Строение и законы Вселенной

ФОРМЫ ПЕРЕДАЧИ И ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ

При передаче информации основными критериями являются закономерности, которыми осознанно или неосознанно пользуются носители и получатели информации. Уточним вопрос о структуре информации и ее представлении в цифровом, аналого-цифровом и аналоговом видах.

Информация всегда связана с физическим носителем, и задачей получателя информации является ее принятие и переработка.

Человечество узнавало и продолжает узнавать законы природы в процессе практической деятельности методом проб и ошибок и первоначально формулировало их в аналоговом виде как общие правила типа «Камень падает на землю», «Вода при нагревании закипает» и т. д. В дальнейшем наступает этап, когда требуется прогнозировать использование законов, и в этом случае их содержание представляется в виде математических зависимостей — формул — с более или менее точными численными коэффициентами. Это позволяет человеку применять данные законы в практических областях деятельности, не особенно интересуясь тем, как они получены, и не проверяя их без крайней необходимости. Более сложными являются случаи, когда пользователь сталкивается с совместным действием нескольких законов (нелинейные зависимости, или особые точки, где закономерности меняются скачкообразно либо стремятся к нулю или к бесконечности). При первоначальном анализе таких случаев во многом приходится полагаться на интуицию, то есть на неосознанное аналоговое представление. В случае неорганической структуры реакция получателя информации на событие (с учетом математических законов неопределенности, статистической вероятности и пр.) в пределах наблюдаемой нами области Вселенной прогнозируется с большой степенью вероятности.

В случае органической жизни, и в особенности разумной, человек действует на основе опыта и информации (позволяющей использовать дополнительные законы подчиненности происходящего), появляется несколько возможных путей дальнейшего развития событий.

Традиционным является разделение способа представления информации на цифровой и аналоговый виды.

Аналоговый вид — это функциональная зависимость, когда искомая величина определяется законами (точно или приближенно отображенными математическими зависимостями) и числовое значение величины монотонно изменяется. Такое представление было широко распространено до появления дифференциального исчисления, которое возникло в связи с необходимостью разобраться в поведении некоторых зависимостей в особых точках (при приближении к 0 или к ∞) и при неопределенности (парадоксальности) решения.

Цифровой вид представления информации постулирует некую наименьшую величину— квант информации (бит), ниже которой информации не существует. Увеличение объема информации осуществляется дозирован-но — квантами (битами), которые поддаются целочисленному сложению (вычитанию) или иной математической обработке.

На разных этапах научного познания эти два направления использовались в соответствии с поставленными задачами. При этом интересно отметить, что предпочтительность того или иного способа обработки информации влияла на методологию развития научного или иного миропонимания в целом (примеры, иллюстрирующие данное положение, мы рассмотрим позже). Условно это можно определить как аналоговое и цифровое представления о мире в целом.

Аналоговое представление предполагает рассмотрение процесса или явления во всем диапазоне его существования с учетом всех известных влияющих факторов как область непрерывного, взаимозависимого состояния и соответствующей информации о нем. Такой процесс может рассматриваться в сравнении (аналогии) с ранее наблюдаемыми явлениями, и возможно обнаружение более Общих, чем существующие в конкретном случае, закономерностей.

Цифровое представление наиболее успешно развивается в течение последних трех веков. Оно наиболее способствовало появлению машинных методов хранения и обработки информации и революционным прорывам в области информатизации. Преимуществами цифрового представления являются возможность обработки больших объемов информации в короткие сроки и получение конкретных ответов на конкретные (и обязательно правильно сформулированные!) вопросы.

В настоящее время цифровой способ хранения информации считается наиболее удобным и перспективным в силу высокой помехоустойчивости унификации, малой зависимости от физической природы носителя, простоты воспроизводства и т. д. Такого рода перевод акустической и визуальной информации приобрел монопольный характер. Однако, по мнению автора, это объясняется, как ни странно, малым количеством существующей информации, которую следует сохранять. Цифровые накопители используют для записи каждого бита информации большее количество физических элементов, чем аналоговые. Подтверждением этого служит недавно появившееся в прессе сообщение о том, что ЦРУ США сохраняет все массивы разговоров по мобильным телефонам, записанных с космических ретрансляторов. Это можно осуществить только при очень больших и недостаточно загруженных объемах памяти (физических структурах). Технические возможности пока такое позволяют. А дальше?

Кстати! Цифровое представление и хранение информации также является кодированием, когда первоначальная форма заменяется ее обозначением, преобразуемым кодом физического устройства-транслятора в вид, удобный для применения.

