Информация – фундаментальная категория
(концепция «Информация-структура»)

Саночкин В.В.

Аннотация.  ⇓ 

Рассматривается параллель между развитием понятий «энергия» и «информация». Оба понятия развиваются от «атрибут только живого» к универсальности, но развитие второго понятия ещё не завершено. Данная работа должна помочь развитию понятия «информация». 

На основании анализа отношений информации с материей, движением и структурой делается вывод, что информация появляется в результате сравнения, и на этом основании даётся универсальное определение информации. Приводятся доказательства верности и универсальности данного определения. 

На основании определений информации и структуры строго доказывается эквивалентность этих понятий. Приводятся наглядные примеры эквивалентности. Делается вывод, что информация не менее фундаментальное понятие, чем структура, которая присуща всем материальным и идеальным объектам.

.

The historical evolution both notions “information” and “energy” are analogous. This is evolution from “attribute of life only” to universal notions. Knowing of energy as universal phenomenon brought to people the great technological breakthrough. But evolution of the first notion is not complete. There is not standard conception of information. While this phenomenon is not determined, it is impossible to do the unequivocal conclusions on the many questions, connected to it.

The detailed analysis shows that information appears as a result of comparison. New definition of information ensues hereof. Information is correlations of properties that are determined by comparison or interaction of objects and exists in matter carrier. The author analyses trustiness and universality of this definition. On base the definitions information and structure he proves their equivalence that is illustrated by samples also.

As result the author concludes that “information” is so fundamental notion, either as “structure”, and formulates some important consequences. Information exists in any object, it is transformed by any interaction and it plays the most important role even in evolution of lifeless nature. 

.

Это адаптированная для сайта версия тезисов доклада на XXII всемирном философском конгрессе, 30.07-5.08, 2008, Сеул, Корея, секция «Философия коммуникаций и информации». Url: https://www.pdcnet.org/wcp22#

На сайте тезисы поделены на разделы для удобства навигации.  

Содержание.  ⇑ 

1. Введение
2. Определение информации и его обсуждение
3. Эквивалентность понятий «информация» и «структура»
4. Заключение
5. Литература   

1. Введение.  ⇑ 

Историю развития представлений об информации можно представить этапами, уже пройденными другим фундаментальным понятием – энергия.
Этап 1. Сначала, эти категории понимались исключительно, как свойство живого.
Этап 2. По мере развития, те же свойства обнаруживались и у технических систем.
Этап 3. Энергия была осознана, как фундаментальная категория, проявляющаяся при взаимодействиях любых материальных объектов. В науке было выработано единое понимание. Именно такое осознание энергии привело к системному прорыву, к появлению новых отраслей науки и практики, определивших дальнейшее развитие.

По отношению к информации мы находимся только в начале третьего этапа. Попыткой общего осмысления информации является концепция [1], предполагающая, что информация возникает в результате выбора. Такую гипотезу высказал Г. Кастлер [2], опираясь на факт появления генетической информации в результате естественного отбора. Однако, более глубокий анализ, проделанный автором [3, 4], показывает, что информация возникает в результате сравнения, без которого также невозможен процесс естественного отбора. На этом основании удается сформулировать новое определение информации и, в отличие от других определений, прямо доказать его универсальность.  

2. Определение информации и его обсуждение  ⇑  

ОПРЕДЕЛЕНИЕ [3, 4]: информация — это существующие в материальном носителе соотношения свойств объектов, определенные в момент сравнения или взаимодействия этих объектов. Конкретные значения упомянутых соотношений, называются содержанием информации.

Прокомментируем каждый компонент определения.

Признак существования на материальном носителе отражает диалектическую связь информации и материи: их несводимость друг к другу и их взаимовлияние, – в частности, возможность создавать, сохранять и копировать информацию путём взаимодействия материальных объектов.

Сравнение является прямой причиной возникновения информации. Оно может быть непосредственным или опосредованным. Непосредственное (объективное) сравнение происходит при взаимодействии самих объектов. Оно объективно определяет соотношения свойств – производит объективную информацию. Первоначальным носителем этой информации является сама система взаимодействующих объектов.

