Но, с другой стороны, не меньший теоретический интерес представляет проблема изучения структуры модели, выполняю-
40П. Косса. Кибернетика. ИЛ, М., 1958, стр. HI—118.
41См. там же, стр. 120.
8 В. А. Штофф ИЗ
щей функции, аналогичные функциям оригинала, для суждения о структурных особенностях оригинала, для более глубокого познания сущности процессов, лежащих в основе поведения моделируемого объекта. Несмотря на отсутствие однозначной зависимости функций от структур и жесткой связи между ними, все же известная взаимосвязь между ними имеется. Например, наличие каналов обратной связи, по. которым циркулирует информация, является необходимым структурным условием всех систем, выполняющих функции саморегулирования. Поэтому экспериментальное изучение кибернетических моделей позволяет сделать некоторые выводы о характере обратных связей в моделируемых системах самого различного типа.
На эту сторону кибернетического эксперимента обратили внимание акад. С. Л. Соболев и проф. А. А. Ляпунов, рассматривая моделирование биологических процессов (например, поведения животных в устройствах типа электронных «черепах»). Они отметили, что «оно позволяет проверить степень полноты описания изучаемого явления. Если описание явления составлено и приведено к форме алгоритма и этот алгоритм запрограммирован и вложен в машину, то мы получаем возможность, экспериментируя с этой машиной, выяснить, как должно вести себя животное при тех или иных условиях».42
Существует связь между структурой и функцией (поведением) в определенном диапазоне возможностей. При аналогичности функций модели и объекта, зная структуру модели, можно относительно структуры оригинала делать выводы различной степени достоверности. В тех случаях, когда речь идет о таких структурных особенностях, которые определяются законами управления и поэтому являются необходимыми для обеспечения функционирования любых кибернетических систем, выводы должны обладать максимальной достоверностью. Это такие структурные элементы, как каналы обратной связи, устройства, воспринимающие, перерабатывающие и хранящие информацию, и т. п. Примером таких выводов может служить заключение, сделанное на основе экспериментального изучения кибернетических моделей, о том, что для обеспечения приспособительной эволюции необходимы две линии светзи между биогеоценозом и популяцией: прямой, передающей управляющие сигналы от биогеоценоза к популяции, и обратной, передающей в биогеоценоз информацию о действительном состоянии популяций.43
Выводы же, касающиеся конструктивных особенностей, структуры, материала, природы самих этих элементов, не имеют при-
42Философские проблемы современного естествознания. Труды Все союзного совещания. Изд. АН СССР, М., 1959, стр. 251.
1960,
43См.: И. И. Ш м а л ь г а у з е н. Основы эволюционного процесса в свете кибернетики. Сб. «Проблемы кибернетики», вып. 4, ML,
стр. 127 и ел,
нудительного характера, отличаясь определенной степенью вероятности, например выводы о дискретном характере генетической информации (подтвержденные биохимическими исследованиями роли нуклеиновых кислот как носителей наследственной информации) или о характере передачи и преобразования информации в нервных путях по принципу «все или ничего» и т. п.
Наконец, могут быть получены выводы, противоречащие законам управления (не говоря уже о других законах природы), которые позволяют судить о невозможности того или иного явления (отрицательные выводы). Из основных принципов кибернетики, в частности, следует, что получение какой-либо информации невозможно без наличия сигнала вполне определенной физической, материальной природы. И всякие явления, о которых говорят как о существующих, но которые не отвечают принципу материальной природы сигнала, несущего информацию, невозможны, как невозможны вечные двигатели в силу несовместимости их с законом сохранения энергии. В этом отношении кибернетические модели могли бы служить важным. экспериментальным средством исследования телепатии, которая в своих далеко идущих гипотезах вступает в противоречие с законами природы, с законами управления, с принципами теории информации.
Все это говорит о том значении, которое приобретают кибернетические модели для экспериментального исследования объектов разнообразной физической природы. Хотя сходство кибернетических моделей с соответствующими объектами устанавливается более сложными путями и хотя при проведении аналогии между моделью и объектом необходимо учитывать проблему о диалектическом соотношении структуры и функций, избегая всякого упрощенчества, тем не менее кибернетическое моделирование является не только важным средством экспериментального исследования, позволяющим преодолеть некоторые ограниченные возможности обычных экспериментов, но и в известном смысле универсальным средством. Кибернетическое моделирование в рамках своих возможностей, определяемых общим характером законов управления, проникает в разнообразные сферы действительности и является специфической формой экспериментальной практики не только в технической, но и в биологической и социальной науках.
