Вышедшая в Праге в 1962 году книга И. Земана "Познание и информация" посвящена применению методов теории информации в гносеологии. И. Земану принадлежит ряд работ по философским проблемам кибернетики и теории информации, и одна из них1 уже была переведена на русский язык.
1 (И. 3еман, Кибернетика и философия, сб. "Философия и естествознание", Изд-во "Прогресс", 1965.)
Наряду с диалектико-материалистическим осмысливанием кибернетики и теории информации в последние годы все большее внимание уделяется применению их научного аппарата в философских исследованиях. Что это дает для философии? Очевидно, что применение, например, теории информации позволяет внедрить в философские исследования математические методы. Теория информации сразу же после формулировки почти двадцать лет назад ее основных теорем К. Шенноном стала проникать из теории связи в лингвистику, психологию, экономику, биологию, биохимию, химию и другие науки1. Это позволяет предполагать, что понятие информации отражает нечто важное для современной науки. Однако первоначальное применение теоретико-информационных методов не давало существенно новых результатов, что послужило поводом к осуждению применения теории информации со стороны некоторых догматически настроенных ученых. Но и тогда, когда не получали новых результатов от применения теоретико-информационных методов, они значительно способствовали более четкому и глубокому пониманию уже известных фактов и закономерностей и нацеливали на дальнейшие изыскания. Наконец, попытки использования теории информации содействовали уяснению как математической, так и содержательной стороны категории информации. И что также важно - именно позитивные исследования позволяли и позволяют вести аргументированную критику религиозно-идеалистических измышлений2 о природе информации и ее роли в теории познания.
1 (О применении теории информации см. сб. "Kybernetica a jejì využiti", Praha, 1965; "Le concept d'information dans la science contemporains", Paris, 1965; "Information and Prediction in Science", New York and London, 1965.)
2 (См., например, E. Wasmuth, Der Mensch und die Denkmaschine, Köln, 1956; J. Wilkinson, The Concept of Information and Unity of Science, "Philosophy of Science", v. 28, № 4, 1961.)
Конечно, философы-марксисты должны выработать диалектико-материалистическое понимание категории "информация". Но наряду с этим необходимо делать попытки использовать теорию информации и в философских работах, способствовать их математизации. По-видимому, и к философии относится замечание К. Маркса о том, что наука только тогда достигает совершенства, когда все шире начинает использовать математику1. Можно ожидать, что освоение марксистской философией теоретико-информационного подхода к изучению явлений действительности будет способствовать ее дальнейшему развитию.
1 (См. "Воспоминания о Марксе и Энгельсе", Госполитиздат, 1956, стр. 66.)
Естественно, что книга И. Земана представляет интерес уже самой постановкой проблемы применения теории информации к одному из разделов философии - гносеологии. Книга состоит из шести глав. В первых двух главах рассматривается процесс познания в основном с точки зрения разнообразия. В третьей главе излагаются основные понятия статистической теории информации. Четвертая глава посвящена раскрытию взаимосвязи информации и материи. В пятой - дается обзор попыток применения теории информации в психологии. И, наконец, в последней - исследуется процесс накопления информации в научном знании и его взаимосвязь со временем. Такое построение книги, в частности включение первых трех глав, как отмечает И. Земан, связано с тем, что она рассчитана на широкий круг читателей. Поэтому для читателей, знакомых с теорией познания, автор считает необходимым изложить основные положения классической теории информации, а для знакомых с последней теорией - осветить, основные положения марксистской гносеологии.
Процесс познания анализируется И. Земаном под углом зрения концепции разнообразия, то есть автор старается выявить те основные различия и противоположности, которые присущи познанию. Процесс познания требует наличия прежде всего двух различных составных частей, двух противоположностей, находящихся во взаимодействии, - объекта и субъекта. Элементарный акт познания связан с выделением какого-то различия, разнообразия. В процессе познания происходит отражение разнообразия объективной реальности в отраженное, или субъективное, разнообразие. Однако разнообразие объекта в принципе бесконечно в силу неисчерпаемости материи, бесконечной взаимосвязи с другими объектами во Вселенной, в силу того, что материя развивается. Поэтому субъект не может отразить это бесконечное разнообразие объективной реальности и вследствие того, что пропускная способность его органов чувств, его память и т. д. ограничены. Все это приводит к тому, что отраженное разнообразие беднее разнообразия объекта, или, говоря терминами концепции разнообразия, разработанной У. Росс Эшби1, происходит ограничение разнообразия в результате познания.
