Перечень основных эмпирических характеристик 10 страница

<материала>, или физического алфавита, обоих множеств, от той

специфики их пространственно-временной структуры, которая, на-

ходясь за пределами линейного инварианта, может разнообразно

варьировать в процессах перекодирования. Такая принципиально

допускаемая общими условиями изоморфизма абстрагированность

от субстрата, механизма, энергии, материала и конкретной, частной

пространственно-временной структуры как раз и открывает широ-

кие возможности общекибернетического моделирования, обеспечи-

вая на этом уровне общности моделируемых и моделирующих яв-

лений эвристичесую силу данного метода.

Однако нет оснований априори утверждать, что все частные

формы изоморфизма столь же индифферентны к модальности и к

конкретной пространственно-временной структуре изоморфных мно-

жеств. Наоборот, можно заранее сказать, что общие условия изо-

морфизма включают в себя и те частные случаи, в которых разные

компоненты модальности и пространственно-временной структуры

множеств (помимо общей для пространства и времени одномерной

последовательности элементов) также остаются инвариантными.

Применительно к этим потенциальным, более частным формам

взаимной упорядоченности такое свободное абстрагирование от ма-

териала и конкретной структуры изоморфных множеств уже не бы-

ло бы принципиально оправданным.

С другой стороны, при сопоставлении принципа изоморфизма

как формы взаимной организации сигнала и источника с более об-

щим физическим понятием организации отдельной системы (из ко-

торого у Винера выросло понятие информации) выясняется, что

принцип взаимной упорядоченности (именно потому, что она рас-

сматривается лишь в меру этой взаимности) и здесь обеспечивает

большие возможности абстрагирования от материала, энергии и кон-

кретной взаимосвязи элементов множеств, чем это допустимо на

общефизическом уровне категории организации. Таким образом,

именно на данном уровне иерархической матрицы понятий, кото-

рый относится к общей форме и мере взаимной организации двух

множеств состояний, принципиальная -возможность абстрагирова-

ния формы и меры упорядоченности двух множеств от различных

свойств элементов множеств и от их конкретной связи оказывается

большей, чем на всех других горизонталях этой пирамидальной сет-

ки, относящихся как к более частным, так и к более общим уровням

иерархии. Это и определило, по-видимому, самостоятельное зна-

чение именно данного уровня обобщенности основных понятий, ко-

торый составил предмет особой дисциплины со своим специфиче-

ским аппаратом - общекибернетической теории информации и осу-

ществляемого ею управления.

Однако естественно, что дальнейшее развитие концептуального

аппарата кибернетики не могло не выявить границы абстрагирова-

ния от конкретных физико-геометрических характеристик упорядо-

ченности, допускаемого спецификой именно этого уровня анализа.

При этом, поскольку особенности данного уровня обусловливают,

как упоминалось, большие возможности абстрагирования, чем на

смежных с ним горизонталях иерархии степеней обобщения, рас-

положенных от него по обе стороны, логика дальнейшего развития

должна была повести по вертикальной оси этой матрицы в обоих

ее направлениях и выявить и <сверху> и <снизу> границы свобод-

ного абстрагирования, специфичного для общей кибернетики.

С точки зрения внутренней логической обусловленности этих

ходов анализа существенно заметить, что такое движение понятий

в обоих направлениях вертикальной оси концептуальной сетки во-

площено уже в самой структуре <Кибернетики> Винера. Можно

без больших логических натяжек утверждать, что последователь-

ность глав монографии соответствует отношению уровней обобщен-

ности той системы основных категорий, которые лежат в основе

осуществленного Винером синтеза. Анализ, непосредственно посвя-

щенный рассматриваемому уровню общекибернетической трактовки

природы информации, содержится вглаве.<Временныеряды, ин-

формация и связь>. Предшествующие ей первые две главы -

<Ньютоновское и бергсоновское время> и <Группы и статистическая

механика>-явным образом содержат в себе исходные общефизи-

ческие предпосылки и отправные пункты количественно-статисти-

ческого и качественно-структурного понимания- информации как

упорядоченности и, соответственно, относятся к более высоким сту-

:пеням обобщенности основных понятий.

