44623 (Возникновение науки кибернетика как способа хранения и переработки информации для принятия правильных управленческих решений)

Информология- общая теория информации.

Возникновение информологии как науки можно отнести к концу 50-х годов нашего столетия, когда американским инженером Р. Хартли была сделана попытка ввести количественную меру информации, передаваемой по каналам связи.

Рассмотрим простую игровую ситуацию. До получения сообщения о результате подбрасывания монеты человек находится в состоянии неопределенности относительно исхода очередного броска. Сообщение партнера дает информацию, снимающее эту неопределенность. Заметим, что число возможных исходов в описанной ситуации равно 2, они равноправны (равновероятны) и каждый раз передаваемая информация полностью снимала возникавшую неопределенность. Хартли принял "количество информации", передаваемое по каналу связи относительно двух равноправных исходов и снимающее неопределенность путем оказания на один из них, за единицу информации, получившую название "бит".

Создатель статистической теории информации К. Шеннон обобщил результат Хартли и его предшественников. Его труды явились ответом на бурное развитие в середине века средств связи: радио, телефона, телеграфа, телевидения. Теория информации Шеннона позволяла ставить и решать задачи об оптимальном кодировании передаваемых сигналов с целью повышения пропускной способности каналов связи, подсказывала пути борьбы с помехами на линиях и т.д.

В работах Хартли и Шеннона информация возникает перед нами лишь в своей внешней оболочке, которая представлена отношениями сигналов, знаков, сообщений друг к другу - синтаксическими отношениями. Количественная мера Хартли-Шеннона не претендует на оценку содержательной (семантической) или ценностной, полезной (прагматической) сторон передаваемого сообщения.

Новый этап теоретического расширения понятия информации связан с кибернетикой - наукой об управлении и связи в живых организмах, обществе и машинах. Оставаясь на позициях шенноновского подхода, кибернетика формулирует принцип единства информации и управления, который особенно важен для анализа сути процессов, протекающих в самоуправляющихся, самоорганизующихся биологических и социальных системах.

Развитая в работах Н. Винера концепция предполагает, что процесс управления в упомянутых системах является процессом переработки (преобразования) некоторым центральным устройством информации, получаемой от источников первичной информации (сенсорных рецепторов) и передачи ее в те участки системы, где она воспринимается ее элементами как приказ для выполнения того или иного действия. По совершении самого действия сенсорные рецепторы готовы к передаче информации об изменившейся ситуации для выполнения нового цикла управления. Так организуется циклический алгоритм (последовательность действий) управления и циркуляции информации в системе. При этом важно, что главную роль играет здесь содержание информации, передаваемой рецепторами и центральным устройством.

Информация, по Винеру - это "обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств" .

Таким образом, кибернетическая концепция подводит к необходимости оценить информацию как некоторое знание, имеющее одну ценностную меру по отношению к внешнему миру (семантический аспект) и другую по отношению к получателю, накопленному им знанию, познавательным целям и задачам (прагматический аспект).

Попытки построить модели понятия информации, охватывающие семантический аспект знания, содержащегося в некотором высказывании относительно обозначаемого объекта, привели к созданию ряда так называемых логико-семантических теорий (Р. Карнап, И. Бар-Хиллел, Дж. Г. Кемени, Е.К. Войшвилло и др.). В них информация рассматривается как уменьшение или устранение неопределенности. Естественно предположить, что средствами какого-либо языка с помощью создаваемых в нем высказываний можно описать некоторую совокупность возможных ситуаций, состояний, альтернатив. Семантическая информация, содержащаяся в каком-либо высказывании, исключает некоторые альтернативы. Чем больше альтернатив исключает высказывание, тем большую семантическую информацию оно несет. Так, например, одна из возможных совокупностей ситуаций может быть описана следующим образом: "все тела при нагревании расширяются". Высказывание "металлы при нагревании расширяются" исключает все альтернативы в которых речь может идти о неметаллах. Семантическая сила высказывания может быть оценена отношением все тела(все металлы). Еще более информативным будет высказывание "железо при нагревании расширяется", так как оно исключает все альтернативы, кроме одной.

При всем многообразии логико-семантических теорий им присущи общие черты, они указывают путь решения трех связанных друг с другом проблем: определения совокупности возможных альтернатив средствами выбранного языка, количественной оценки альтернатив, их относительного сопоставления (взвешивания), введения меры семантической информации.