1 (См. У. Росс Эшби, Введение в кибернетику, Издательство иностранной литературы, 1958.)
Ограничение разнообразия при отражении сказывается уже в том, что познающий субъект из всего бесконечного разнообразия действительности выделяет для исследования лишь некоторый класс явлений. Это выделение есть первое ограничение разнообразия в процессе познания. Необходимо отметить, что в познании не происходило бы никакого ограничения разнообразия, если бы это ограничение объективно не существовало в действительности. В своей книге У. Росс Эшби показал, насколько большое значение для науки имеет ограничение разнообразия. Оказывается, вся наука только и занята в некотором смысле поисками ограничения разнообразия. Так, механика Ньютона исходила из того, что в природе возможны любые скорости движения вплоть до бесконечности. Опытным путем было обнаружено, что скорости любых тел не могут возрастать бесконечно, что существует ограничение разнообразия верхнего предела скоростей скоростью света. Именно в основу специальной теории относительности в качестве одного из исходных постулатов было положено ограничение разнообразия скоростей. В качестве другого постулата было положено другое ограничение разнообразия - все законы природы имеют в различных инерциальных системах одинаковое математическое выражение, или, как говорят, они инвариантны, неизменны. Правда, это ограничение разнообразия законов природы использовалось и классической механикой, но ограничение разнообразия скоростей привело к существенному изменению типа инвариантности законов. Они стали теперь инвариантными относительно группы преобразований Лоренца, тогда как в классической механике они были инвариантны относительно группы преобразований Галилея.
Инвариантность законов связана с их объективностью. Ведь в выделенном классе явлений в свою очередь вычленяется нечто объективно тождественное, устойчивое, повторяющееся, то есть сущность явлений. Если бы в явлениях объективно не существовало ничего устойчивого, тождественного, то ничего устойчивого не обнаружило бы и познание. Поэтому обнаружение инвариантного в явлениях есть переход от внешнего к внутреннему, от единичного к общему, от явления к сущности. Но это есть уже второе ограничение разнообразия - переход от некоторого выделенного класса явлений и фактов к сущности первого порядка.
Таким образом, в результате первого ограничения разнообразия вычленяется некоторый класс явлений, а в результате второго происходит переход от явления к сущности. Дальнейший процесс познания связан с обнаружением практикой все новых и новых ограничений разнообразия действительности, с его отражением, накоплением новых фактов и с переходом от сущности первого порядка к сущности второго порядка и т. д. Происходит все более адекватное отражение онтологически бесконечного разнообразия - из суммы относительных истин складывается абсолютная истина.
Рассмотрение И. Земаном процесса познания под углом зрения концепции разнообразия связано с определенным пониманием категории "информация". И. Земан отмечает, что некоторые идеи о разнообразии и его ограничении были изложены английским ученым У. Росс Эшби в работе "Введение в кибернетику" еще в 1957 году. Но У. Росс Эшби излагает концепцию разнообразия в тесной связи с понятием информации, причем понятия разнообразия и информации им отождествляются. Какое преимущество вносит трактовка информации как разнообразия? Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется несколько углубиться в статистическое определение количества информации и дальнейшую эволюцию общего понимания количества информации.
К. Шеннон разработал так называемую вероятностную, или статистическую, теорию информации. Известная формула Шеннона обозначала так называемую негэнтропию полной группы случайных событий, то есть таких событий, сумма вероятностей которых pi равна единице. Величина H называется негэнтропией, так как она выражает со знаком минус величину, которая в статистической физике обозначена термином "энтропия".
Заслугой Шеннона явилось то, что он расширил понимание формулы энтропии, открытой Больцманом, на все статистические системы, имеющие не только термодинамический смысл, и прежде всего на статистические объекты техники связи. Именно универсальность (или лучше сказать - широкая применимость) новой теории и объясняет ее проникновение в общественные науки, где применение термодинамики вряд ли было бы полезным.