". Направленность же последующих глав -все большая конкрети-

.зация. Так, глава <Обратная связь и колебания> реализует переход

@т общей природы информации к осуществляемому ею управ-

лению. Это есть шаг к конкретизации, поскольку передач-а инфор-

мации составляет исходную необходимую предпосылку управления

и как таковая подчиняется более общим законам - передача ин-

формации возможна и без использования ее для управления. А об-

ратная связь составляет один из важнейших принципов именно

управления. В следующей главе-<Вычислительные машины

и нервная система>-воплощен еще один этап конкретизации,-на

котором вскрываются закономерности информации и управления,

общие для двух конкретных видов информационных систем -вы-

числительных машин и нервного аппарата.

Но основные информационные законы работы нервной системы,

будучи частной формой общих принципов информации и управле-

ния, заведомо являются более общими, чем закономерности психи-

ческой деятельности как высшей, но частной формы нервно-мозго-

вой работы. Поэтому естественно, что этим, более частным законо-

мерностям психической информации посвящена именно следующая

глава - <Гештальт и общие представления>. Дальнейший шаг реа-

лизует конкретизацию этих закономерностей в области отклонений

от психической нормы. Он осуществлен в главе <Кибернетика и пси-

хопатология>.

В этой архитектонике отчетливо проступает иерархия уровней,

и срединное расположение основной главы об информации логиче-

ски воплощает и задает двойной вектор движения мысли: она дви-

жется и к общефизическому, и к конкретно-психологическому уров-

ням явлений организации и упорядоченности. Не случаен в этой

связи и тот факт, что заключительная глава винеровской моногра-

фии-программы, конденсирующей в себе логику поиска, - <Ин-

формация, язык и общество> сочетает в себе ходы конкретизации

и <обратные> ходы дальнейших обобщений, необходимых для рас-

крытия информационных закономерностей уже не индивидуаль-

ных, а над- и межиндивидуальных, или социальных, систем.

Вполне естественно, что логика этой иерархической структуры

предопределила дальнейшие ходы научного поиска от общекибер-

нетического уровня в об.оих направлениях вертикальной оси-как

в сторону более общих, физических закономерностей информацион-

ных процессов и явлений организации, так и в сторону более част-

ных - технических, генетических, нейрофизиологических, психоло-

гических форм и уровней информации.

Что касается развития основных понятий общей теории сигна-

лов, которое идет от отправного кодового уровня <вверх>, к обще-

физическим основам информации как упорядоченности любой си-

стемы, то оно не может быть предметом специального анализа в дан-

денции этого направления мысли, поскольку они имеют отношение

к путям развития психологической теории.

На первом этапе кибернетическая конкретизация основных ис-

ходных понятий термодинамики и статистической физики раскрыла

органическую связь информации (как упорядоченности системы)

с физической энтропией как величиной, которая, выражая тенден-

цию системы к наиболее вероятному состоянию беспорядочноети,

вместе с тем характеризует разнокачественность различных форм

энергии и связанную с этим меру необратимости процессов в систе-

ме. Тем самым была выявлена глубокая связь понятия информации

с фундаментальным общефизическим понятием энергии, обладаю-

щим во всяком случае не меньшим рангом по уровню обобщен-

ности,

Однако дальнейшие пути развития понятия информации, кото-

рое должно было быть сформировано и выделено в качестве само-

стоятельного инструмента исследования, привели к разведению,

обособлению и даже некоторому противопоставлению этих двух ис-

ходных категорий. Такое обособление диктовалось, во-первых, не-

обходимостью выделить новое понятие и, во-вторых, тем упоминав-

шимся выше обстоятельством, что информация как взаимная упо-

рядоченность двух систем или множеств допускает в некоторых

пределах свободное абстрагирование от геометрических, модальных

и энергетических характеристик каждого из множеств в отдельно-

сти, фиксируя лишь.еру и самую общую форму их взаимной орга-

низации.

Второй этап развития исходных идей идет по пути обобщения.

т. е. в обратном направлении-от более частного понятия взаим-

ной упорядоченности к более общему понятию организации систе-

мы. Он реализует движение от кибернетики к общей теории систем.