При этом оба вышеуказанных метода связаны между собой самым тесным образом. Многие законы природы первоначально осмыслены и получены в аналоговом виде, но только цифровое представление многомерных структур позволяет реально получить их решение, например, законы термодинамики, аэро- и гидромеханики, сопротивления материалов, прочности и т. п., где присутствуют взаимодействия полей. Потенциал поля изменяется по линейной, квадратичной или иной зависимости до границ поля (которые обычно совпадают с границами раздела сред) либо теоретически до бесконечности, как гравитационное и электромагнитное поля. В последнем случае исследования ограничиваются расстоянием от источника поля до точек, где поле принятыми методами не фиксируется.

Мнение о кажущейся абстрактности рассуждения об аналоговом и цифровом представлениях в любой области теории и практики человеческой деятельности ошибочно, так как данные представления существенно влияют на развитие любого человеческого сообщества. Это легче всего проиллюстрировать на примере попыток построения в XX в. социалистических, а в перспективе коммунистических государств на территориях СССР (России) и ряда стран, последовавших примеру Москвы. Социологические причины мы рассмотрим далее, а здесь обратим внимание исключительно на экономические аспекты, так как объяснение причин кризиса социалистической системы «происками зловредных диссидентов», личными качествами руководителей соцстран и коммунистических партий, «извращенной пропагандой капиталистических ценностей», «холодной войной» и даже географическими особенностями расположения стран на планете есть рассмотрение вторичных признаков более глубокого, лежащего в основе всего процесса явления.

Если мы обратим внимание на экономические предпосылки строительства социализма, то увидим, что была провозглашена цель удовлетворения растущих потребностей населения на основе прогнозируемого расширенного производства материальных ценностей под жесточайшим контролем государства (лозунг: «От каждого — по способностям, каждому — по труду»). Для осуществления этой цели были созданы мощные государственные структуры типа Госплана, Госснаба и т. п., где в реальном цифровом измерении пытались запланировать, изготовить и реализовать все, что только возможно, — от канцелярских скрепок и колбасы до линкоров и баллистических ракет. В обобщенном виде контрольные цифры составляли на 1, 5, 10, 20 лет вперед, тем самым планируя рост по линейному закону.

На этапах возрождения промышленности после революции 1917 г. и связанной с ней Гражданской войны 1917–1922 гг. и после Второй мировой войны, когда восстанавливались средства производства, такая система позволяла достаточно эффективно обеспечивать выполнение целей государства, но отнюдь не населения, так как легкая и пищевая промышленности резко отставали по темпам развития и номенклатуре изделий, тем более что на эффективность вложений никто из руководителей государства особого внимания не обращал. Планирование и контроль по конкретным количественным показателям привнесли в экономическую науку чисто цифровой подход, что по своей сути явилось катастрофой.

Объясняется это следующим. В 60-70-е гг. XX в. рыночная экономика стран Европы и Америки приобрела такой потенциал, что могла обеспечить любой объем любого производства продукта, и конкурентная борьба перешла в область качества продукции: удовлетворялись запросы покупателя, повышалось качество управления, осуществлялся контроль за качеством в процессе всего технического цикла, маркетинга и т. д. Стало выгодно не контролировать работников, а передать им эту функцию, то есть заинтересовать их материально и морально, что оказалось даже более действенным фактором совершенствования производства, особенно в области интеллектуальной и информационной продукции. Девизом стало отсутствие дефектов на всех этапах производства, а не отбраковка на выходе. Примером служат «кружки качества» и «кружки рационализаторов», получившие широкое распространение в Японии. В СССР же появились новые контролирующие структуры, сводившие на нет все выгоды от производства качественной продукции; это привело к полной неконкурентоспособное™ ее на международном рынке, что тоже стало одной из причин крушения социалистической системы.

