Э.Х.Лийв
ИНФОДИНАМИКА
ОБОБЩЁННАЯ ЭНТРОПИЯ
И НЕГЭНТРОПИЯ
Таллинн, 1997
Э.Х.Лийв
Инфодинамика. Обобщённая энтропия и негэнтропия. - Таллинн, 1998. -
200 с. библ. 131 ед.
Изложены основные принципы новой научной дисциплины - инфодинамики,
которая занимается общими закономерностями универсума и распространения
в нем информации.
Книга рассчитана на широкий круг специалистов, для студентов
и для всех, интересующихся ролью информации в развитии универсума.
Liiv E. Infodynamics. Generalized entropy and negentropy. Tallinn,
1998.
Технический редактор и оформитель обложки Эллен Устав
Типография АО Юхисэлу. ЕЕ0001 Таллинн, ул. Пикк 40/42,
тел. 641 1283. Сдано в набор 15.11.1997.
c Лийв Э.Х., 1997
ISBN 9985-60-445-8
CОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................................. 5
1. Универсум как иерархический комплекс систем..... 8
2. Единство массы, энергии и негэнтропии в системе.. 19
3. Информационные модели. Вторичная реальность. Созна-
ние............................................................ 33
4. Обобщённая энтропия (ОЭ) и негэнтропия (ОНГ) 43
5. Информация и методы её измерения..................... 57
6. Структура инфосистем......................................... 69
7. Системы обработки информации........................... 80
8. Общие закономерности и принципы инфопередачи 89
9. Балансы ОЭ и ОНГ при развитии систем.............. 101
10. Инфокинетика. Скорость, своевременность и старение инфопере-
дач.......................................... 108
11. Оптимизация процессов управления системами...... 114
12. Процессы инфообработки в экономике, науке и
культурe.............................................................
Негэнтропийные основы экономики....................... Структура товара,
труда и прибыли...................... Информация и нау-
ка........................................... Негэнтропийные критерии в
технике и технологии Негэнтропийные основы искусствоведения и в ре-ли-
гии................................................................. Не-
гэнтропия в правовом государстве..................... Негэнтропия в об-
ществоведении и в социологии..... 125 129 136 139 142 148 150 158
13. Самоорганизующиеся системы. Синергетика.......... 163
14. Мировоззрение и перспективы инфообщества........ 171 Литерату-
ра......................................................... 193
ВВЕДЕНИЕ
Теория информации, кибернетика и синергетика, дости-гающие огромных
успехов в области управляющих и самораз-вивающихся систем, не в состоя-
нии полностью объяснить и обобщить все информационные явления и процес-
сы, проте-кающие в природе и обществе. Разные виды информации и негэнт-
ропии различаются не только количеством, но и качест-вом, многомер-
ностью, эффективностью, степенью обобще-ния, трудноформализованностью,
содержательностью, недос-таточно исследованных указанными науками. Нея-
сен процесс перехода информации в свою связанную форму - негэнт-ропию.
Недостаточно изучены критерии и методы оценки количества и качества ин-
формации, особенно в общест-венных системах.
Наиболее общими закономерностями в процессах пере-дачи, превращения,
обработки и хранения информации (или её связанного вида: негэнтропии)
занимается новая наука - инфодинамика. Исходные положения инфодинамики
сле-дующие:
1. Универсум состоит из иерархически и интерактивно взаимосвязанных
систем. Их пределы, структура и функ-ции разнообразны, но все они су-
ществуют 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 ко-
торой увеличивается негэнтропия хотя бы одной из этих систем.
4. Сознание, мысли, наука и другие результаты умствен-ной деятельнос-
ти человека и общества являются вто-ричной реальностью т.е. приближённы-
ми моделями реального мира. Однако и они являются объективно су-ществую-
щими системами, состоящие из вещества, энер-гии и негэнтропии.
5. Не существует абсолютной информации. Есть много-мерная информация
относительно цели и события в системе, содержащаяся в другом событии или
объекте.
6. Можно получить много дополнительных данных по движению и направле-
нию потоков информации между системами путём анализа баланса негэнтропий
и энтро-пий в совокупности систем.
Настоящая книга посвящена обоснованию, конкрети-зации, развитию и
формулировке выводов или основных на-правлений по применению вышеуказан-
ных исходных поло-жений.
В 1-ой главе даётся характеристика и систематизация основных типов
систем в универсуме. Кажущаяся мысленная свобода выбора систем по струк-
туре, функциональным свойствам, масштабу, назначению и по другим призна-
кам не противоречит объективному существованию реальных систем. Обосно-
ваны и даны обобщённые характеристики систем, вы-ражающие единство и эк-
вивалентность вещества (массы), энергии и негэнтропии (гл. 2). Материя,
энергия и нег-энтропия могут находиться в виде многочисленных вариантов
структуры, что определяет их качество и возможности эффек-тивного, более
или менее свободного преобразования.
Изложены основные положения негэнтропийной теории умственной дея-
тельности человека и общества (гл.3). Созна-ние определяется совокуп-
ностью моделей, обладающих мак-симальной возможной энтропией, часть ко-
торой компен-сирована негэнтропией. Приближенными моделями являются мыс-
ли, эмоции, подсознание, религиозные взгляды, представ-ляющие собой так-
же объективные системы. Дано информаци-онное толкование основным общест-
венно-политическим и эти-ческим понятиям. Приведена методология расчёта
обобщён-ной энтропии и негэнтропии сложных многомерных неравно-весных
систем, основанная на суммировании их условных энтропий по всем факто-
рам, влияющим на целевые кри-терии (гл. 4). Системный анализ влияния
этих факторов поз-воляет выяснить из них существенные и получить допол-
ни-тельную информацию для управления и оптимизации систе-мой. На этой
основе усовершенствованы методы измерения многомерной информации, пере-
даваемой в живой и неживой природе или в обществе (гл. 5). Методы позво-
ляют более подробно проанализировать и проектировать структуру, рабо-ту
и эффективность инфосистем и систем обработки информа-ции (гл. 6 и 7).