И результаты этого движения по той ветви спиралевидной кривой

процесса познания, которая соответствует ходам вторичного обоб-

щения, выводят рассматриваемые основные понятия за пределы

уровня докибернетической физики. Так, физическая энтропия опре-

деляется обычно для физических явлений, связанных с молекуляр-

ными процессами. Но информационные процессы и соответствую-

щая им информационная (шенноновская) энтропия явным образом

выходят за пределы только таких явлений. <Можно, по-видимому.

воспользовавшись понятием информационной энтропии,-пишет

И. А. Полетаев,- обобщить понятие физической энтропии на более

широкий круг явлений-всех явлений, могущих быть источником

сообщений, или же ввести некоторое новое понятие, служащее для

той же цели. Именно таким путем было введено недавно появив-

шееся понятие организации, которое применимо к широкому кругу

объектов или систем и которое дает числовую меру статистических

связей отдельных элементов, входящих в систему>.

Производя далее подсчет энтропии множества состояний каж-

дого элемента, а затем и системы в целом, И. А. Полетаев пока-

зывает, что статистическая мера организации системы, выражаю-

щая степень свободы ее элементов, дается величиной негэнтропии.

Организация системы выражается, таким образом, через ее негэн-

тропию, а информация оказывается частным случаем уже не ис-

ходного, использованного и Винером, а обобщенного, послекибер-

нетического общефизического понятия организации как негэнтро-

пии.

Полетаев И. А. Сигнал. М., 1958, с. 94.

Аналогичный смысл имеет и понятие <обобщенная энтропия>,

введенное Н. И. Кобозевым. В таком же направлении киберне-

тико-физических обобщений идет работа Л. Бриллюэна, а также

ряд современных исследований по теоретической биологии и общей

теории систем.

В теоретико-системном понятии организации энергетический

и вещественный подходы докибернетической физики обогащаются

информационным аспектом кибернетики. Информационный подход

кибернетики обогащается энергетическим и вещественным аспекта-

ми физики. Рассматриваемые в настоящей главе основные положе-

ния теории сигналов все больше наполняются физическим содер-

жанием.

Для дальнейших задач теории психических процессов, по отно-

шению к которой вся эта глава служит лишь необходимой предпо-

сылкой, реализуемый в данном контексте <возврат> к кибернетиче-

ски-обогащенным физическим основам имеет принципиальное зна-

чение, несмотря на то, что движение понятий кибернетики идет

здесь в сторону, противоположную их психонейрофизиологической

конкретизации. Оно, казалось бы, уводит от психологии. Но дело

в том, что рассмотренный в первой главе основной гносеологиче-

ский парадокс, психических процессов, состоящий в том, что, буду-

чи свойствами носителя психики, они тем не менее поддаются фор-

мулированию лишь в терминах свойств ее объектов, не может быть

понят и снят без теоретического рассмотрения физики взаимодей-

ствия с этим объектом. По этой причине, как и по ряду других, бо-

лее конкретных оснований (в частности, как упоминалось, относя-

щихся к информационно-энергетическим взаимосвязям в психиче-

ской деятельности), движение основных понятий теории сигналов

от кибернетики к общефизической теории, уходя на этом отрезке

анализа от психологической системы понятий, тем не менее служит

в конечном счете ее собственным задачам и именно их постановке

подчинено в настоящем контексте.

5. Шкала уровней изоморфизма

В конце раздела, в котором рассматривалась общая форма ор-

ганизации сигналов, было показано, что общекибернетический уро-

вень взаимной упорядоченности состояний носителя и источника

открывает пути для дальнейшего анализа в обоих направлениях

вертикали, проходящей через матрицу уровней обобщенности. Рас-

смотрев основные тенденции ходов обобщения системы понятий

этого уровня и вернувшись к исходному пункту, необходимо под-

вергнуть анализу и второе направление вертикали, ведущее к кон-

кретизации основных понятий.

i° См.: Кобозев 1-1. И. Термодинамика информационных процессов

и мышления. М., 1970.

" См.: Бриллюэн Л. Наука и теория информации. М" 1960.

1" См.: На пути к теоретической биологий. М" 1970; Исследования по

общей теории систем. М., 1968.

