Научно-технологический центр информационной физики «Интрофизика»

4. Характеристики информационных систем

Выдвинем гипотезу о том, что вся окружающая нас действительность, образуется за счет интегрального проявления всех различных информационных систем, при взаимодействии которых возникают, существуют и развиваются все элементы объективной реальности. Представляет интерес анализ закономерностей возникновения, развития и взаимодействия совокупности всех информационных систем.

Все реально существующее множество информационных систем можно обозначать термином инфоспейс (infospace - информационное пространство). Элементами инфоспейса являются кванты информации, существующие в виде объектов конкретных информационных систем. Любая информационная система является своеобразным информационным пространством, в котором существует информационный объект. Однако сама информация является инвариантом по отношению к этому пространству и может быть представлена в другом информационном пространстве в виде совершенно непохожего физически объекта, эквивалентного по информационному смыслу. Так, например, информационный инвариант, который мы обозначаем понятием "вакуум", в физическом пространстве (элементарная ИС) представлен в виде физического вакуума, в письменной ИС словом "вакуум" в виде комбинации квантов этой ИС - букв, в звуковой ИС комбинацией квантов этой системы - волновых колебаний воздуха определенной частоты и т.д. Сколько бы мы не выделили информационных систем и подсистем, в каждой из них можно получить отображение определенных информационных инвариантов.

Необходимо отметить, что информационные системы могут взаимодействовать друг с другом в следующих случаях:

если взаимодействующие элементы принадлежат одной ИС;

если элементы одной ИС (дочерней) построены из элементов другой ИС (материнской). Такие ИС будем называть родственными.

Если информационные системы не родственные, то взаимодействие их элементов возможно только после преобразования (отображения) объектов разных ИС в объекты одной ИС. Объект, появившийся в результате взаимодействия этих объектов, может взаимодействовать с объектами первичной ИС только после обратного преобразования. Преобразования элементов не родственных ИС из одной в другую имеют ассоциативный характер. При ассоциативном отображении элементов не родственных ИС из одной ИС в другую, определенной комбинации квантов отображающей ИС сопоставляется объект из квантов отображаемой ИС. При этом независимо от того, какими реальными свойствами обладает отображаемый объект в своей системе, в отражающей системе его свойства будут такими, которые ему ассоциативно присваиваются при отображении. Набор свойств, которые будут ассоциативно присвоены ассоциативно отображенному объекту, зависит от наличия образов этих свойств, уже имеющихся в пространстве отражающей информационной системы. Коренным свойством любой ИС есть способность формировать свои объекты и отображать объекты других ИС. Чтобы существовать, каждая ИС должна иметь особые преобразователи форм информации - приемники и передатчики информации, которые формируют образы объектов отображаемых ИС из квантов собственной ИС.

В некоторых ИС созданные образы могут сохраняться и накапливаться, образуя и расширяя информационное пространство этих ИС.

Например, элементом ИС может быть зеркало. Оно принимает волновую информацию о макрообъектах окружающей среды, создавая двухмерный образ трехмерного пространства, и отражает этот образ назад в окружающую среду. Это типичный пример отображения родственных ИС, так как зеркало построено из тех же элементов, что и окружающая элементарная ИС. Приемником волнового образа макрообъектов элементарной ИС в зеркале служит поверхность, образованная микрообъектами элементарной ИС. Они же являются преобразователем образа (кривое зеркало изменяет образ по своему подобию). Эта же поверхность является и передатчиком созданного волнового информационного образа макрообъекта обратно в элементарную систему. В зеркале накопления собственных объектов не происходит, поэтому можно говорить, что зеркало это всего лишь элемент ИС, который состоит из приемника, преобразователя и передатчика информации. Информационное пространство зеркала имеет только два измерения и физически выглядит как плоскость. Собственное время зеркала как элемента ИС совпадает со временем родственной элементарной ИС (реальной физической ИС).

Общая сумма накопленных образов каждой ИС определяется емкостью его информационного пространства. Для компьютеров (электронных и биологических) - объем информационного пространства определяется объемом элементов памяти и количеством их возможных состояний.