8*
Глава 4
МОДЕЛЬ КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОТРАЖЕНИЯ
Как было отмечено выше, материалистическая гносеология исходит из того, что модель является одной из форм дознания, специфическим средством отображения материального мира человеком. Разумеется, специфика этой формы познания во многом определяется характером моделей, т. е. зависит от того, с каким видом моделей имеет дело познающий субъект, пользуется ли он материальными или идеальными, мысленными моделями, образными или знаковыми, применяет ли он их в математике или химии, логике или социологии.
Но при всем разнообразии моделей они все служат делу отображения внешнего мира в сознании людей, будучи либо своеобразной формой отражения, либо средствам отражения.1 Поэтому одной из важнейших гносеологических функций моделей, как материальных, так и идеальных, является их отражательная функция.
Понятие отражения в философии и естественнных науках. Отражение и информация. Отражение и изоморфизм
Прежде чем выяснить, как названная функция выполняется различными моделями и благодаря каким их свойствам она
1 В настоящей работе мы не делаем различия между терминами «отражение» и «отображение», что предлагает Б. С. Украинцев (ВФ, 1962, № 2, стр. 64). Его предложение следует считать, вообще говоря, разумным, поскольку термином «отражение» закрепляется смысл, в котором отражение понимается в физике как некоторых! вид взаимодействия, а «отображение» фиксирует философско-гносеологическое значение этого термина. Однако мы не воспользуемся этим предложением только лишь потому, что в этом нет необходимости, так как физическое отражение здесь не будет рассматриваться, а в гносеологии принято считать значение этих терминов в основном одинаковым.
выполняется, необходимо уточнить само понятие отражения. Необходимость этого уточнения определяется не только важностью данной исходной гносеологической категории, но и тем, что термин «отражение» употребляется в философии, логике, математике и частных науках не всегда однозначно. Эта неоднозначность должна быть выявлена, чтобы устранить возможные ошибки и недоразумения.
Исследованию понятия отражения в гносеологическом плане посвящена довольно обширная литература,2 в которой признается основополагающее значение для разработки данной проблемы положения В. И. Ленина об отражении как о свойстве всей материи. По-видимому, наиболее перспективным является то направление, которое на основе сближения понятий «отражение» и «информация» идет по пути использования данных теории информации и вообще кибернетики для конкретизации, уточнения и раскрытия глубокого философского значения ленинской идеи об отражении как атрибуте материи.
Как известно, В. И. Ленин, выступая против, идеалистического отрыва сознания от материи, а также критикуя вульгарных материалистов, пытавшихся «выводить ощущение из движения материи или сводить к движению материи», выдвинул свое знаменитое предположение о существовании в «фундаменте самого здания материи» способности, сходной с ощущением.3 Ленин полагал, что исследование этого свойства даст возможность объяснить, «каким образом связывается материя, якобы не ощущающая вовсе, с материей, из тех же атомов (или электронов) составленной и в то же время обладающей ясно выраженной способностью ощущения».4 При этом он исходил из того, что искомое объяснение можно найти, предположив у материи наличие, кроме движения, но на его основе, еще одного атрибута — отражения. В то время как некоторые материалисты хотели атрибутизировать
2 См.: Б. С. Украинцев. 1) О сущности элементарного отображе ния. ВФ, 1960, № 2; 2) Информация и отражение. ВФ, 1963, № 2; 3) О возможностях кибернетики в свете свойства отображения материи. Сб. «Философские вопросы кибернетики», Соцэкгиз, М., 1963; М. Б. Н о- в и к. Кибернетика — философские и социологические проблемы. М., 1963; В. С. Тюхтин. 1) О сущности отражения. ВФ, 1962, № 5; 2) О природе образа. Изд. «Высшая школа», М., 1963; Л. М. Веккер. Восприятие и основы его моделирования. Изд. ЛГУ, 1964, и др. Работа Т. Павлова «Теория отражения» (изд. 2, ИЛ, М., 1949), в которой раз рабатываются упомянутые положения об отражении как свойстве мате рии, в настоящее время в значительной степени згстаРелапо своему естественнонаучному материалу. Что же касается такиз*» работ, как на пример книга А. И. Рякина «Об отражении как общем свойстве всей ма терии» (Калужское книжн. изд., 1958), то мы не можем не выразить к ним своего отрицательного отношения, поскольку в них проводится линия на отождествление отражения с взаимодействием.