Поскольку уже в рамках рефлекторной теории была раскрыта

сигнальная природа нервных а нервно-психических процессов, вы-

делены различные формы нервно-психических сигналов и сформу-

лирована задача объяснения различий между <первыми сигнала-

ми> - образами И <чисто> нервными сигналами, а затем - между

<вторыми> и <первыми> сигналами путем выведения этих различий

между частными формами из общих принципов организации сиг-

нала, второе, конкретизирующее направление межуровневой вер-

тикали ведет уже непосредственно к прямым кибернетическим ос-

новам психологической теории.

Выше было показано, что принцип изоморфизма обусловливает

форму и меру упорядоченности сигнала-кода относительно источ-

ника, а вытекающий из этого принципа пространственно-временной

инвариант определяется оптимальными условиями передачи ин-

формации (поскольку передача сигнала лежит в основе его управ-

ляющей функции и тем самым сопряжена с более общими законо-

мерностями). Но оптимальные условия передачи информации, ко-

торым по необходимости должна соответствовать,общая формй

организации сигнала, находятся в противоречивых отношениях

с оптимальными возможностями осуществления управляющей

функции. Это противоречие связано с тем, что индифферентность

общих условий изоморфизма двух множеств к конкретным модаль-

ным и пространственно-временным характеристикам обоих мно-

жеств (без которой перекодирование, неизбежно изменяющее эти

характеристики в рамках линейного инварианта, было бы невоз-

можным) создает, однако, существенную неопределенность отно-

шений между множеством-сигналом и множеством-источником.

Как было показано выше, в пределах пространственно-времен-

ного инварианта, представленного одномерным рядом, любые ва-

риации структуры сигнала относительно источника це нарушают

условий изоморфизма. Поэтому, хотя элементарные состояния мно-

жества-сигнала и отношения между ними однозначно соотнесены

с элементами и отношениями множества-источника, сигнал-код как

множество или целостная единица информации оказывается неод-

нозначно соотнесенным со своими возможными источниками. Это

отчетливо видно хотя бы из того факта, что, будучи кодом своего

источника, сигнал является вместе с тем кодом и по отношению ко

всем тем своим формам, которые он принимал в процессе переко-

дирования. (Так, например, обстоит дело в ряду: изображение на

экране кинескопа-одномерный ряд электрических состояний

в электронном луче кинескопа-последовательность изменяющихся

характеристик электромагнитного поля в радиоволне-соответст-

вующие формы кодов в иконоскопе и, наконец,- множество состоя-

ний освещенности объекта, находящегося перед экраном передаю-

щей трубки и составляющего исходный источник этого сигнала).

Иными словами, сигнал является кодом всех тех источников, кото-

рые находятся между собой в отношениях изоморфизма.

° Подробнее об этом см.: Веккер Л. М. Восприятие и основы его мо-

делирования, гл. II. Л., 1964.

Будучи изоморфным каждому из своих конкретных источников

в отдельности, сигнал-код находится, в отношениях гомоморфизма

с множеством своих возможных источников, изоморфных друг дру-

гу. Иначе говоря, сигнал-код изоморфен не только своему кон-

кретному источнику, но и множеству других источников. Такое

отсутствие взаимной однозначности отношении сигнала с множест-

вом его возможных источников и создает упомянутое выше проти-

воречие между оптимальностью условий передачи информации

и условиями осуществления ее управляющей функции.

По своему смыслу реализация регулирующей функции сигнала

требует, чтобы регулируемая им динамика исполнительных орга-

нов системы управления была адекватна именно данному источни-

ку сигнала (являющемуся объектом исполнительных функций си-

стемы) во всей его конкретной специфичности, отличающей его

от других изоморфных ему источников. Поскольку же в сигнале-

коде в соответствии с условиями изоморфизма инвариантной оста-

ется в общем случае лишь одномерная пространственно-временная

последовательность элементов источника и определяемая ею энтро-

пия, такой сигнал сам по себе, т. е. средствами собственной струк-

туры, не может обеспечить необходимую адекватность конкретному

объекту действия.

