Концепции самоорганизации и управления: синергетика и кибернетика

Активное целесообразное поведение подразделяют на два вида – с обратной связью (ОС) и без  неё. При наличии ОС сигнал с выхода исполнительного устройства, несущий  информацию о поведении объекта  управления, подается обратно на вход управляющего устройства, чтобы контролировать и регулировать поведение исполнительного  устройства, корректируя его в  соответствии с целью. Понятие обратной связи (положительной и отрицательной) также широко используется в разных видах науки и практики.

Важным для кибернетики  является понятие гомеостаза. Гомеостаз  – это процесс саморегуляции  систем любой природы относительно заданного состояния на основе обратных связей, обеспечивающий динамическое равновесие системы, называемой гомеостатом. Это слово происходит от древнегреческого «гомеостазис», что означает «одинаковое  состояние». Термин был предложен  американским биологом У. Кенноном в 1929 г. Позднее в 1948 г. английский биолог У. Эшби провел детальное исследование и разработал концепцию устойчивости динамических равновесных систем, которая  применима к системам любой природы. Так возникла кибернетическая концепция  гомеостаза.

Наиболее сложными и недостаточно разработанными понятиями кибернетики  являются понятия информации и искусственного интеллекта. В самом общем смысле информацию идентифицируют с человеческим знанием. Говорят, что сообщение  дает нам знание или информацию. Что в таком случае понимать под  знанием? В статистической (математической) теории информации К. Шеннона сообщение  рассматривается не как осмысленное  знание о фактах действительности, а лишь как некоторая последовательность знаков, например, букв алфавита. Для  исчисления количества информации важно  лишь одно – знаем мы или не знаем, из какого числа и сочетания знаков образовано ожидаемое сообщение. В  качестве основного условия выдвигается  разделение знаковой (синтаксической) и смысловой (семантической) сторон сообщения при полном абстрагировании  от семантики (смысла слова). Для случая с телеграфным аппаратом, не воспринимающим смысла слов, достаточна лишь последовательность цифровых кодов букв, посылаемых по линии связи. А поскольку общая  теория информации включает в себя и телеграфную связь, то для такой  теории представление сообщений  только в синтаксической форме вполне оправдано.

Однако это противоречит представлениям о человеческой коммуникации посредством естественного языка. Здесь логический смысл играет ведущую  роль, и вообще семантическая организация  существенно определяет синтаксический строй высказывания. Даже логический строй не исчерпывает всего качества мышления, поскольку он зависит и  от эмоциональных оценок, и от образных составляющих, и от воли говорящего. Таким образом, полное отвлечение от качественной стороны информации –  существенный пробел математической теории исчисления количества информации, так  как качество вообще не сводимо к  количеству, и одним количеством  «бит» не выразить качественной стороны (природы) информации.

Вопрос о том, как можно  получить качественную характеристику информации широко обсуждался в кибернетике  в 60–70-х годах ХХ столетия. Одним  из традиционных подходов является термодинамический. В термодинамическом подходе информация противопоставляется энтропии (мере хаоса в системе) и выступает как мера упорядоченности системы. Из этого утверждения можно сделать вывод о том, что чем выше степень организованности системы, тем выше ее информационная насыщенность. Н. Винер определил информацию как меру организации состояния и групп состояний.

Поскольку энтропия как мера дезорганизации материальных систем –  это отрицательная характеристика, то ею неудобно пользоваться для описания эволюции в природе. Поэтому в 50-х  годах ХХ столетия французский физик-теоретик Л. Бриллюэн ввел противоположное понятие  – негэнтропии как меры организованности или упорядоченности и дал  обоснование негэнтропийного принципа в определении информации. В сущности он отождествил информацию с негэнтропией. Следовательно природу информации и энтропии выражает их противоположная  связь с организацией материальных систем.

В настоящий момент неясен процесс перехода информации в свою связанную форму – негэнтропию. Недостаточно изучены критерии и  методы оценки количества и качества информации, особенно в общественных системах. Наиболее общими закономерностями в процессах передачи, превращения, обработки и хранения информации (или ее связанного вида: негэнтропии (ОНГ)) занимается новая наука –  инфодинамика. Исходные положения инфодинамики следующие:

1.  Универсум состоит  из иерархически и интерактивно  взаимосвязанных систем. Их пределы,  структура и функции разнообразны, но все они существуют объективно.

2.  Каждая система обязательно  содержит вещество (массу), энергию  и негэнтропию. Можно рассчитать  их эквивалентное суммарное количество  и соотношение преобладающих  форм.

3.  Информацией является  любая связь между системами,  в результате которой увеличивается  негэнтропия хотя бы одной  из этих систем.

4.  Сознание, мысли, наука  и другие результаты умственной  деятельности человека и общества  являются вторичной реальностью  т.е. приближенными моделями реального  мира. Однако и они являются  объективно существующими информационными  системами.

5.  Не существует абсолютной  информации. Есть многомерная информация  относительно цели и события  в системе, содержащаяся в другом  событии или объекте. Системы  взаимодействуют между собой  путем передачи массы, энергии,  ОЭ и ОНГ. В процессе обмена  как масса и энергия, так  и ОНГ могут концентрироваться  или рассеиваться. В процессе  инфообмена информацией считается только такая связь между системами, в результате которой повышается количество ОНГ хотя бы одной системы. В остальных случаях мы имеем дело с рассеянием информации, массы или энергии, или просто шумом.

Связанная форма информации – ОНГ содержится в каждой системе  вместе с массой и энергией. Однако ее определение, также как и выяснение  процессов ее превращения и переходов  часто представляет большие трудности.

По вопросу упорядоченности, энтропии поля высказаны различные  мнения. С одной стороны утверждается, что поля обладают бесконечной энтропией, разнообразием, беспорядком. С другой стороны считалось, что объединенное суперполе имеет нулевую энтропию, что оно обладает абсолютной упорядоченностью, бесконечным ОНГ, энергией. В действительности, как и все системы, любое поле имеет как ОЭ, так и ОНГ. Чем  больше поле локально возбуждается, вибрирует  с образованием волн и материальных частиц, тем больше оно содержит ОНГ. Конечно, в поле значительно  труднее определить характерные  для системы признаки: элементы, их взаимоотношения и целостность. Однако, и здесь признаки системной  дифференциации элементов в любом  случае существуют. В качестве первичных  элементов поля как системы выделяются кванты. Выяснено, что квантовое  дискретное строение имеют не только электромагнитные, но и гравитационные волны и даже пространство и время. Система может быть комбинирована  из различных полей, с квантами различного энергосодержания и разной степенью их когерентности. Исследование квантовой  структуры полей дает возможность  выяснить содержание в них связанной  информации (ОНГ).

Наиболее содержательная качественная характеристика информации выработана с общенаучных позиций  на основе категорий разнообразия, отражения и взаимодействия. Информация в самом общем ее понимании  представляет собой меру неоднородности распределения материи и энергии  в пространстве и времени, меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие  в мире процессы.