Субъект может получить информацию о системе либо, копируя из нее объективную информацию, либо независимо производя опосредованное сравнение элементов системы. В обоих случаях полученная информация субъективна, так как зависит от свойств и конкретных действий субъекта и, как правило, отличается от объективной информации неполнотой и погрешностями.

Объекты сравнения, упомянутые в определении, должны иметь общее свойство. В остальном, каждый из них может быть произвольным: простым или сложным, материальным или идеальным, в частности, информационным.

Важно отметить, что одни и те же соотношения могут воспроизводиться свойствами самых разных реальных и идеальных объектов. Это позволяет информации существовать на носителях самого разного вида, в том числе в аналоговом и символьном виде, и передаваться по причинно-следственным связям от носителя к носителю при их взаимодействии. Так, существующие вокруг нас объективные соотношения свойств различных объектов передаются к нам с помощью причинно обусловленных ими соотношений свойств элементов передающих систем или сред, и отражаются в нашем мозге в виде обусловленных оригиналами соотношений свойств нейронных систем. Кстати, до появления данного определения наука не могла ясно сказать, каким образом информация об окружающем мире представлена в мозгу.

Привязка к моменту времени важна, поскольку, например, содержание скопированной информации со временем может перестать соответствовать текущему состоянию изменившегося оригинала, но может отражать его прошлое. Узнать об изменениях можно только, сравнивая информацию, относящуюся к разным моментам.

Наконец, отметим, что данное определение не противоречит здравому смыслу и классической теории связи. Действительно, если субъект узнает соотношение свойств некоторых объектов, то, несомненно, он получает информацию, и, в согласии с теорией, сравнение увеличивает количество информации, уменьшая неопределенность соотношений свойств.

Таким образом, все элементы определения необходимы и не противоречат известным свойствам информации. Докажем универсальность определения, а именно, что данному определению соответствует информация о существовании и изменении любого объекта.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Об изменении или появлении объекта узнают путем сравнения текущего состояния с прошлым. Непосредственно сравнить эти состояния нельзя, так как прошлого состояния уже нет. Но можно сравнить либо изменившийся объект с аналогичным неизменным, либо текущее состояние с информацией о прошлом. В обоих случаях, в согласии с определением, результатом сравнения будет соотношение свойств объектов, существующее на материальном носителе, то есть, информация. Существование объекта можно установить, фиксируя его появление и изменение, как только что описано, или путем сравнения аналогичных объектов, один из которых содержит искомое нечто, а другой нет. В результате такого сравнения информация о существовании появляется тоже в виде зафиксированного соотношения свойств объектов сравнения.

Итак, информация о существовании и изменении любых объектов соответствует данному определению. А поскольку все в природе, не исключая жизнь, психику и общество, в конечном счете, сводится к наличию, отсутствию и изменению некоторых реальных или идеальных объектов, то данное определение охватывает все возможные разновидности информации, то есть является наиболее общим. 

3. Эквивалентность понятий «информация» и «структура»  ⇑  

Для ясности дальнейших рассуждений уточним понятие структуры и перечислим ее свойства. Согласно словарю, структура — это совокупность связей между объектами. Вместе с этими объектами структура составляет систему. Одна и та же структура может существовать в разных системах, так как одна и та же совокупность связей может быть установлена между разными объектами. Например, количественные соотношения могут связывать числа, массы, температуры, длины и так далее. Структуры можно различать по уровню общности. Менее общие структуры содержат дополнительные связи, по сравнению с более общими, и содержат последние в себе. Более общие структуры содержатся в большем количестве систем. Например, общая структура стола в виде горизонтальной поверхности, поддерживаемой подставкой, содержится в менее общих структурах: стол на ножках, стол с тумбами, в виде доски на пеньке и так далее.

Структура имеет состояние, которое характеризуется количеством составляющих ее связей и конкретными значениями, характеризующими их. Например, представим себе структуру из трех связей {a; b; c}. Пусть это будут количественные соотношения между некоторым объектом и тремя другими. Такую структуру можно воспроизвести, как отношение трех чисел к единице, как отношение масс трех тел к эталонной массе, как соотношение координат точки в трехмерном пространстве. Перечень можно продолжать сколько угодно. Состояние структуры можно копировать из одной системы в другую, например, изобразив массы трех тел тремя отрезками соответствующей длины на бумаге. При копировании состояние структуры размножается. Как результат копирования или как независимое проявление общих свойств, состояние некоторой структуры может быть воспроизведено во многих системах одновременно. Так, все свободные атомы водорода имеют одинаковую структуру энергетических уровней электрона.