Однако долгое время считалось, что теория информации является лишь разделом теории вероятностей. Действительно, понятие количества информации было производным от понятия "вероятность". Правда, параллельно с вероятностным количеством информации существовало понятие так называемой е-энтропии1, которое, как отметил А. Н. Колмогоров2, является логически независимым от статистического. Наконец, появился еще один подход к определению количества информации - алгоритмический3. Со статистических систем понятие количества информации было распространено и на динамические, то есть на неслучайные, однозначно детерминированные процессы, негэнтропия которых определяется через меру множеств4. В современной математической теории информации создалось положение, позволявшее сделать вывод о том, что информация не специально вероятностное понятие5.
1 (См. А. Н. Колмогоров, В. М. Тихомиров, е-энтропия и е-емкость множеств в функциональных пространствах, "Успехи математических наук", т. XIV, вып. 2, 1959.)
2 (А. Н. Колмогоров, Три подхода к определению понятия "количество информации", "Проблемы передачи информации", т. I, вып. 1, 1965.)
3 (Там же.)
4 (См. Я. Синай, О понятии энтропии динамической системы, ДАН СССР, т. 124, вып. 4, 1959.)
5 (См. А. Н. Колмогоров, Проблемы теории вероятностей и математической статистики, "Вестник АН СССР", № 5, 1965, стр. 95.)
Bce вышеизложенное свидетельствует о возможности более широкого понимания природы информации, исходя уже из математической теории информации. Ведь специфика случайных систем не является спецификой теории информации, так как понятие негэнтропии распространяется на более широкий класс систем, чем статистические. Поэтому общее понимание информации должно быть выведено в результате выделения общих, инвариантных ее признаков для всех подходов - как статистических, так и нестатистических. Но это лишь один источник обобщения.
Другим источником, на наш взгляд, должна явиться семантическая теория информации, характерной чертой которой является попытка раскрыть содержательную сторону информации. Возникает вопрос - можно ли сейчас дать такое определение информации, которое выделяло бы общее свойство, присущее всем разделам теории информации? Необходимо также дать такое определение информации, которое не противоречило бы не только современным теориям, но не исключало бы и дальнейшего развития концепции информации. По-видимому, это инвариантное определение дал У. Росс Эшби в своей концепции разнообразия. Согласно концепции разнообразия, информация отождествляется с разнообразием множеств, а количество информации - с количеством разнообразия1.
1 (См. А. Д. Уpсул, О природе информации, "Вопросы философии", № 3, 1965.)
Такая трактовка информации позволяет использовать теорию информации при конкретизации ряда категорий и законов диалектики. Разнообразие по своему содержанию совпадает с различием, то есть категорией, которая используется в материалистической диалектике. Все объекты в мире и различны и тождественны. Причем определенное количество относительных различий для двух объектов (систем) ведет к появлению нового качества - взаимоисключения различий. Такая степень накопления различий, которая связана с их взаимоисключением в данном отношении, называется противоположностью. Поэтому для находящихся во взаимодействии противоположностей справедливы отношения единства и борьбы противоположностей. Любая противоположность обладает относительно другой определенным количеством различий, то есть некоторым количеством разнообразия. Можно поэтому сделать вывод, что каждая из противоположностей может с количественной стороны характеризоваться информационным содержанием. Так, интерпретация информации с точки зрения разнообразия позволяет конкретизировать и математизировать в определенном аспекте закон единства и борьбы противоположностей.
Теоретико-информационный анализ, проведенный И. Земаном, показывает, что в процессе познания происходит взаимодействие, или, фигурально выражаясь, "борьба" информации (то есть количества информации) и энтропии. Причем информация характеризует познанное, отраженное разнообразие объекта, а энтропия - непознанное, неотраженное. Ограничение разнообразия - необходимое условие познания - обязательно предполагает раздвоение единого на познанное, определенное, и непознанное, неопределенное. Диалектика процесса познания такова, что в "борьбе" информации и энтропии в процессе познания растет количество информации и убывает энтропия. Научное знание, следовательно, можно представить в виде некоторой системы и для ее анализа применить теоретико-информационный подход (причем применение данного подхода представляет интерес и для общей методологии систем1). В процессе познания получается перепад, в какой-то мере подобный термодинамическому, вызывающий поток информации от объекта к субъекту (он обусловлен активностью субъекта).