Дело в том, что жизнь любого социума — непрерывный процесс с множеством положительных и отрицательных связей внутри социума и разнонаправленных связей с окружающей средой. Все материальные предметы, втянутые в сферу жизни социума, не являются экспонатами «музейного хранения», они активно используются, то есть имеют время применения, сферы приложения, требуют определенного ухода, модернизации, замены и, наконец, утилизации или уничтожения. Плановая цифровая система на всех уровнях государства приучает к мысли о том, что вещь важно сделать и отрапортовать о ее изготовлении, а далее о ней можно забыть: она как бы перестает интересовать кого бы то ни было. Поэтому все попытки борьбы за качество продукции в социалистическом обществе объективно были бессмысленными. Например, выпуск любых технических устройств — от мясорубки до автомобиля — производился без учета достаточного количества запасных частей и без организации сети сервисных станций, так как предприятие-изготовитель не интересовал реальный дальнейший путь выпущенной продукции. Но даже в случаях попыток наладить нормальный сервис случались парадоксы. Например, когда при Н.С. Хрущеве в 1955–1964 гг. в СССР началось строительство щитовых жилых домов из железобетона, сама несущая конструкция была рассчитана на 20 лет эксплуатации, а трубопроводы и сантехника — на 50.

При социализме на заводах станки работали 20, 30, а то и 50 лет, и это было почти правилом, несмотря на то что вело к огромным экономическим потерям. Электросети, нефте- и газопроводы, системы отопления и водоснабжения в городах и на предприятиях после пуска в эксплуатацию считались как бы вечными, так как средств и сил на их нормальное обслуживание всегда не хватало. Это обычно приводило и приводит до сих пор к ава-рийным ситуациям, с которыми «героически» сражаются, не считаясь с расходами и потерями, на порядок превышающими те сродства, которые требуются для нормальной эксплуатации подобных систем. Это происходит в любой области, где доминирует социалистический принцип хозяйствования, например, в оборонной сфере.

Катастрофа, произошедшая 12 августа 2000 г. с атомным подводным крейсером (АПРК) К-141 «Курск», стала возможной, в частности, из-за неудовлетворительного технического состояния подлодки (непроведенный профилактический ремонт после возвращения АПРК из дальнего похода, неработающий аварийный всплывающий буй и пр.), из-за недочетов при проектировании и строительстве (не предусмотрены нормальные продублированные системы спасения экипажа, отсеки выживания и пр.), а также из-за отсутствия внешних спасательных средств, уничтоженных в предыдущие несколько лет по причине отсутствия финансирования. Итог: невыделение в течение 5 лет 2–3 миллионов долларов США в год на плановое обслуживание крейсера и на поддержание готовности аварийно-спасательных служб привело к потере АПРК стоимостью в 1 миллиард долларов США, гибели 118 человек и дополнительным расходам в размере более 400 миллионов долларов США (компенсации семьям погибших, стоимость спасательной операции 14–20 августа 2000 г., операций по подъему тел и самой лодки и ее последующей утилизации).

Автор пристально следил за развитием событий как по подъему, так и по определению обстоятельств аварии «Курска», чему посвятил многочисленные публикации в периодических изданиях. Причем первая публикация имела заглавие «Трагедия — результат бардака», то есть результат несогласованных и необоснованных действий (или бездействий) всех ветвей власти. Этот вывод подтвердили контр-адмирал Н. Г. Мормуль, вице-адмирал Е. Д. Чернов и многие другие. Однако результаты следствия показали, что должных выводов ни правительство, ни руководство ВМФ не сделали, что, как это ни прискорбно, по мнению автора, может привести к повторению подобных трагедий.

Окончательный удар по социалистической экономике был нанесен в 1970-е гг. Тогда под некими благовидными предлогами государство принялось использовать амортизационные фонды на цели, отличающиеся от ремонта, модернизации оборудования и технических систем. Наступил полный крах, так как социалистическое планирование всегда велось «от достигнутого» (как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения), а последствия от сокращения или нецелевого использования амортизационных фондов сказываются не сразу и в неявном виде. Разрушение всех отраслей промышленности и сельского хозяйства приняло лавинообразный, необратимый характер, а к концу 1980-х гг. социалистическая экономика прекратила свое существование.

С объективной точки зрения, социалистический подход в экономике наиболее соответствует первобытному укладу хозяйствования охотничьих племен, живших ЛИШЬ тем, что удавалось добыть в конкретный момент существования, и не планировавших свою дальнейшую жизнь более чем на несколько дней вперед. Как в социалистическом, так и в первобытном обществах используется исключительно числовое представление о соотношении конечных элементов (например, людей в племени и убитых животных) на данный отрезок времени.

