Раздел 3. Информационное обеспечение исследования систем

3.1. Информационные аспекты исследования систем.

Информация – новое знание об объекте окружающей действительности, извлекаемое из его образа, полученного в результате отображения.

Методы извлечения информации - аналогия (сопоставление с известным ранее), классификация, распознавание, анализ, прогноз.

Энтропия – мера неопределенности состояния объекта.

Специфической особенностью информации является ее сохранность при использовании, что обеспечивает возможность многократного применения одной и той же информации для различных целей и действий. В отличие от вещества и энергии, информация не «расщепляется».

Информация, понимаемая как сведения о целях, ресурсах, состоянии и функционировании самой системы, называется внутренней; информация как сведения о состоянии внешней среды – внешней.

Рис.8

Общая схема формирования информации приведена на рис. 9. Она содержит внешний объект X , подсистему отображения Y и подсистему распознавания Z, объединенные в системе S. Объект X воздействует на подсистему Y, формируя в ней некий образ. Для того, чтобы извлечь информацию, содержащуюся в этом образе, необходимо сопоставить его с ранее накопленными, выяснить, в чем сходство и в чем отличие образа данного объекта (о котором кроме образа ничего пока неизвестно) от образов иных объектов, наблюдавшихся ранее. Эту задачу решает подсистема распознавания, осуществляющая преобразование образа объекта в некую информацию о нем.

Особенности формирования образа Y, степень его адекватности оригиналу определяют достижимую полноту общей информации. Если воздействия со стороны оригинала ослабляются или искажаются, либо не воспринимаются подсистемой Y, нет иной возможности получать информацию, кроме как устранить мешающую причину.

Процесс распознавания, подбор подходящего аналога определяется «аналитической мощностью» подсистемы Z, объемом заложенных в нее знаний и опыта. Информация анализируется подсистемой Z с точки зрения целей и задач системы S. В составе информации «X» выделяется релевантная и нерелевантная (относящаяся и не относящаяся к целям и задачам S) части. Релевантная информация дифференцируется по важности (ценности) в зависимости от того, насколько она способствует эффективному достижению поставленных целей. Информация «X», отделенная от своего носителя – первичного образа Y, в дальнейшем фиксируется в памяти подсистемы Z и может быть использована неоднократно и для различных целей.

Рис.9

Характеристики информации, в общем случае, подразделяются на следующие группы:

• прагматические;

• семантические;

• гносеологические;

• временные;

• специальные (экономические, социальные и др).

К прагматическим характеристикам принято относить широкий круг показателей качества информации, связанных, главным образом, с отношением пользователя к получаемой информации как к специфическому продукту. Прагматические характеристики можно разделить на три основных группы: по отношению пользователя к информации; по ее связи с источником; по собственному (внутреннему) качеству информации.

В первую группу входят количество информации как меры снятой неопределенности (классическое определение информации по Шеннону), полезность информации для получателя, значимость информации как степень ее влияния на состояние приемника (подсистемы отображения) получателя, интенсивность поступления и др.; во вторую группу – существенность информации для функционирования источника и интенсивность обновления; в третью – количество информации, выступающее как качественная характеристика, истинность, полнота, степень обобщенности.

В простейшем примере для одномерного вероятностного представления количество информации I(Y,X) равно

,

, ;

где H(x) – исходная энтропия (неопределенность) объекта;

H_Y(X)- энтропия (неопределенность), оставшаяся после принятия сообщения Y;

Р_i(Х) – вероятность нахождения объекта X в одном из i-х состояний;

P_Yi(X) – вероятность нахождения объекта X в одном из i-х состояний после принятия сообщения Y;

i=1…n.

Полезность информации определяется тем, в какой степени она обеспечивает получателю достижение его целей. Данная характеристика теснейшим образом связана с количественной мерой, поскольку, чем выше снятая неопределенность, тем больше вероятность правильного решения и, следовательно, достижения цели. Естественно, что полезность информации определяется ее истинностью; ложная информация будет только уводить от цели, и тем самым полезность ее окажется отрицательной. Таким образом, с точки зрения полезности (для поставленной цели) информация может быть полезной, бесполезной (не относящейся к этой цели) и вредной.

Бесполезная информация наносит вред уже тем, что отнимает время и ресурсы для ее получения и обработки.

Значимость информации обычно оценивают по двум факторам: количеству информации, которое заключается в мере снятой неопределенности, и значению некоторого семейства функций значимости . Часто каждая функция из семейства соответствует одной, i-той цели системы, и может служить мерой полезности информации для данной цели. В общем случае

.

Функции могут быть различными, и поэтому показатель значимости , в отличие от количества информации I, не может служить мерой нагрузки системы. Значимость информации играет существенную роль при описании систем человек-техника, во многом определяя поведение человека (его эмоциональное состояние, мотивацию и т.д.).

Интенсивность поступления информации также может выступать как одна из ее прагматических характеристик. При прочих равных условиях слишком редкие сообщения могут потерять всякую ценность. Может стать помехой и слишком частое поступление информации, не отражающее реальную динамику событий, поскольку принимающая сторона будет не в состоянии их обработать и воспринять. В общем случае, при умеренной интенсивности потока информации (0,2-5 бит/с) человек обычно определяет как более важную ту информацию, которая поступает чаще.