Рассмотрены общие принципы информацион-ного взаимодействия между систе-
мами в иерархических комплек-сах систем (гл. 8). Исследованы условия са-
мопроизвольной передачи и направления потока информации между систе-
ма-ми. Описаны механизмы перехода информации как процесса в её связан-
ную, локализованную форму - негэнтропию.
Для выяснения основных потоков и потерь информации приведён метод
энтропийных или негэнтропийных неравенств (гл. 9). Существенными факто-
рами, влияющими на эффек-тивность и качество информации, являются своев-
ременность её передачи, положительный эффект в системе после её полу-че-
ния и коэффициент её рассеяния, потерь (гл. 10). Разра-ботанные методы
определения обобщенной негэнтропии дают возможность усовершенствовать
ряд вопросов создания оптимальных управляющих схем и программ в киберне-
ти-ческих стохастических системах (гл. 11). Открываются воз-можности
комбинирования данного метода с другими метода-ми решения трудноформали-
зуемых задач: эвристическим программированием и экспертными системами.
Отдельно проанализированы информационные процессы в экономике, науке
и культуре (гл. 12). По вопросам эконо-мики рассмотрены зависимости меж-
ду стоимостями инфор-мации и товара, между потоками информации и денег,
между вводимой негэнтропией и образованием прибыли. Рассмотре-ны синер-
гетические процессы саморазвития сложных систем с точки зрения увеличе-
ния их обобщённой негэнтропии (гл. 13). Указаны на условия и движущие
силы, необходимые для потоков информации и развития систем, а также ме-
ханизмы превращения информации в диссипативных структурах.
B заключительной 14-ой главе обсуждаются вопросы мировоззрения чело-
века, роль информации и образования при нахождении человеком своего оп-
тимального места в обществе. Рассмотрены информационные методы прогноза
развития мировой системы, общества и конкретного человека в нём.
В книге обобщены результаты многолетней работы автора. В ней стреми-
лись сформулировать наиболее общие законы, действующие во всех системах
и вытекающие из эквивалентности негэнтропии, энергии и вещества. Общие
закономерности можно конкретизировать и составлять прак-тически ис-
пользуемые модели систем, гомоморфность кото-рых зависит от количества и
качества дополнительных дан-ных. Новые представления могут оказать су-
щественное влия-ние на мировоззрение и философские теории в инфообщест-
ве.
Книга расчитана на широкий круг специалистов, осо-бенно в области ин-
форматики, кибернетики и образования. Она полезна и для студентов и для
всех, интереcующихся ролью информации в развитии универсума.
Таллинн, 05.09.97. Э.Лийв.
1. УНИВЕРСУМ КАК ИЕРАРХИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМ
Универсум состоит из бесконечного числа объектов в состоянии непре-
рывного развития в условиях огромного раз-нообразия. Сюда относятся,
кроме материальных частиц и энергии, также разного рода поля, духовная
жизнь, сознание, эмоции, явления культуры, энергетические коллапсы в
космо-се и исчезновения вещества, пространства и времени на рассто-яниях
меньше, чем предельная длина Планка (10-35 м). В этом разнообразии
единственном признаком, который имеется у всех объектов и явлений, явля-
ется их системное строение [ 1 ]. Нет объектов и явлений, которые не об-
разовали бы систему с другими объектами и не являлись бы системой
эле-ментов [ 2 ]. Для понятия "система" дано множество форму-лировок [ 3
- 9 ]. В данной работе рассматривается систему как целостную совокуп-
ность элементов и отношений между элементами. Определённое таким образом
понятие системы может быть конкретизировано по разным признакам -
струк-турой, функциями, динамическими изменениями по времени и взаимоот-
ношениями с окружающей средой. Более абст-рактную и общую формулировку
дал А.Рапопорт: системой является определенная часть универсума которую
можно опи-сать таким способом, что даётся определённому количеству пере-
менных конкретные величины. В динамических системах одной переменной мо-
жет быть и время. В экономической ки-бернетике распространена следующая
формулировка: система - это множество, в котором реализовано заданное
отношение R, у которого имеются определённые постоянные свойства.
ОБЪЕКТИВНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ СИСТЕМ
Кажущаяся мысленная свобода выбора систем по струк-туре, функцио-
нальным свойствам, масштабу, назначению, целенаправленности, количеству
и соотношению элементов и по другим признакам, может вызывать сомнений в
объектив-ном существовании реальных систем. Известный специалист по сис-
темному анализу С.Л.Оптнер пишет даже, что система является всего-навсе-
го средством, при помощи которого дос-тигают решение проблемы [3]. Со
стороны потребностей субъекта это верно, но это не даёт повода для отри-
цания объективного существования реальных систем, их моделей и сознания.
Все реально существующие системы обладают ог-ромным разнообразием и их
невозможно по полной глубине и объёму охватывать человеческим разумом.
Поэтому человек и наука используют для решения проблем упрощённых мо-
де-лей - систем, в т.ч. мыслей, понятий, теории и др. Однако, каждая
мысленная модель в сознании человека является также системой, только во
вторичной реальности (в мозгу). Мысли больше или меньше совпадают с пер-