В рассмотренных теоретических конструкциях - статистической и семантической информации - речь шла о потенциальной возможности извлечь из передаваемого сообщения какие-либо сведения. Вместе с тем в процессах информационного обмена очень часто складываются ситуации, в которых мощность или качество информации, воспринимаемое приемником, зависит от того, насколько он подготовлен к ее восприятию.

Понятие тезауруса является фундаментальным в теоретической модели семантической теории информации, предложенной Ю.А. Шрейдером и учитывающей в явной форме роль приемника.

Согласно этой модели, тезаурус - это знания приемника информации о внешнем мире, его способность воспринимать те или иные сообщения.

Представим себе, что до получения телеграммы "Встречай завтра рейс СУ172" мы из вчерашнего разговора по междугороднему телефону уже знали о предстоящем приезде своего родственника или друга, а наведя справки, узнали и номер авиарейса, с которым он может прибыть в город. Наш тезаурус уже содержал информацию, заключенную в телеграмме. Следовательно он не изменился с ее получением и семантическая ценность этой информации оказалась нулевой. Очевидно, что к подобной оценке семантического содержания информации примешивается семантический аспект, скрытый в изначальной "установке" тезауруса на осмысление принимаемого сообщения.

В прагматических концепциях информации этот аспект является центральным, что приводит к необходимости учитывать ценность, полезность, эффективность, экономичность информации, т.е. те ее качества, которые определяющим образом влияют на поведение самоорганизующихся, самоуправляющихся, целенаправленных кибернетических систем (биологических, социальных, человеко-машинных).

Одним из ярких представителей прагматических теорий информации является поведенческая модель коммуникации - бихевиористская модель Акоффа-Майлса. Исходным в этой модели является целевая устремленность получателя информации на решение конкретной проблемы. Получатель находится в “целеустремленном состоянии", если он стремится к чему-нибудь и имеет альтернативные пути неодинаковой эффективности для достижения цели. Сообщение, переданное получателю информативно, если оно изменяет его "целеустремленное состояние".

Так как "целеустремленное состояние" характеризуется последовательностью возможных действий (альтернатив), эффективностью действия и значимостью результата, то передаваемое получателю сообщение может оказывать воздействие на все три компонента в различной степени. В соответствии с этим передаваемая информация различается по типам на "информирующую", "инструктирующую" и "мотивирующую". Таким образом, для получателя прагматическая ценность сообщения состоит в том, что оно позволяет ему наметить стратегию поведения при достижении цели построением ответов на вопросы: что, как и почему делать на каждом очередном шаге? Для каждого типа информации бихевиористская модель предлагает свою меру, а общая прагматическая ценность информации определяется как функция разности этих количеств в "целеустремленном состоянии" до и после его изменения на новое "целеустремленное состояние".

Следующим этапом в развитии прагматических теорий информации явились работы американского логика Д. Харраха, построившего логико-прагматическую модель коммуникации. Одной из слабостей бихевиористской модели является ее неподготовленность к оценке ложных сообщений. Модель Харраха предполагает учет общественного характера человеческой коммуникации. В соответствии с ней получаемые сообщения должны быть сначала подвергнуты обработке, после которой выделяются сообщения "годные к употреблению". Именно с совокупности годных к употреблению сообщений должны быть применены критерии прагматической ценности.

Теория информации "в смысле Шеннона" возникла как средство решения конкретных прикладных задач в области передачи сигналов по каналам связи. Поэтому, по существу, она являлась и является прикладной информационной наукой. Семейство таких наук, специально изучающих информационные процессы в том или ином их специфическом содержании и форме, во второй половине нашего века растет довольно быстро. Это - кибернетика, теория систем, документалистика, лингвистика, символическая логика и др. Стержнем, объединяющим все эти исследования, служит общая теория информации -"информология", в основу которой и положены синтаксические, семантические и прагматические концепции информации.

Кибернетика как наука.

Появление науки “кибернетика” относят к 40-вым годам нашего века. Создателем этой науки считается Норберт Винер. Во время Второй Мировой войны группе математиков во главе с ним была поручена задача повышения точности бомбометания. Для решения этой задачи был применен нетрадиционный подход - вместо применения механистического описания движения самолета и, соответственно, бомб, был применен информационный подход. Это означает, что носитель бомб - самолет - был рассмотрен как информационная система, с входными данными о высоте, скорости полета, дальности до цели и т.п. и системой констант, таких, как время, затрачиваемое на открытие бомбовых отсеков и т. д. Разработанная на основе информационной системы механизм был внедрен и существенно повысил точность попаданий бомб в цель.

