Законы диалектики и информация

Диалектика, как известно, представляет собой всеобщую теорию развития. Поэтому действие основных законов диалектики проявляется, главным образом, при анализе информационных процессов (а не информации в одномоментном срезе). Рассмотрим по очереди три основных закона диалектики в приложении к движению информации ([А6], [А11], [Б1], [Б3]).

Закон единства и борьбы противоположностей. Причину всякого информационного процесса, как и всякого вообще процесса, составляет взаимодействие двух противоположных начал. Так управление по принципу обратной связи основано на различии, несовпадении «желаемого» и «действительного» состояний системы и направлено на устранение разрыва между ними. В процессе обмена информацией между системой и внешней средой, как правило, имеет место противодействие системы негативным влияниям среды. Внутренняя противоречивость процессов управления заключается еще и в том, что самовоспроизводящиеся и самосовершенствующиеся системы в процессе функционирования, оставаясь в одном отношении тождественными самим себе (хотя бы генетическое тождество сохраняется всегда), в другом отношении могут претерпевать существенные изменения, вплоть до изменения своей качественной определенности.

Противоречивую роль информационных процессов раскрывает закон необходимого разнообразия Эшби. Хотя информация сама по себе связана с разнообразием, различием, ее использование в сложных самоуправляемых системах направлено на сохранения тождества. Только постоянно изменяясь под воздействием окружающей среды, только отражая ее изменения, система может остаться собой, сохранить свое качество.

Рассмотрим следующую ситуацию. Пусть мы пытаемся узнать что-либо об определенном объекте. Наши начальные представления о нем характеризуются полной неопределенностью. Это означает, что разнообразие возможных (с нашей точки зрения) предположений относительно данного объекта максимально. Всякий раз, когда мы узнаем об объекте что-то новое, круг допустимых предположений сужается, то есть, уменьшается разнообразие гипотез. В этом отношении получение информации есть ограниячение разнообразия (что равносильно рассматриваемому в статистической теории устранению неопределенности). В другом отношении получение информации сопряжено с нарастанием разнообразия. А именно, возрастает разнообразие тех достоверных фактов, которые нам известны и тех следствий, которые могут быть нами из них получены, иными словами, возрастает сложность имеющейся у нас картины мира.

Прогрессивное развитие всегда связано с ограничением разнообразия. Из множества возможных сценариев эволюции на практике реализуется только один. Из сотен тысяч органических молекул в живые организмы входят лишь сотни, из сотен аминокислот — лишь 20 и т. д. Но этот процесс сопровождается увеличением сложности, внутреннего разнообразия прогрессирующих систем, в частности, усложнением поведения (= увеличение разнообразия реакций) живых существ. Итак, любой процесс движения информации связан с уничтожением, ограничением одного вида разнообразия и одновременным увеличением другого его вида.

Закон перехода количественных изменений в качественные. В процессе эволюции любой системы происходит накопление заключенной в ней информации. На первых этапах приспособления к новым условиям внешней среды информация о среде накапливается в виде свободной информации. Это чисто количественный рост «знаний» системы о внешнем мире, не приводящий к изменению ее качественной определенности. При достижении определенного порога (при превышении меры) свободная информация переходит в связанную, то есть происходит закрепление полученных знаний в структуре системы. Отныне те или иные особенности среды отражены в системе «жестко» и являются неотъемлемой частью ее самой. Любая перестройка структуры есть, очевидно, качественное изменение.

Количественным накоплением информации сопровождался естественный процесс эволюции материи. Например, можно утверждать, что если информационное содержание объекта составляет несколько десятков бит относительно молекулярного уровня, то это наверняка объект неживой природы. Если же в объекте содержится порядка  бит на том же уровне, то это, скорее всего, живой объект.

Закон отрицания отрицания. Этот закон действует в сфере восходящего развития, то есть той линии развития, на которой происходит увеличение информационного содержания систем. В общем случае закон утверждает, что на более высокой ступени развития повторяются некоторые черты, свойственные исходной ступени, причем имеет место не полное копирование, а лишь частичное воспроизведение. В применении к информационным процессам это означает, что информационное содержание, достигаемое системой на последовательных ступенях развития, изменяется за счет поочередных отрицаний отдельных его частей. Второе отрицание, снимающее первое, ведет к частичному воспроизведению на качественно новом уровне информации, обогащенной опытом двух ступеней развития.