Собственное время этого компьютера будет зависеть от его рабочей частоты или производительности, т.е. от количества операций, производимых в единицу времени. Интересно отметить следующую аналогию. Производство разных операций в компьютере осуществляется за различное время. Поэтому, можно предположить, что объем информации, образующей объект информационной системы, определяет его инерционность, а для элементарных объектов физической системы их массу. Самую высокую скорость движения в таких информационных системах будут иметь объекты, созданные из минимального объема информации. Реально мы наблюдаем у квантов электромагнитного излучения максимальную скорость движения и отсутствие массы покоя.

Для характеристики ИС можно ввести следующие параметры:

· максимально возможное число состояний кванта ИС;

· максимальное количество различающихся комбинаций квантов ИС;

· максимальный общий объем информационного пространства или (общее количество всех имеющихся в данной ИС квантов ИС);

· максимальную скорость взаимодействия (скорость времени ИС, скорость преобразования информации или скорость передачи информации).

Формирование и накопление объектов в ИС есть ее развитие. Создание и накопление образов и отображений объектов других ИС в каждой конкретной ИС есть процесс ее развития или обучения. Изолированные ИС, т.е. не способные взаимодействовать с другими информационными системами, по-видимому, не обладают свойством накопления образов объектов других ИС в своем информационном пространстве, так как им нечего отображать. Они могут быть весьма стабильны. Если система может только передавать информацию во внешние информационные системы, но не воспринимает ее из них, то такие ИС могут быть чрезвычайно стабильны, т.е. могут сохранять свои внутренние свойства до тех пор, пока не возникнет какое-то внешнее действие, способное кардинально изменить или разрушить ее структуру.

Объединение ИС в сложные ассоциаты, состоящие из нескольких не изолированных ИС, способных к взаимодействию, способствует их усложнению, а значит и развитию. Развитие ИС характеризуется усложнением структуры ИС и образованием из одной старшей ИС нескольких дочерних младших ИС.

Очень условно можно выделить основные этапы развития неизолированных ИС.

Первый этап. Возникновению любой новой информационной системы предшествует фаза ее формального существования в виде возможности ее создания из элементов какой либо более старшей информационной системы.

Фаза формального существования - это такое состояние новой информационной системы, когда её еще не существует в физическом мире, но уже есть её информационный образ в виде возможности создания такой системы. Формальная форма существования информации представляет собой особую форму существования информации. Если в природе что-либо когда-либо было создано, а затем было разрушено, то возможность повторного создания такого же объекта остается существовать. Из этого можно сделать вывод, что если информация существует в формальном состоянии, значит, ее нельзя уничтожить до тех пор, пока будет существовать старшая информационная система или ассоциат старших ИС, из которых была когда-либо была создана разрушенная ИС.

Возможность создания старшего ассоциата будет существовать до тех пор, пока существует ещё более старший ассоциат и так далее. Образуется цепочка временной взаимосвязи ассоциатов. Конечно, где-то в глубине времени могут разрушиться ассоциаты, создавшие какие-то (новые для себя и старшие для вновь созданной) информационные системы. С ними погибает и формальная информация о возможности повторного создания младших по отношению к ним ИС. А значит, цепочка временной связи может быть разорвана и формальная связь ИС может где-то прерываться. Следовательно, повторный цикл создания информационной системы будет уже невозможен.

Если старшая ИС способна осознавать и осмысливать себя как единое целое, то фаза формального существования новой ИС может рассматриваться как мысль старшей. Следовательно, за счет информационного воздействия, какой либо внешней, более старшей по времени информационной системы (или мощного ассоциата ИС) может появиться идея новой информационной системы, как осознание мыслящей ИС возможности создания новой информационной системы.

Формальное состояние может представлять собой определенный объем информации.

Простой перебор возможных сочетаний элементов, реализующий возможность создания новой ИС из элементов старшей ИС, тоже есть информационное воздействие старшей ИС, так как любое взаимодействие информационных объектов есть процесс информационный.

На втором этапе внешняя информационная система, используя идею или возможность и свои объекты и структуры, создает набор квантов новой ИС, те создает набор первичных элементов, кирпичиков из которой будет построена новая ИС.