К сожалению, на этом же примитивном уровне сохраняется и переходная модель экономики современной России. Государственные служащие да и, вероятно, большинство предпринимателей приватизированного сектора, воспитанные на прежних «первобытно-социа-листических» принципах, стараются выжать максимум из имеющихся средств производства. Противоречивые законы, возможности получения льгот за взятку чиновникам любого уровня и откровенно вредоносный (на 2002 г.) налоговый кодекс лишь усугубляют ситуацию. (Автор в течение нескольких лет был консультантом при составлении договоров с европейскими странами и убедился в том, что адекватного перевода многих положений нашего законодательства на другие языки не существует.) Единственным поводом для осторожного оптимизма является то, что часть думающих экономистов всерьез озабочена надвигающейся техногенной катастрофой (признаки которой видны уже сейчас) и разрабатывает методы ее предотвращения. Однако экономическая политика центрального правительства и так называемых «региональных лидеров» (в большинстве своем старой социалистической номенклатуры, напрочь лишенной какого-либо серьезного образования или хотя бы реального понимания существующей ситуации) полностью повторяет путь экономики «развитого социализма» 1975–1985 гг. Для подобных «экономистов» всегда «неожиданно» наступают зима (и связанные с холодами аварии тепло- и энергосетей), лето (затопление жилых массивов, сход селевых потоков, разрушение дорог, плотин и мостов), «внезапно» происходят аварии на изношенных газопроводах, железных дорогах, заводах и шахтах, где сроки эксплуатации оборудования и технических объектов иногда превышают критически допустимые в несколько (!) раз, как гром среди ясного неба возникает необходимость северного завоза, нежданно-негаданно родится богатый урожай, приходит засуха и т. д. и т. п.

Вместо налаживания элементарной технической дисциплины наращиваются силы Министерства по чрезвычайным ситуациям. В настоящих условиях оно действительно оказывает неоценимую помощь, особенно в случаях спасения людей. Однако никто пока не задал простых вопросов: «Какой ценой?» и «Каковы причины массовых аварийных ситуаций?». Ведь гигантские человеческие и материальные ресурсы отвлекаются от полезной производительной деятельности и тратятся на ликвидацию того, чего можно было бы избежать. К тому же у руководителей всех уровней вырабатываются иждивенческие настроения («МЧС поможет!»), что отнюдь не способствует ни улучшению экономики, ни нормализации жизни общества.

К сожалению, полностью подтвердились самые пессимистические предположения автора. Разрушительные наводнения в Сибири в 2001 г. и на юге России в 2002 г., не превосходящие крайних значений размаха циклических природных явлений, привели к катастрофическим последствиям из-за неработоспособности гидротехнических систем. Известно, что реки, по которым идет лесосплав, надо периодически освобождать от утонувших стволов и наносов, приводящих к образованию мелей. Водохранилища заиливаются — и чем дальше, тем быстрее, а дамбы и плотины разрушаются фильтрационными потоками. Суммарный эффект ведет к катастрофам, расходы на нейтрализацию которых, не считая невосполнимых людских потерь, превосходят в десятки раз суммы, необходимые на нормальную эксплуатацию этих сооружений. Здесь мы отчетливо видим числовой подход в планировании: «Сделали — отчитались цифрами, сдали — забыли». При строительстве часто бывает перерасход средств, меняются начальство и приоритеты, появляются другие «горящие» дела и т. д. Пока все хорошо — эксплуатирующим структурам корректируют расходы в сторону уменьшения, так как гидротехнические сооружения «не сообщают» о своих нуждах, но при определенных обстоятельствах заявят о себе по полной программе.

Другим примером цифрового подхода к планированию и финансированию «от достигнутого» является освоение целины в Казахстане в 1960–1980 гг. На этих землях один раз в 3–5 лет можно было получить приличный урожай зерновых, однако местное население предпочитало пастбищное (отгонное) животноводство как более стабильный источник продуктов. В первые годы освоения ценой громадных технических вложений и людских ресурсов (студенты, военные и т. д.) были получены неплохие урожаи, правда, забыли построить дороги и зернохранилища, и большая часть урожая погибла. Но потом, увеличивая нагрузку (количество и мощность техники на единицу площади), забыли, что необходимо рекультивировать тонкий слой плодородной земли, после вспашки сдуваемый ветром (амортизационные расходы), не подвели воду для полива, то есть вместо продуманной системы получили плохо коррелированные мероприятия. Единственное, что успели там соорудить, так это Байконур, но к обеспечению страны зерном это уже отношения не имело.

