О понятии 'Информация'

Понятие "количества информации" как численной характеристики сообщения было введено Р. Хартли в 1928 г. [1] и развито К. Шенноном в 1948 г. [2] Последующие работы мало что прибавили к этому, и шенноновская энтропия, имеющая смысл "информационной плотности", на практике остается наиболее значимой и используемой характеристикой. При этом, за рамками теории осталось само (плохо определенное) понятие "информация", что породило множество спекуляций.

Представляется, что используя накопленный более чем за полвека, опыт практического использования технологий связанных с обработкой информации, возможно заново осмыслить это понятие.

Информация по Платону

Первый вопрос, который следует поставить, в духе дуализма Платона:
- Существует ли Информация как объект материального мира или принадлежит только
миру идей?

Изящным образом, их различие выражено в известном афоризме Б. Шоу:

Если у вас есть яблоко и у меня есть яблоко, и мы обменяемся этими яблоками, то у каждого из нас будет по яблоку.
Но если у вас есть идея и у меня есть идея, и мы обменяемся этими идеями, то у каждого из нас будет по две идеи.

Ответ очевиден: Информация неперемещаема и может быть только продублирована. Иными словами, нематериальна.

Такой ответ влечет за собой следующий вопрос:
- Если Информация нематериальна, каким образом возможно ее взаимодействие с объектами материального мира?

Из опыта мы знаем, что такое взаимодействие существует, причем происходит в обоих направлениях: Информация может быть отражена в предметах материального мира, а изменения материального мира представляют из себя Информацию.

Безотносительно к деталям реализации, определим воздействие Информации на материальный носитель как Модуляцию и, соответственно, обратный процесс извлечения Информации из носителя как Демодуляцию.

Нематериальность означает, что сам процесс (де)модуляции происходит без какого-либо обмена веществом/энергией между управляющим и управляемым сигналами.

Информация по Шеннону

К. Шеннон намеренно выделяет как отдельные блоки канал связи и помеху, поэтому взятая из [2] схема состоит из большего числа элементов.

Принципиальный недостаток второй схемы - отсутствие явного указания "общего провода" - единой системы отсчета, связанной с источником и получателем (она же "тезаурус").

Примем, что эти схемы корректны. Перечислим те свойства Информации, которые в них явно используются или неявно подразумеваются:

• Подобно обычному (термодинамическому) обмену, информационный обмен требует не менее двух участников. Вопрос о существовании Информации вне процесса обмена лишен смысла.

• Информационный обмен ассиметричен. Информация передается только в одном направлении от источника к получателю.

• Информационный обмен виртуален. Источник и получатель не обмениваются веществом или энергией.

• Информация неполярна, ей не может быть приписан знак. Передача бессмысленной или заведомо ложной информации не отличается от передачи достоверной. Направление передачи информации никак не связано с ее содержанием.

• Информация не может самопроизвольно распространяться от источника к получателю. Информационный обмен требует работы третьих сил.

Если задаться вопросом, как должно выглядеть простейшее устройство передачи информации, то мы приходим к дифференциальному измерителю, такому, как рычажные весы, например. Разумеется, это устройство должно быть активным. Так что, к весам требуется еще и "весовщик". (Не следует полагать, что "весовщик" должен быть разумным. В центробежном регуляторе Уатта, например, "активность" обеспечивалась энергией парового котла).

Легко проверить, что для (активного) дифференциального измерителя выполняются все перечисленные выше требования.

Изложенный тезис выглядит тривиальным: "копир дублирует информацию", но позволяет сделать еще один ход в рассуждениях. Примечательно, что материал-носитель источника и материал-носитель получателя может быть различен. Это приводит к понятию Функциональной модели.

Функциональная модель

Все что необходимо и достаточно "знать" дифференциальному измерителю о наблюдаемых объектах, сводится к "состоянию" и "поведению". Если детерминированный объект в каждый данный момент может находиться в одном из множества всех допустимых состояний, то триада (T,S₀,t), где

T - траектория движения
S₀ - начальное состояние
t - смещение по траектории

задает функциональную модель M(T,S₀,t), полностью описывающую поведение объекта.

Тогда, с точки зрения измерителя, идентичность наборов параметров обоих Моделей эквивалентна равновесному состоянию самого измерителя, независимо от реальной природы носителей информации источника и получателя.

Функциональная модель также не идентична объекту, как карикатура - оригиналу, сохраняя только существенные для коммуникации свойства. Например, карта местности, сохраняя только план и рельеф, достаточна для корректировки артиллерийской стрельбы, а шестидесятиточечная разбивка циферблата достаточна для синхронизации часов с кукушкой сигналом точного времени.

Термин "Функциональная модель" предлагается как абстрактное описание тех ситуаций, где не могут быть прямо использованы траектории в фазовом пространстве.

************************************************************

Перед началом измерения модели должны быть синхронизированы

Важное следствие - обмен невозможен при идентичности состояний источника и получателя.

************************************************************

1. Хартли, Ральф "Передача информации", 1928
2. Шеннон, Клод "Работы по теории информации и кибернетике". М.: ИЛ, 1963