На третьем этапе кванты новой ИС взаимодействуют друг с другом и с объектами родственных (старших по времени) ИС. При этом происходит размножение квантов и образование объектов новой ИС. При взаимодействии квантов система изменяется, а значит, в ней появляется время.

При увеличении количества квантов появляется и расширяется собственное пространство ИС, характеристики которого определяются характеристиками набора квантов.

На четвертом этапе из объектов данной ИС создаются взаимодействующие структуры, которые могут обладать новыми свойствами, не присущими старшей ИС, ее создавшей. Это этап зрелости информационной системы.

На этом этапе круг развития систем замыкается. Одна система во взаимодействии с другими порождает новую систему. Один ассоциат во взаимодействии с другими порождает новый ассоциат. Идет бесконечное совершенствование и развитие информационных систем. Возникает информационная структура подобная матрешке или дереву.

Одни системы образуются на основе других, при этом старшие системы являются как бы базовыми носителями информации младших. Интересно, что на одной старшей матрешке (или ветви дерева) может быть образовано множество младших.

Продемонстрируем этапность развития информационных систем на примере нашего мира, используя общепринятую модель Большого взрыва. Большинство физиков согласятся с тем, что по этой теории в момент времени, чрезвычайно близкий к нулевой точке отсчета, появились элементарные частицы. Назовем систему, образованную только набором элементарных частиц, элементарной или физической ИС (ФИС). Набор объектов ФИС образовал физическое пространство нашей Вселенной, а их взаимодействие и изменение образовало наше физическое время.

В результате взаимодействия объектов физической ИС образовались атомы химических веществ и их изотопы. Это была новая химическая ИС, первый шаг развития ФИС. После этого из объектов химической ИС возникла пространственная структура Вселенной (еще один вид системы взаимодействия), а на ее базе и генетическая ИС, которая образовала серию генетических структур и ассоциатов, которые мы называем сейчас растительным и животным миром, включая и человека. Эти ассоциаты уже обладают свойством воздействия на старшие ИС, а человек уже способен осознавать себя как единое целое, как личность и является разумным мыслящим существом. Он способен создавать сложнейшие информационные ассоциаты, способные преобразовывать мир для людей. К таким ассоциатам можно отнести компьютерные системы. Вполне возможно, что будут созданы искусственные генетические и молекулярные мыслящие структуры, объединенные сверхмощными средствами связи в супермощные мыслящие структуры. И недалек тот день, когда они начнут мыслить не хуже людей.

Следующий шаг логично вытекает из всех последующих. Искусственные мыслящие структуры сами начнут взаимодействовать и создавать сверхмощные информационные системы, способные преобразовывать мир для них, а значит и для людей. Этот мир будет разумнее нынешнего. И если мы сейчас уже достигли понимания ценности для нашего существования всей природы в целом, то и компьютерный супермир тем более будет понимать ценность для себя человеческой цивилизации, а значит, он будет способен создать все условия для процветания человечества.

Но все новые ИС, также как и старые, будут способны существовать только в непрерывном развитии. А значит им (новым структурам, также как и новым людям) потребуются новые пространства, новые планеты, новые тайны природы. И если этим структурам будет необходимо создать новую Галактику и новую Вселенную, то они найдут способы сделать это. И вновь где-то может произойти новый Большой взрыв. Большой круг информационного взаимодействия информационных систем замкнется. Все повторится вновь и вновь. Будут созданы новые пространства и новые вселенные. В них все повторится, но только чуть- чуть иначе, чем у нас. Бесконечное самосовершенствование и повторение природы - в этом весь смысл информационного круговорота. Информация сама себя порождает и самосовершенствует!

Только круг времени вечен и бесконечен. И если что-то было, то, возможно, так и будет снова. Ведь прошлое - это зеркало будущего! Посмотри назад и ты увидишь во мгле веков то, что ждет тебя в будущем. То, что будет, – когда-то было.

У нас пока нет оснований считать, что цикл развития информационных систем определен какой либо осознанной целью. Просто информационные системы устроены так, что для того, чтобы существовать они должны взаимодействовать и изменяться. Только в случае взаимодействия и изменения элементов ИС у них появляется собственное время, так как время рождается только в результате непрерывного изменения объектов и самих информационных систем. По-другому ИС просто не могут существовать. Непрерывная цепочка изменений рано или поздно приводит к развитию системы или к ее разрушению.