Для того чтобы, устранив эту неопределенность отношений сиг-

нала-кода к своим возможным источникам, вернуться к тому инди-

видуальному представителю множества источников, на который на-

правлены действия рабочих органов системы, нужно произвести

декодирование, воспроизводящее исходные характеристики источ-

ника информации. Необходимость декодирования сигнала-кода для

осуществления его управляющей функции вытекает, таким обра-

зом, из общекибернетических принципов меры и формы организа-

ции сигнала-кода, из общих условий изоморфизма и соответствую-

щего им пространственно-временного инварианта, оставляющего

степени свободы варьирования, без преодоления которых адекват-

ность рабочих операций системы их объекту-источнику невоз-

можна.

Такое декодирование, требующее, чтобы в управляющей систе-

ме была задана или фиксирована функция перехода от сигнала-

кода к его источнику (функция Xi==f(yi) в условиях изомор-

физма), может быть, вообще говоря, осуществлено разными спо-

собами.

Способ декодирования, реализуемый современными технически-

ми системами управления, в которых циркулируют и работают

именно сигналы-коды (дискретные <цифровые> или непрерывные

<аналоговые>), заключается в том, что качественно-структурные

характеристики программы действий, отвечающие структуре объек-

та этих действий, фиксируются в конструкции исполнительных

звеньев системы, прежде всего в конструкции ее рабочих органов

(например, в конструкции рабочих органов автоматически управ-

ляемых станков). Понятно, что такой способ жесткой фиксации

программы в конструкции исполнительных блоков управляю-

Ж

f.

щей системы резко ограничивает ее пластичность и универ-

сальность.

Именно поэтому одна из важнейших тенденций развития со-

временных технических автоматических систем выражается в <тос-

ке по универсальности>, т. е. в попытках преодолеть эти ограни-

чения. Не случайным, конечно, является и то обстоятельство, что

в управляющих системах живой природы способ декодирования

путем жесткой фиксации программы в конструкции реализуется

лишь применительно к относительно постоянным условиям функ-

ционирования (например, в гомеостазе в силу постоянства внут-

ренней среды или в цепных безусловно-рефлекторных актах, адре-

суемых к постоянным факторам среды внешней). Если же регули-

рующая функция сигналов осуществляется в условиях переменных

и тем более в условиях непрерывно изменяющихся параметров

объектов, на которые направлены действия управляющей систе-

мы, то такой способ декодирования использован быть не может.

Необходимой предпосылкой адекватности управления здесь явля-

ется непрерывное изменение программы в соответствии с изменяю-

щимися характеристиками условий работы системы, А для этого

переменная программа должна проигрываться на одной и той же

постоянной конструкции.

Речь при этом идет не об изменениях программы преобразова-

ния информации в ходе решения вычислительных или логических

задач устройствами с постоянной конструкцией (что достигнуто

уже в современных вычислительных машинах, которые именно

в этом отношении проявляют свою универсальность), а о програм-

мах собственно исполнительных функций рабочих органов систе-

мы, которые практически оперируют объектами.

Именно так обстоит дело при осуществлении регулирующей

функции психических сигналов по отношению к аппаратам скелет-

но-мышечной системы, реализующей поведенческие эффекты в из-

меняющихся условиях внешней среды. Здесь адекватность управ-

ления обеспечивается работой механизмов уже не видового, как

в стереотипных инстинктивных актах, а индивидуального приспо-

собления. Приспособление же является индивидуальным не толь-

ко потому, что оно относится не к виду, а именно к индивиду, но

и потому, что реализуемые им действия адекватны индивидуальным

особенностям единичных изменяющихся объектов действия. Оба

момента здесь органически вз.аимосвязаны.

Но характеристики действия, адекватные переменным индиви-

дуальным особенностям объекта, не могут в этих условиях опреде-

ляться ни фиксацией программы в конструкции (это исключило

бы пластичность и универсальность), ни структурой регулирую-

щих сигналов-кодов; последние, как было показано, в силу общих

условий изоморфизма изоморфны множеству источников и сохра-

няют инвариантными лишь общие для этого множества компонен-

ты пространственно-временной структуры, а не индивидуальные осо-

бенности данного конкретного объекта действия.

Отсюда следует, что для того, чтобы адекватное управление

в этих условиях было возможно, оно должно осуществляться сиг-

налами, форма организации которых воспроизводит не только ха-

рактеристики структуры, общие для множества объектов, изоморф-

ных данному источнику, но и ее индивидуальные особенности, свой-

ственные конкретному объекту действия. А поскольку общекодовая

форма организации сигналов является необходимой предпосыл-

кой их передачи, без которой невозможно и осуществление регу-

лирующей функции, т.е. циркулировать по контуру должны все

же именно коды, все это означает, что коды должны быть декада

рованы.