1 (О методологии системных исследований см. В. Н. Садовский, Методологические проблемы исследования объектов, представляющих собой системы, "Социология в СССР", т. I, Изд-во "Мысль", 1965.)
И. Земан отмечает, что этот перепад не является простой аналогией термодинамического. Ведь, согласно термодинамике необратимых процессов, в открытой системе (а именно открытой системой и является система научного знания) возможен только поток отрицательной энтропии со стороны окружающей эту систему среды. В открытых системах изменение энтропии складывается из двух членов: diS - изменения энтропии за счет внутренних необратимых процессов и deS - изменения энтропии за счет внешних процессов. Если diS ≥ 0, то deS может быть отрицательным, и тогда общая энтропия системы может стать отрицательной, если |deS|>|diS|. Между тем в процессе познания поток отрицательной энтропии (то есть информации) направлен не только внутрь системы, но и из нее. А это уже говорит о том, что информационные процессы в познании отличны от информационных (термодинамических) процессов, наблюдаемых в неживой природе и хорошо описываемых аппаратом термодинамики открытых систем.
В работе И. Земана рассматриваются попытки применения термодинамики открытых систем к различным материальным системам. Нам хотелось бы обратить внимание на то, что возможность применения закономерностей термодинамики открытых систем к живому веществу является в настоящее время дискуссионной. В частности, отмечается, что упомянутые закономерности справедливы лишь для характеристики живых существ, когда они находятся в стационарном, устойчивом состоянии (то есть когда изменения во времени внешнего и внутреннего потоков энтропии равны по величине, но противоположны по знаку), но нарушаются в стадиях размножения, эмбриогенеза и филогенетического развития1. В частности, в стадии эмбриогенеза, как полагает К. С. Тринчер, оказывается неприменимой одна из основных теорем термодинамики открытых систем - теорема Пригожина.
1 (См. К. С. Тpинчер, Биология и информация. Элементы биологической термодинамики, Изд-во "Наука", 1965, а также дискуссию в журнале "Вопросы философия", № 9, 1965.)
Предполагаемые отличия информационных процессов в неживой природе, живом веществе и в общественном познании говорят о реальности не только общих, но и специфических теоретико-информационных закономерностей в качественно различных формах движения материи. Разумеется, как общие, так и специфические черты информационных процессов действительности лишь начинают изучаться и здесь еще многое предстоит узнать.
Особый интерес представляет изучение психологических информационных процессов, так как они являются в отличие от информационных процессов в кибернетических машинах и в природе познавательными. Естественно поэтому, что И. Земан включил в свою книгу специальную главу, посвященную обсуждению применения теории информации в психологических исследованиях. Читателям, желающим познакомиться с последними работами по тематике этой главы, можно порекомендовать ряд статей советских ученых-психологов1.
1 (См. А. Н. Леонтьев, Е. П. Кpинчик, Некоторые особенности процесса переработки информации человеком; E. H. Соколов, О моделирующих свойствах нервной системы; Е. И. Бойко, Моделирование функций мозга и высшая нейродинамика; А. В. Напалков, Кибернетика и пути изучения мозга (сб. "Кибернетика, мышление, жизнь", Изд-во "Мысль", 1964); Л. В. Фаткин, Общие понятия теории информации и их применение в психологии и психофизиологии; П. И. Зинченко, П. Б. Невельский, Н. И. Рыжкова, В. П. Сологуб, Вопросы психологии памяти и теория информации (сб. "Инженерная психология", Изд-во МГУ, 1964).)
В заключение нам хотелось бы обратить внимание на интересные, но дискуссионные идеи И. Земана о взаимосвязи информации и такого метрического свойства времени, как длительность. И. Земан отмечает, что с развитием человеческого познания увеличивается количество информации и ускоряются темпы ее накопления. Действительно, как показали исследования, рост количества информации в познании подчиняется экспоненциальному закону. На возможность такого развития науки указал еще Ф. Энгельс. В 1844 году Ф. Энгельс отмечал, что: "Наука движется вперед пропорционально массе знаний, унаследованных ею от предшествующего поколения1". Статистический анализ подтвердил экспоненциальный характер развития массы знаний, если под массой знаний иметь в виду количество информации2, заключенное в книгах, журналах и тому подобных информационных объектах, представляющих собой как бы часть общественной памяти. Подсчитано, что в мире сейчас около 75 - 770 млн. подобных объектов, хранящих информацию знания, причем они содержат около 4,6·1014 - 4,6·1015 битов. Среди этого количества информации (увеличивающейся примерно на 3% каждый год) некоторая часть составляет так называемую научную информацию. Под научной информацией понимается информация, полученная в процессе познания, отражающая объективные факты и закономерности мира в системе точных понятий, дающих возможность предвидения и преобразования действительности в интересах общества. Накопление научной информации приводит к тому, что темпы развития науки ускоряются. Причем этот закон прослеживается еще со времен Коперника и Ньютона, то есть после отвержения геоцентрической картины мира и создания классической механики.
