитре не хватает еще одной «краски». Ею является и н ф о р м а ц и я . Лишь добавление к четы­ рем упомянутым выше категориям понятия информации дает возможность построить целостную картину реаль­ ности.

Материальные процессы—это процессы переноса и пре­ образования вещества и энергии. Они протекают в прост­ ранстве и времени. Кибернетика показала, что системы материальных объектов, веществспно-энергетические про­ цессы являются вместе с тем, в том или ином смысле, ис­ точниками, носителями, потребителями информации. Ни вещества, ни энергии, не связанных с информационными процессами, не существует. Это следует из кибернетической трактовки информации как меры разнообразия объектов действительности; такая трактовка была развита уже пио­ нерами кибернетики, в частности У. Р. Эшби (подробнее см. об этом в гл. III).

22

Нет сомнения в Дом, что информационно-кибернетичес­ кий подход очень многое меняет в науке и практике. «Абстрагироваться» от информационных процессов, как это делала, сама того не осознавая, наука XIX в., уже не­ возможно. Не энергия, а информация выйдет, наверное, в XXI столетии на первое место в «мире» научных и прак- тически-действенных «физических» понятий.

Действительно, многие мыслители, размышляющие о будущем науки, считают, что ведущей наукой грядущего века станет наука о жизни. Она, так сказать, «обгонит» такую фундаментальную науку, как физика. Но ведь все акты функционирования живой материи пронизывают ин­ формационные процессы. Информация проникает во все «норы» жизни людей и обществ. Живые существа, лю­ ди обитают на Земле в гравитационном поле, во всевоз­ можных энергетических и радиационных полях. Это зна­ ли до кибернетики. Теперь же, как подчеркивает А. И. Берг, было осознано, что они находятся и в «инфор­ мационном поле», непрерывно воздействующем на их ор­ ганы чувств. Если бы живые существа не обладали органа­ ми чувств или иными «приборами» улавливания информа­ ции или если бы не существовало информационного поля, биосфера Земли погибла бы. Жизнь невозможна ни в ве­ щественно-энергетическом, ни в информационном вакуумах («Ленин и современное естествознание», М., 1969,

стр. 350).

Как мы отмечали выше, формирование специфическо­ го для кибернетики круга понятий и методов было свя­ зано с выяснением особенностей процессов управления и информационных процессов в отличие от остальных про­ цессов и взаимодействий, протекающих в реальном мире. Информационный процесс в его «полном» виде включает в себя: источник информации, порождающий сигналы, не­ сущие некоторое сообщение (информацию, сведения); кодирование сообщения для передачи по данному каналу связи; передачу его по каналу связи (в котором обычно имеются помехи); декодирование сообщения; различные операции по его переработке; выдачу сообщения абоненту. В применении к процессам передачи информации главным является сохранение ее с о д е р ж а н и я , для чего требуется обеспечить — в допустимых пределах — соответствие меж­ ду характером сигналов на входе устройства передачи со­ общений и характером сигналов на его выходе.

23

Разумеется, информационный процесс пе всегда осу­ ществляется в таком «развернутом» виде. Например, хра­ нение информации, т. е. передачу ее во времени, можно считать также некоторым «свернутым» информационным процессом. В свете этого замечания и надо понимать те­ зис о всеобщности феномена информации.

С оформлением кибернетики понятие информации (а точнее, целая группа понятий и научных представлений, таких, как количество информации, переработка информа­ ции, избыточность и др.) приобрело в ней выдающееся значение. В кибернетике понятие информации играет та­ кую же фундаментальную роль, какую в физике играет понятие энергии. Это и неудивительно, ибо процессы уп­ равления неотделимы от информационных процессов. В отечественной философской литературе принцип единства управления и информации неоднократно подчеркивался многими авторами3. В настоящее время положение о един­ стве управления и информации превратилось в один из методологических принципов исследования сложных сис­ тем.

Это положение требует некоторых пояснений. Ясно, например, что информационный процесс — еще н е процесс управления. Однако всякий процесс управления с необхо­ димостью предполагает передачу сообщений и операции над ними в системе управления. Одни сигналы, циркули­ рующие в системе управления, — управляющие сигналы— несут, как мы уже отмечали, команды управления, выра­ ботанные управляющей частью системы и адресованные управляемой части; сигналы, поступающие от управляе­ мого объекта к управляющей системе, представляют собой осведомительный информационный процесс, несущий со­ общения о выполнении команд управления или о состоя­ ниях исполнительных органов; второго рода сигналы пред­ ставляют информацию о результатах управляющих воз­ действий управляющей части системы на управляемую, учет которых необходим для выработки программы пове­ дения системы, приводящей к реализации определенной цели.

Такова в общих чертах роль информационных процес-

3 См. литературу, указанную в гл. Ill (стр. 222). И. Б. Новик (1964) обращает внимание на то значение, которое имеет прин­ цип единства управления и информации для уяснения особен­ ностей моделирования в кибернетике.

24

сов в схеме управления. Но и информационные процессы, не укладывающиеся непосредственно в эту схему, тесно связаны с управлением: они, например, используются для выработки сведений, поступающих на вход систем управ­ ления, — служат основой для принятия решений о путях достижения целей управления, о необходимых управляю­ щих воздействиях на объект управления и т. и. Широкая распространенность процессов управления и большая общ­ ность представления об информационных процессах при­

Итак, управление всегда предполагает информацион­ ные процессы. Поэтому кибернетика есть вместе с тем на­ ука об информации, об информационных системах и про­ цессах. Как науку весьма «практическую», ее остро инте­ ресует, к а к следует эффективно осуществлять добывание, хранение, классификацию, запись, переработку, передачу по каналам связи, выдачу потребителям и использование информации.

Понятие информации в кибернетике уточняется в ма­ тематических «теориях информации». Эти теории — ста­ тистическая, комбинаторная, топологическая, семантичес­ кая и др. — имеют не только «внутрикибернетическое» применение. Многие их положения оказались весьма по­ лезными в других науках, в частности в лингвистике и пси­ хологии. Конечно, поиск применения информационно-ки­ бернетических идей и средств в тех или иных областях не сводится к тривиальному переносу «кибернетических» тер­ минов в «некибернетические» области. Эту мысль больше десятка лет назад подчеркнул К. Шеннон. Но есть одна сфера, где теории информации безусловно плодотворны. Это — область теории познания, гносеологии. Различные теории информации проливают новый свет на ряд аспек­ тов философского понятия о т р а ж е н и я . Введение в этих теориях различных количественных оценок информации, описания в точных терминах процессов передачи и преоб­ разования информации дают необходимый аппарат не толь­ ко для математически точного исследования процессов уп­ равления различной природы, но и открывают новые пу­ ти изучения в з а и м о д е й с т в и й материальных объектов вообще. Л именно в этих взаимодействиях реализуется лежащее в фундаменте «здания материи» свойство отра­ жения.

25