Всякий раз, когда развивающаяся система повторяет одну из предшествующих своих черт, это означает воспроизведение прошлой структурной информации. Наилучшим примером может быть то, что высокоорганизованные системы способны привлекать собственный прошлый опыт для решения текущих задач. Допустим, система некогда попадала в определенные условия и выработала оптимальную программу поведения в этих условиях. После этого условия изменились, система вынуждена была отвергнуть прежнюю программу и выработать множество новых. Пусть теперь система попадает снова в условия, подобные первоначальным. Теперь она сможет воспроизвести выработанную ранее соответствующую программу, причем значительно быстрее, чем в первый раз, и значительно качественнее, так как теперь знание системы о внешнем мире обогащено памятью о многих различных ситуациях.

Информация и развитие

Понимание информации как разнообразия тесно связано с наиболее общими представлениями о движении как изменении. Результатом движения системы становится различие (разнообразие) во временном отношении. Движение является атрибутом материи, неотъемлемо присуще материи и такое ее свойство, как различие. Поскольку понятие информации трактуется на основе категории различия, можно предположить, что информация также имеет атрибутивный характер. Связь понятий движения и информации, в частности, такова, что позволяет результат движения отображать методами теории информации. Это имеет большое значение для изучения процессов развития, дает возможность выработать информационный критерий, позволяющий устанавливать степень развития той или иной системы.

Поскольку далее рассматривается лишь развитие каких-либо конкретных систем, то под развитием данной системы понимаются ее внутренние изменения, или изменения ее внутреннего разнообразия. Если внутреннее разнообразие системы не изменяется, то в этом случае движение системы относительно других систем будет «чистым» движением.

Разнообразие, как отмечалось выше, имеет различные уровни, классы и т. д. Внутренне оно может изменяться на уровне: элементов, отношений порядка, прочих отношений и связей, целостности и т. д. Кроме того, возможны различные направления самого изменения разнообразия, например, прогресс и регресс.

Под восходящим развитием, или прогрессом, понимается увеличение внутреннего разнообразия систем. На языке теории информации это означает накопление информации. Нисходящая ветвь развития, или регресс, означает уменьшение внутреннего разнообразия систем или уменьшение количества информации. Таким образом, изменение информационного содержания систем — это количественный критерий развития.

Информационный критерий развития находит свое применение в теории эволюционного ряда, или ряда развития. Под ступенями развития материи имеются в виду наиболее общие материальные системы, которые последовательно появлялись друг за другом в процессе прогрессивного развития материи. Ступеней развития материи в принципе бесконечно много, но нам известны всего пять: дозвездная, звездная, планетарная, биологическая и социальная (этот ряд, хотя и связан с классификацией форм движения материи, далеко не изоморфен ей).

Каждая ступень характеризуетсяструктурой (организацией), элементами которой являются определенные дискретные единицы. Так, для дозвездной ступени за структурную единицу можно принять элементарные частицы, для звездной — атомы, для планетной — молекулы, для жизни — организм, для социальной — человека. Структурная единица — это появляющийся именно на данной ступени развития основной ее элемент. Ступени развития сами по себе являются системами, поскольку удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к системам. Характерно, что количество информации в ступенях развития и во всех структурных единицах увеличивается.

Прогрессивное развитие систем сопровождается качественными скачками. Поэтому прогресс системы сопровождается не только количественным ростом структурной информации, но и изменением ее качества. Это позволяет вводить в рассмотрение качественные информационные критерии развития.

Например, степень развития некоторых технических систем характеризуется ценностью этих систем (= ценностью заключенной в них структурной информации). Ценность, как отмечалось выше, всегда связана с определенной целью. Приведем пример. На смену очень сложным по конструкции поршневым авиационным двигателям пришли более простые — реактивные. Упрощение конструкции последних есть уменьшение количества структурной информации. Поэтому, если пользоваться только количественным критерием развития, то изобретение реактивных двигателей следовало бы расценить как шаг к регрессу. Но ведь цель человека состоит не в усложнении конструкции двигателя, а в достижении более высокой скорости полета. Реактивные двигатели более полезны для достижения данной цели, чем поршневые. Так включение прагматического аспекта информации в критерий развития приводит нас к выводу том, что изобретение реактивного двигателя было прогрессивным явлением.