1 (К. Маркс и Ф. Энгельс, Соч., т. 1, стр. 568.)
2 (Тенденцию экспоненциального роста обнаруживают численность научных работников, количество выпускаемой литературы, расходы на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы и т. д. (см. А. И. Михайлов, В. И. Черный, Р. С. Гиляревский, Основы научной информации, Изд-во "Наука", 1965, стр. 22 - 32). Однако упомянутые количественные характеристики могут замедлить темпы своего развития, и лишь количество научной информации не обнаруживает тенденции отклонения от экспоненциального роста.)
И. Земан выдвигает гипотезу о том, что время в познании благодаря аккумуляции информации начинает течь все медленнее и медленнее, то есть длительность, времени изменяется по мере роста научной информации в том же направлении, как это изменялось бы в ракете по мере возрастания ее скорости.
Это новая гипотеза, и ее следует рассмотреть подробнее. Согласно специальной теории относительности, собственное время объекта dt1, движущегося со скоростью υ. относительно некоторой инерциальной системы отсчета (с собственным временем dt2), замедляется при приближении υ к скорости света с. Это выражается формулой
где dt1 становится все меньше и меньше, чем dt2 при υ→c. Поэтому одно и то же расстояние релятивистская ракета пройдет за меньшее собственное время, чем обычная, нерелятивистская ракета. Это соответствует замедлению длительности времени в релятивистской ракете относительно длительности времени нерелятивистской.
Можно ли понятие замедления времени обобщить, не указывая причину этого замедления? Поскольку мы пока знаем лишь релятивистское замедление времени, то, чтобы составить общее понятие о замедлении времени, необходимо обобщить известное замедление времени, по возможности абстрагируясь от его причины. Нам придется построить аналогию релятивистскому замедлению времени. Один из вариантов этой аналогии мог бы выглядеть, по-видимому, следующим образом.
Если в двух различных системах аналогичные результаты достигаются за различное собственное время, причем в первой системе за dt1, а во второй системе за dt2 и dt1 < dt2, то можно было бы говорить о замедлении времени в первой системе по отношению к собственному времени второй системы. Замедление времени в первой системе равносильно увеличению темпов достижения данного результата по отношению к темпам во второй системе. Таким образом, ускорение темпов было бы связано с замедлением, а замедление темпов связано с ускорением времени.
Понимание замедления времени сложилось под влиянием теории относительности и теории тяготения А. Эйнштейна. Других теорий, где использовалась бы концепция изменения течения времени, практически еще нет. Правда, некоторые факты все же свидетельствуют о возможности построения таких теорий, в частности на материале биологии.
Обсуждая проблемы биологического изменения времени, И. Земан останавливается, в частности, на работах Л. дю Нуйи и Г. Бакмана. Необходимо также отметить, что гипотезу биологического времени высказывали в СССР В. И. Вернадский и А. А. Ухтомский. В последние годы интересные соображения о специфике биологического пространства и свойствах времени были опубликованы Ю. А. Урманцевым и Ю. П. Трусовым1.
1 (См. Ю. А. Уpманцев, Ю. П. Трусов, О специфике пространственных форм и отношений в живой природе, "Вопросы философии", № 8, 1958; О свойствах времени, "Вопросы философии", № 5, 1961.)