В этом случае, однако, декодирование должно быть осуществле-

но не внешними по отношению к структуре сигнала средствами

(такими, например, как фиксация программы в конструкции)а__в

форме организации самого сигнала. Такие дополнительные формы

организации сигналов, необходимость которых диктуется уже не

условиями их передачи, а реализацией их управляющей функции

при непрерывных изменениях среды, теоретически вполне возмож-

ны. С точки зрения кибернетических принципов их упорядоченности

относительно источника они должны, очевидно, отвечать не только

общему, как обычные сигналы-коды, но и более частным условиям

изоморфизма.

Потребность учитывать индивидуальные особенности структуры

психического сигнала, не фиксируемые энтропийной мерой и свя-

занными с ней общими условиями лзоморфизма, определяется в на-

стоящее время не только анализом отношения сигнала к регули-

руемому им действию, но и исследованием непосредственных отно-

шений психического сигнала (например, <первого сигнала> - пер-

цептивного образа) к его источнику..

Дело в том, что мера и форма организации сигнала-кода по са-

мой сущности энтропии и изоморфизма определяют лишь предель-

но обобщенные и тем самым усредненные характеристики сигналов.

Здесь параметры единичного объекта-источника фиксированы ста-

тистически, т. е. в связи с распределением вероятностей в том мно-

жестве однородных (реальных или возможных) источников, кото-

рое представляет данный индивидуальный объект. Эмпирическая

вероятность выражает частоту встречаемости, а последняя содер-

жит в себе меру общности параметров данного источника. Поэтому

сигнал-код заключает в себе индивидуальные характеристики свое-

го источника лишь в меру представленности в последнем таких

свойств, которые относятся ко всему множеству-алфавиту и вы-

ражают его общие характеристики.

Между тем кибернетические и собственно психологические ис-

следования последнего времени все определеннее выявляют дефи-

цит количественных и качественных характеристик сигнала, во-

площающих в себе не межсигнальные или интерстимульные харак-

теристики, относящиеся ко всему множеству, а именно его внут-

ренние, интрастимульные, индивидуальные особенности. Такой.де-

фицит обнаруживается при исследовании и количественных и каче-

ственных характеристик психических процессов как сигналов.

v,"

:_ Фундаментальной эмпирической ха1)актристикои_психических

П1)оцессов,в особенности перцеп_тйв_ныхоразов,являетсяйхг{

лостностьЛТсГсамоГсвоейТтрироде структурная целостность сигнала

определяется отношениями между элементами внутри структуры

данного индивидуального сигнала, т. е. яе интерсигнальными (от-

носящимися ко всему алфавиту), а именно интрасигнальными (от-

носящимися к единичному стимулу) отношениями..

Поскольку эти индивидуальные характеристики в сигнале-коде

"обобщены и усреднены, здесь возникают принципиальные трудно-

,;сти анализа. Рассматривая вопрос о соотношении структуры и не-

определенности в процессах восприятия и опознания стимулов,

уР. Гарнер прямо указывает на острый дефицит средств описания

индивидуальных особенностей структуры. <Фундаментальная труд-

ность заключена в попытках описать единичное событие обобщен-

характеристиками. Здесь имеется определенная несовмести-

мость между понятиями единичности и понятиями общности, несов-

местимость, которая не исчезает, когда мы имеем дело с процесса-

ми восприятия>. Именно в силу недостаточности этих обобщенных

характеристик в последнее время Предпринимаются такие попытки

информационного анализа процессов восприятия, которые связыва-

ют статистические интерсигнальные характеристики или количест-

во информации, заключенной -в сигнале, с индивидуальными осо-

бенностями внутренней структуры самого сигнала. Таковы, напри-

мер, работы Е. Н. Соколова и Л. Арана, в которых вероятность

гипотез, выдвигаемых в ходе опознания, связывается со специфи-

кой структуры опознаваемого контура (его критическими точками),

работы И. Познера, в которых мера неопределенности связыва-

Дата добавления: 2015-06-27