Как видим, свойства структуры совпадают с хорошо известными свойствами информации: и та, и другая могут копироваться, размножаться и существовать во многих экземплярах. Оба понятия определены, как совокупность связей между объектами. Имеется только одно различие – в определении структуры вид связей не ограничен, а в определении информации связи – это соотношения свойств.

Докажем, что любые связи сводятся к соотношениям свойств. Применим стандартное доказательство от противного и предположим, что верно обратное утверждение, а именно, что бывают связи, которые принципиально не сводятся к соотношениям свойств. Тогда объекты, объединенные такими связями, не могут ни различаться, ни быть одинаковыми, поскольку и то, и другое выражается соотношением свойств. Это явный абсурд, и, значит, наше предположение ложно.

Итак, любые связи сводятся к соотношениям свойств, и, следовательно, любая структура сводится к информации. Тогда, согласно определениям, понятие «структура» эквивалентно понятию «информация», и состояние структуры эквивалентно содержанию соответствующей информации.

Эта эквивалентность ещё раз подтверждает универсальность определения информации. Ведь, по сути, мы доказали, что информация, определённая через соотношение свойств, может отражать состояние любой структуры.

Почему же эта эквивалентность до сих пор не замечена? Дело в том, что понятия «информация» и «структура» обычно используются в разных контекстах. «Структура» понимается как внутреннее устройство системы, а слово «информация» применяется в контексте связи между системами. Эквивалентность понятий проявляется только в одинаковых контекстах. Так, в контексте устройства системы, соотношения свойств ее частей, по определению, являются информацией о системе, а как совокупность внутренних связей, и ее структурой. В контексте взаимодействия между системами понятия также совпадают. Когда часть структуры одной системы копируется в другую, то скопированные соотношения свойств становятся информацией о первой системе. Так, по отпечатку камня в глине, можно получить информацию о форме камня, не имея самого камня. То есть, информация – в данном случае, структура поверхности – с камня передалась в глину при их взаимодействии, а с глины – к наблюдателю. Продемонстрированное совпадение смысла понятий в общих контекстах и есть проявление их эквивалентности.

Эта эквивалентность имеет важнейшие следствия. Вот некоторые из них.

• Становится несомненным, что информация является столь же фундаментальным понятием, как и структура, что она неотъемлемо присутствует во всех материальных системах и преобразуется вместе с ними при любом взаимодействии, в частности, и в неживой природе.
• При приеме информации структура всех приёмников изменяется и становится частично обусловленной структурой источника информации.
• При обмене информацией часть структуры одной системы передается в другую, преобразуется там и возвращается обратно в первую, в результате чего структуры обеих систем изменяются и становятся взаимосвязанными. 

4. Заключение.  ⇑  

В докладе изложены только основы концепции. Дальнейшие исследования показывают, что изложенная концепция позволяет внести ясность в рассмотрение процессов понимания информации [3, 5] и процессов развития [3, 4, 6], найти в них общую основу, раскрыть возможность накопления информации при естественном отборе. Прогресс, который достигается с помощью предложенной концепции в понимании перечисленных и ряда других проблем, является прямым доказательством ее конструктивности и косвенно доказывает ее верность.   

Литература  ⇑  

1. Чернавский Д. С. Синергетика и информация (динамическая теория информации). / М.: Едиториал УРСС, 2004. – 288 с.  

2. Кастлер Г. Возникновение биологической организации. / М.: Мир, 1967 г.  

3. Саночкин В. В. Что такое информация. – Философские исследования, №3, 2001, с. 129-141. / На данном сайте здесь  

4. Саночкин В. В. Природа информации и развития. / М.: 2004. – 76 с. / На данном сайте здесь  

5. Саночкин В. В. Смысл и контекст информации. — «Информация и развитие». Материалы международной научной конференции. 13-17 мая 2002 г. Москва.— с. 19-23. / На данном сайте здесь  

6. Саночкин В.В. Статьи в журнале «Эволюция» №№ 2-4. / На данном сайте №2, №3, №4

 _⇑_