3 См.: В. И. Ленин, Поли. собр. соч., т. 18, стр. 41, 39—40.
4 Там же, стр. 40.
отражение в его высших формах (Спиноза — мышление, Дидро — чувствительность), Ленин подошел к решению вопроса иначе. Он предположил, что психические формы отражения представляют собой развитие и усложнение общего всел! формам материи свойства отражения. Наиболее отчетливо эта идея сформулирована в его полемике с К. Пирсоном. В ответ на заявление последнего, направленное против некоторых представителей старого материализма: «...нелогично утверждать, что вся материя сознательна», Ленин говорит: «... но логично предположить, что вся материя обладает свойствам, по существу родственным с ощущением, свойством отражения».5
Ленинское положение об отражении как общем свойстве всей материи является ключом к пониманию различных форм отражения, начиная от элементарных, кончая более сложными формами, характерными для человеческого познания. Вообще говоря, проб-
^лема отражения в философском рассмотрении имеет два аспекта — онтологический, состоящий в рассмотрении отражения как свой- ства, атрибута материи, и гносеологический, состоящий в истолко- вании познания как отражения, т. е. выяснении специфики тех форм отражения, которые присущи человеческому сознанию.
-Разумеется, оба эти аспекта тесно взаимосвязаны и в конкретных случаях переплетаются друг с другом, ибо без рассмотрения сущности отображения вообще как свойства материи невозможно понять и природу познавательных форм отражения.
В этой связи следует обратить внимание на допускаемую иногда ошибку, состоящую в сведении гносеологического к психологическому, т. е. тому, что содержится в сознании и только в сознании. Такое сведение является результатом слишком узкого и одностороннего понимания познания как деятельности только духовной, ограниченной только областью созерцания, представления, мысли, т. е. областью психического. Между тем познание не есть только деятельность психическая, протекающая только в сфере явлений сознания. Познание есть двуединая теоретическая и практическая деятельность, включающая активное воздействие на внешний мир, оперирование не только мысленными образами, но и материальными средствами, орудиями и формами отражения действительности. Поэтому познание и сознание, гносеологическое и психологическое не одно и то же. Следовательно, и гносеологическое отражение нельзя сводить к психологическому, первое значительно шире и не ограничивается областью психических образов. Под гносеологическим отражением мы будем
. иметь в виду совокупность всех видов отражения действительности, как запечатленных в сознании человека, так и воплощенных в других формах, но обязательно выражающих достигнутый уровень познания и знания объективного мира. Это разъяснение
5 Там же, стр. 91. 118
является чрезвычайно существенным для понимания отражательной функции моделей.
Рассматривая сущность отражения в гносеологическом аспекте, нужно, однако, иметь в виду и онтологическую сторону этого процесса. Следует признать совершенно правильной критику в адрес тех авторов, которые в своих попытках разработать идею В. И. Ленина об атрибутивности отражения, отождествляют последнее с взаимодействием. Хотя отражение не может быть осуществлено без взаимодействия, т. е. без материального движения и воздействия одной системы на другую, но сам акт этого воздействия не есть еще отражение; попытки же свести отражение к взаимодействию следует, рассматривать как рецидивы вульгарного материализма, порожденные главным образом непониманием природы, специфики самого отражения.6 Отражение начинается там и тогда, где и когда имеются перенос структуры и сохранение структуры отражаемого в структуре отражающего, причем, под структурой здесь имеется в виду совокупность отношений (в том числе и временных) между элементами или состояниями системы.7 Такой подход к сущности отражения, содержащийся в работах М. Корнфорта, Б. С. Украинцева, И. Б. Новика, В. С. Тюхтина, В. М. Веккера, с нашей точки зрения, является единственно правильным.
Анализ элементарного отражения или отображения позволяет выделить основные признаки, существенные и характерные для всякого отражения: 1) первичность отображаемого (объекта) по отношению к отображенному (образу); 2) наличие реального взаимодействия, следовательно, материального воздействия одной материальной системы на другую в качестве необходимого условия; 3) сохранение в измененной или переработанной форме структуры отражаемого в структуре отражающего.8
6 См., например, вышеупомянутую книгу А. И. Рякина об отраже нии как общем свойстве всей материи. Автор доходит до субстанциали- защш не только отражения, но и взаимодействия, утверждая, что отра жение — это взаимодействие, а «взаимодействие есть субстанция» (стр. 83).