Изменение течения времени в эмбриогенезе человека и в филогенетическом развитии животного мира в действительности наблюдается. Например, существующее изменение течения времени в эмбриогенезе составляет астрономическую цифру 109! Эту цифру легко получить, если учесть, что развитие организмов шло примерно 3·109 лет (филогенез), а развитие зародыша до рождения длится всего около года (эмбриогенез). Но именно в эмбриогенезе человека в какой-то мере отражается, повторяется (во всяком случае, в информационном аспекте) филогенетическое (историческое) развитие живых существ, длившееся миллиарды лет, начиная с появления одноклеточных. Для развивающегося организма в стадии эмбриогенеза изменение времени достигает, следовательно, 109 и более. Но в филогенезе и эмбриогенезе происходит накопление информации, подчиняющееся, как показал К. С. Тринчер1, экспоненциальному закону. Причем примерно за 3·109 лет в филогенезе произошло колоссальное накопление информации, начиная от примерно 1011 битов (для одноклеточных организмов) до примерно 1025 битов (для организма взрослого человека) на молекулярном уровне (по предварительным расчетам С. М. Данкова и Г. Кастлера2).
1 (См. К. С Тpинчер, Биология и информация. Элементы биологической термодинамики, Изд-во "Наука", 1965.)
2 (См. S. M. Danсоff, H. Quastler, The Information Content and Error Rate of Living Things, в: "Essays on the Use Information Theory in Biology", Urbana, 1953.)
Реальное существование качественно отличного от физического биологического времени, зависящего от информационного содержания, привело бы к новым типам инвариантности. Как мы упоминали, самый простейший тип инвариантности связан с неизменностью законов механики относительно преобразований Галилея, следующий тип инвариантности - с неизменностью законов механики (физики) относительно преобразований Лоренца и т. д. Именно появление лоренцинвариантности связано с релятивистским замедлением времени. Но если биологическое время зависело бы от организации живого существа по сравнению с организацией физического объекта, то математизирующаяся биология должна будет установить новый тип инвариантности, отличный от известных типов (геометрических и динамических) физической симметрии законов.
В книге И. Земана выдвигается новая причина неравномерной длительности времени - изменение информационного содержания систем и, в частности, системы научного знания. Речь идет уже об информационном и в данном случае гносеологическом замедлении времени. Если релятивистское замедление времени вызывалось движением систем без изменения их информационного содержания, то информационное изменение длительности времени связано с процессами развития. Накопление информации в системе научного знания идет также по экспоненте и значительно более высокими темпами, чем в филогенезе животных. Увязав прогрессивное развитие с накоплением информации, как это правильно сделано в книге И. Земана, а регрессивное развитие - с уменьшением количества информации, можно выдвинуть следующую гипотезу. В процессах прогрессивного развития (или восходящей ветви развития) происходит замедление времени по отношению к системам менее развитым, а в процессах нисходящей ветви развития (регресс) имеют место противоположные тенденции изменения длительности времени.
Вывод о возможном замедлении времени в зависимости от информационных процессов в системах, по-видимому, был бы не менее фундаментален, чем открытие релятивистского замедления времени. Однако в отличие от последнего он еще слабо аргументирован. Для того чтобы доказать или опровергнуть его, потребуется еще значительная работа. В книге И. Земана проблема замедления времени в зависимости от количества информации находится, несомненно, еще в стадии постановки.
Какая-то аналогия между релятивистским замедлением и изменением времени в процессе познания конечно, существует. И. Земан эту аналогию пытается выявить, полагая новое изменение темпа времени. В закономерностях процесса познания есть аналогия закономерностям изменения энтропии термодинамики открытых систем, но, как показано в книге, здесь нет полного тождества (да и не может быть). По-видимому, так же обстоит дело и с аналогией релятивистскому замедлению времени. Скорее всего, можно говорить об увеличении темпов развития с увеличением количества информации - это установленный, проверенный факт. Но можно ли трактовать это ускорение темпов в развитии как замедление времени - это, на наш взгляд, вопрос дискуссионный.
Как видим, использование концепции разнообразия, термодинамических и релятивистских аналогий (а в книге и еще ряда других) позволяет И. Земану поставить оригинальные проблемы. Некоторые из них носят дискуссионный характер и, несомненно, найдут отклик в нашей печати. Можно надеяться, что перевод книги И. Земана, содержащей интересный материал для обсуждения, будет с пользой прочитан широким кругом читателей и будет стимулировать появление работ советских авторов по применению теории информации в гносеологии и в других разделах философской науки.