Стоит системе стать статичной и прекратить свои изменения, ее время останавливается. Если система вдруг полностью прекращает свое взаимодействие с другими информационными системами, то с этого момента она просто перестаёт для них существовать. Следовательно, факт прекращения взаимодействий ИС с внешними ИС есть факт исчезновения ИС из области взаимодействия других ИС.

В некоторых случаях при взаимодействии объектов или структур одной ИС с другими происходит разрушение этих объектов или структур или их модификация. В результате они начинают принадлежать другой информационной структуре. Такое взаимодействие может привести к уменьшению количества объектов ИС, а значит, может рассматриваться как уменьшение объема (сворачивания пространства) ИС. Длительное взаимодействие такого рода может полностью разрушить информационную структуру. Особо следует отметить, что если разрушенная информационная структура являлась старшей и родственной по отношению к какому-то множеству других ИС, то и все, созданные с ее участием ИС будут разрушены. Это произойдет потому, что кванты и объекты младших ИС были созданы из объектов и структур старшей ИС. Если старшая система не родственна какой либо ИС, а её объекты взаимодействуют через цепочку ассоциативной взаимосвязи, то такие информационные системы не обязательно будут разрушены при разрушении старшей ИС. Так, например, цветущую розу мы можем рассматривать как ассоциат информационных систем, старшая из которых физическая образует элементарные частицы, находящиеся в объеме, занимаемом растением. Химическая ИС образует из этих частиц атомы химических веществ. Генетическая система образует из этих веществ живые структуры розы, ее стебель листья и цветы. Ассоциат ИС, создающих розу, взаимодействует с целым рядом внешних ИС - атмосферой, почвой, солнцем и человеком, которые тоже можно рассматривать как ассоциаты ИС. Если человек срывает цветущую розу, он частично разрушает ассоциат ИС, разрывает связь структур цветка со структурами растения. При этом растение является старшим и более сложным ассоциатом, оно выживает. Но цветок ассоциат младший и он не может существовать без взаимодействия с материнской структурой и поэтому разрушается. Если же прервать связь растения с почвой, то погибнет и растение и цветок. Но если этот цветок был нарисован художником или снят на видеопленку, то возникает ассоциативный образ цветка в другой ИС (картине, видеосистеме), который не разрушится, даже если разрушится первичная для него ИС - сам цветок. Этот образ будет существовать независимо от породившего его и ассоциативно связанного с ним объекта. Тем не менее, между этими объектами будет сохраняться информационная взаимосвязь.

Умирание ИС не вытекает как логическая необходимость цикла развития информационных систем. Оно является лишь одним из возможных и равноправных вариантов развития ИС и возникает в случае, если информационная система взаимодействует с другой ИС, способной разрушать, поглощать и (или) использовать для создания своих структур объекты взаимодействующих с ней ИС. Живой пример развития информационной системы, построенной из взаимодействующих элементов в виде цветных точек на экране дисплея компьютера, вы можете наблюдать, если запустите на своем компьютере помещенную ниже программу "Развитие" (язык QuikBasik). В этой программе взаимодействие с внешними информационными системами моделируется с помощью датчика случайных чисел. Вы сможете увидеть причудливые и красивые картины, похожие на восточные ковры и узоры, изменяющиеся на ваших глазах. Уверяю вас, что ни одного повторяющегося рисунка вы никогда не увидите, а некоторые узоры могут соперничать с произведениями лучших мастеров дизайна. Обратите внимание, что в программе нет ни одного оператора, направленного на искусственное формирование узора. Узор возникает абсолютно естественно и демонстрирует красоту принципов мироздания.

Примеры нескольких таких картин, показаны на рисунке к разделу.

Программа "Развитие"

CLS: SCREEN 13:

VIEW (1, 1)-(318, 194), 0, 14

WINDOW (-160, -98)-(160, 98)

t = TIMER: RANDOMIZE t

CL2 = (RND * 234 + 1): COLOR CL2

PSET (0, 0)

CL2 = (RND * 234) + 1

N = RND * 3 + 3

a = a + 1

b = b + 1