7 См.: В. И. С в и д е р с к и й. О диалектике элементов и структуры. Соцэкгиз, М., 1962.
8 Представляется в общем приемлемым предложенное Б. С. Украин- цевым следующее определение элементарного отражения: «Элементар ным отображением будет такой процесс, когда в результате воздействия одной материальной системы на другую особенности процессов в первой системе будут воспроизводиться в иной форме в особенностях процессов второй системы, причем форма этого воспроизведения, форма элементар ного отображения будет определяться отображающей системой, а содер жание отображения, вариация изменения отображающей системы — ото бражаемой системой» (Б. С. Украинцев. О возможностях кибернетики в свете свойства отображения материи, стр. 117). Однако недостатком этого определения является неуточненность в этом контексте понятии «форма» и «содержание».
Эти три признака нам представляются необходимыми и достаточными для характеристики отражения в гносеологическом плане и в его высших формах, свойственных человеческому сознанию и познанию. Первый признак есть условие всякого гносеологического отношения, понимаемого в материалистическом смысле и имеющего определяющее значение для высших форм отражения. «Наши ощущения, наше сознание, — подчеркивал В. И. Ленин этот важный момент, — есть лишь образ внешнего мира, и понятно само собою, что отображение не может существовать без отображаемого, но отображаемое существует независимо от отображающего».9 Второй признак говорит о тех объективных физических, физиологических и т. п., т. е. материально-энергетических условиях, которые обеспечивают реальную связь между отображаемым и отображенным. Третий признак есть характеристика собственно отражения как сходства структур. Он может получить свое дальнейшее уточнение в выработанных современной наукой понятиях информации и изоморфизма.
Вопрос об информации — тема специального исследования, и мы, разумеется, не можем здесь заняться этим исследованием, как бы оно ни было важно с точки зрения философского анализа новых научных понятий. Воспользуемся в наших целях некоторыми результатами, полученными в этой области в последнее время советскими и отдельными зарубежными философами.
Специально проблемой связи между информацией и отражением занимались И. Б. Новик,10 Б. С. Украинцев, Ф. П. Тара-сенков,11 Э. Кольман,12 Т. Павлов.13 Несмотря на известные расхождения в частностях, они показали, что информация есть мера упорядоченности, организованности, структурности материальных процессов и систем и мера сохранения этой упорядоченности, организованности, структурности при различных воздействиях одной системы на другую.
Это понимание информации находится в полном согласии с трактовкой этого понятия основоположниками кибернетики и теории информации. Работа философов-марксистов состояла в том, чтобы, сохранив естественнонаучное содержание понятия информации, дать ему правильное философское истолкование,
9 В. И. Л е н и н, Поли. собр. соч., т. 18, стр. 66.
10Кроме вышеупомянутой книги И. В, Новика, см. его же работы: О некоторых методологических вопросах кибернетики. Сб. «Кибернетику на службу коммунизму», М.—Л., 1961; «Негэнтропия и количество ин формации». ВФ, 1962, № 6; О моделировании сложных систем. М., 1965.
11Ф. П. Тарасенков. К определению понятия «информация» в кибернетике. ВФ, 1963, № 4.
12Э. Кольман. О философских и социальных проблемах киберне тики. Сб. «Философские вопросы кибернетики», Соцэкгиз, М., 1961.
13Т. Павлов. Теория на отражението в кибернетике. София, 1959.
пресечь всякую возможность идеалистических спекуляции в связи с этим новым понятием.
История возникновения, внедрения в научный обиход и дальнейшее развитие понятия информации таковы, что сначала развивалась количественная сторона, а качественная сторона ограничивалась на первых порах интуитивными представлениями об информации как о всевозможных сообщениях. Когда исследование количественной стороны понятия информации продвинулось достаточно далеко, в особенности благодаря работам Р. Хартли и главным образом К. Шеннона и его сотрудников, а также благодаря вкладу ученых, развивавших смежные области математических и физических исследований, когда было сформулировано понятие количества информации и найдены объективные методы его подсчета, тогда возникла задача более глубокого истолкования качественной стороны информации, выяснения фи-зическ'ого смысла этого понятия, его философского значения. Характерно, что не только количественная, но и качественная сторона понятия и теории информации разрабатывалась в тесной связи с развитием теории вероятности и статистической физики, и это наложило свой отпечаток не только на количественное понимание информации, но и на понимание ее природы, ее физического содержания и философского смысла.14
После того как Р. Хартли связал информацию с исключением возможностей (информация тем больше, чем больше при ее получении исключается возможностей) и на основе этой идеи указал, что количество информации пропорционально числу выборов и представляет собой меру неопределенности выбора из конечного числа возможностей,15 началось более глубокое осмысливание этого понятид.