Аналоговый подход к экономике мы отчетливо видим на примере племен, занятых земледелием. В этом случае выживание рассматривается не как последовательность охотничьих удач, а как участие в непрерывном процессе жизнеобеспечения. При этом членам сообщества (племени) необходимо иметь в запасе набор реакций на явления окружающего мира, то есть на перемену граничных условий. В отличие от цифрового представления, не существует жестко заданных контрольных показателей, что заставляет земледельцев постоянно корректировать линию поведения. Дополнительно стоит отметить, что в аналоговой системе оптимизация по большинству признаков происходит непрерывно, а в цифровой — лишь на этапах достижения какого-либо показателя. Естественно, что в цифровом варианте накопление ошибок к концу этапа будет больше, чем в аналоговом, и ликвидировать их будет сложнее.

Цифровое представление основано на принципе перехода количества в качество. При накоплении какого-либо явления или процесса (в частности, информации) по одному из новых параметров в определенной точке происходит качественное изменение: параметр может быть подсчитан и станет индивидуальностью (объектом, монадой и пр.). А вот накопление свойства внутри счетной единицы идет по аналоговым законам.

Homo sapiens воспринимает информацию на аналоговом уровне, Все системы первичных приемников информации предназначены для реакции на аналоговые сигналы. В каналах передачи информации в мозг прохождение и обработка сведений об объекте или явлении происходят по аналоговым законам.

Например, свет, являющийся электромагнитным полом определенной частоты, фокусируется хрусталиком глаза (оптической линзой), затем попадает на сетчатку, состоящую из химически реагирующих элементов (палочек и колбочек), а потом передается в мозг через глазной нерв опять в виде электромагнитного chi нала. Мозг преобразует данное воздействие в электрический импульс, который в сознании уже воспринимается как сигнал определенной окраски. Пороговые (верхний и нижний) значения сигнала являются неопределенной величиной, разной для каждого конкретного существа, и зависят от множества разнообразных факторов, то есть являются аналоговыми. Цифровое представление по своей сути является вторичным и принимается уже на уровне сознания с абстракцией существенного признака полученной информации.

Цифровые системы хранения и передачи информации (аудио-, видеозапись и др.) при использовании че-ловеком переводят заключенную в них информацию в приемлемую для Homo sapiens аналоговую форму в виде звука, света и пр. Основным и решающим фактором правильных получения, передачи и понимания любой информации являются граничные условия. Это тот минимальный набор объективных или субъективных свойств пакета информации, который способствует сохранению его объема. Есть более частные определения граничных условий, от выбора которых зависит практически все — от математической модели явления до примитивной покупки в магазине некоего товара, где граничными условиями являются денежный эквивалент вещи и субъективное чувство «нравится — не нравится». Исходя из этого, в дальнейшем изложении материала первостепенное значение будет придаваться именно вопросу определения граничных условий. При этом набор граничных условий следует ограничивать необходимыми и достаточными для решения конкретной задачи. Граничными условиями существования Вселенной являются ее основные законы.

Голографическая форма хранения информации — интереснейший феномен, так как заключает в себе аналоговую форму, а в крайних точках существования — порогово-цифровую.

Вся информация в голограмме хранится в каждой точке ее объема. При уменьшении размера объема, который используется для снятия информации, ухудшается качество (теряется контрастность). После определенного порога уровень восприятия сенсорной системы пользователя становится равным уровню сигнала или ниже его, и пользователь теряет способность различать сигналы. При попытке занесения на голограмму неопределенно большого количества информации или стремлении до бесконечности увеличивать контрастность изображения пределом становится физическая характеристика (атомно-молекулярная структура) вещества, которое используется для создания голограммы.

В итоге мы имеем следующее: объективно существуют информация, передаточные системы и пользователь, законы, под которые регулируются накопление, передача и обработка информации. В противном случае все разговоры о каком-либо познании Вселенной теряют смысл. Любые утверждения о возможности существования информации вне носителя (материального объекта или поля) противоречат всем без исключения законам окружающего нас мира.

Непонимание этого принципа ведет к многочисленным ошибкам. Например, мы заняты поиском черной кошки в абсолютно темной комнате визуальными методами. И, хотя кошка объективно существует, никакие ухищрения наблюдателя не помогут получить о ной информацию, пока он не применит каких-либо альтернативных способов информационного контакта, а именно: начнет шарить по комнате; бросит в темноту твердый предмет; выплеснет ведро воды, чтобы по звуку определить, куда кошка отскочит; использует тепловизор или провокационно замяукает. В этом случае должна быть реализована схема «пользователь — закон — информация». Если же кошки в комнате на самом деле нет, то никакие приемы пользователя к тому, чтобы реализовать схему «закон — информация», не приведут. А если пользователь все же обнаружит «кошку», то в данном случае это потребует применения к нему мер медицинского характера.