Уже после окончания войны информационный подход был эффективно применен к изучению физических процессов (броуновское движение и др.) и прочно занял место в системе методов современной науки.

Появление кибернетики обусловлено в первую очередь развитием вычислительных систем, так как информационный подход требует значительного применения численных методов и, соответственно, значительно более трудоемких расчетов. Вообще говоря, основным методом математической кибернетики является численный метод, так как для большинства систем дифференциальных уравнений, описывающих кибернетические системы, не разработаны или очень трудоемки аналитические методы решения. Поэтому прогресс кибернетики связывают с развитием вычислительной техники. Теперь перейдем к определению понятия кибернетики.

Кибернетика - наука об управлении, связи и переработке информации.

Основной объект изучения кибернетики - так называемые кибернетические системы. Кибернетическое понятие системы - это абстрактное рассмотрение физической системы - рассмотрение ее на поле информации - вне зависимости от ее материальной сущности. Каждая кибернетическая система - совокупность взаимосвязанных объектов, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Основные разделы кибернетики:

• теория информации

Рассматривает физические системы в основном в аспекте содержания информации: количество информации в различных физических процессах, изменение ее количества при изменении физического состояния системы, связь информации с энтропией системы, способы изменения ее количества, проблемы ее передачи. Здесь одной из наиболее заметных работ является работа самого Норберта Винера об информации и энтропии в броуновском движении. Она является, кстати, тем первокирпичиком, с которого и началась современная кибернетика и заслуженно была удостоена Нобелевской премии.

• теория алгоритмов

Занимается изучением процессов алгоритмизации деятельности, методами построения оптимальных алгоритмов, методами наглядного и математического представления алгоритмов и т.д.

• теория автоматов

Кибернетическое представление материального объекта заключается в описании его отношения к информации, т.е. его реакции на приходящую информацию и информации, появляющейся в результате обработки объектом пришедшей информации - входную и выходную информацию. В этом смысле объект (кстати не обязательно материальный) может быть представлен в виде некоей машины, автомата, с заданным воздействием на информацию. Воздействие может принимать различные формы - математически они представляются в виде линейных, нелинейных, хаотических и иных операций. Изучением различных автоматов и их комбинаций занимается теория автоматов. Очень большое значение она имеет в практическом построении технических автоматов. Но весьма интересна и теоретическая сторона этой области: как пример могу привести теорию клеточных автоматов. Этот раздел кибернетики занимается исследованием специфического вида автоматов, представляющих собой совокупность заполненных и пустых клеток (аналогично клеткам на шахматной доске), развивающихся дискретно по определенным законам, причем задается закон зависимости того, будет ли в клетка следующую единицу времени заполнена от количества и/или пространственного (или любого иного) соотношения окружающих ее клеток. Автомат, разумеется, может быть не только плоским, но и многомерным. Развитие таких автоматов в принципе непредсказуемо, поскольку состояние системы после достаточно большого числа ходов определить иным способом, чем пройти эти ходы невозможно. Существует интересная теория о том, что Вселенная есть ни что иное, как многомерный клеточный автомат (Э. Фредкин).

• теория исследования операций

Исследование самих операций над информацией.

• теория оптимального управления;

Изучает процесс управления с точки зрения получения оптимального управленческого решения в заданных условиях. Приложения этой отрасли кибернетики достаточно широко - от управления предприятием и всем что из этого следует, до управления движением, бомбометанием, управлением в эргатических и неэргатических системах.

...И как это все применяется при принятии управленческих решений

Сущность проблемы уникального выбора.

Пpоцессы принятия решений, понимаемые как выбор одной из нескольких возможных альтернатив, пронизывают всю человеческую жизнь. Большинство решений мы принимаем не задумываясь, так как существует автоматизм поведения, выработанный многолетней практикой. Есть решения, которым мы придаем малое значение, и поэтому мало задумываемся при осуществлении выбора. И, наконец, существуют проблемы выбора, решая которые, человек испытывает мучительные раздумья. Как правило, эти проблемы имеют исключительный неповторяющийся характер и связаны с рассмотрением целого ряда альтернатив. В таких проблемах новым является либо объект выбора, либо обстановка, в которой совершается выбор. Такие проблемы принятия решений называются проблемами уникального выбора.