Основой и исходным пунктом для более глубокого содержательного понимания природы информации явилось открытие К. Шенноном объективной меры количества информации. Преодолев свойственный Хартли психологический подход к решению проблемы устранения неопределенности выбора, Шеннон показал, что эта проблема имеет строгое математичекое решение в виде функции
14Подробный очерк истории понятий и теории информации содер жится в книге И. Б. Новика «Кибернетика...» (гд. II). См. также книгу Л. М. Веккера «Восприятие и основы его моделирования» (стр. 33—44), 1'Де дан интересный анализ соотношения между качественной и количе ственной сторонами информации.
15См.: Р. Хартли. Передача информации. Сб. «Теория информации и ее приложения», под ред. А. А. Харкевича, М., 1959, стр. И.
(где К — постоянная, определяющая единицу измерения), удовлетворяющей всем условиям уменьшения неопределенности исхода событий. Так как вид этой функции совпадает с выражением для энтропии в статистической физике, величину // часто также называют энтропией совокупности вероятностей р(.
Существует мнение, что шенноновская мера количества информации лишь случайным образом совпала с установленным Больцманом выражением для термодинамической энтропии и что, кроме чисто внешнего сходства, между этими двумя выражениями нет ничего общего.16 Но существует и противоположное мнение, что это совпадение не только не случайно, а выражает совпадение по содержанию информации с физической (в частности, термодинамической) энтропией с той только разницей, что «информация есть негэнтропия», т. е. величина, обратная по знаку энтропии.17 Негэнтропийный принцип информации, развиваемый Л. Бриллюэном, представляет собой попытку прямого отождествления информации с негэнтропией как выражением организованности определенной физической системы.
Очевидно, что первое мнение, как и вообще попытки ограничиться интуитивным представлением об информации и сосредоточить внимание на разработке чисто формальных аспектов теории информации, отказываясь от какого-либо качественного, структурного или содержательного истолкования этого понятия, не могут, конечно, удовлетворить философа. С другой стороны, попытки преодолеть ограниченность формалистического рассмотрения информации путем полного и безоговорочного отождествления ее с негэнтропией чреваты потерей всякой возможности понять информацию как категорию, отличную от энергии и не сводимую к ней, хотя с ней определенным образом связанную.
Неудовлетворенность формалистическим подходом к понятию информации, который характерен для математической теории связи, испытывают, впрочем, не только философы, но и представители основных направлений кибернетического синтеза, связанных с теорией автоматического регулирования, с кибернетическим моделированием сложных систем.
Преодоление формализма чисто количественного подхода к проблеме информации идет по разным путям семантического анализа информации и исследования проблемы ее ценности (работы Р. Карнапа, И. Бар-Хиллела и А. Харкевича), изучения информации как фактора управления, а также по пути вы-
16См., например: Теория передачи электрических сигналов при на личии помех. ИЛ, М., 1953, стр. 20—21 (примечание редактора Н. А. Же- пезнова).
17См.: Л. Бриллюэн. Наука и теория информации. Физматиздат, М., 1960.
яснения характера связи между информацией и энтропией, между информационной и физической энтропией.
Наибольшие результаты в этом направлении были достигнуты в рамках развития кибернетики и ее философского обобщения. Уже основоположники кибернетики, рассматривая информацию как фактор, как необходимое условие управления, понимали информацию с самого начала не формально, а содержательно, как выражение некоторой организованности, упорядоченности, циркулирующей по каналам связи кибернетических систем. Сопоставление понятий теории информации с понятиями и идеями термодинамики, статистической физики и теории вероятностей привело создателей кибернетики к пониманию природы информации как некоей объективной упорядоченности, организованности, структурности, а количества информации — как меры, или величины, выражающей степень этой упорядоченности. Таков смысл соответствующих высказываний Н. Винера. «Сигналы, — пишет он, — являются сами формой модели (pattern) и организации. В самом деле, группы сигналов, подобно группам состояний внешнего мира возможно трактовать как группы, обладающие энтропией. Как энтропия есть мера дезорганизации, так и передаваемая рядом сигналов информация является мерой организации. Действительно, передаваемую сигналом информацию возможно толковать по существу как отрицание ее энтропии и как отрицательный логарифм ее вероятности».18 И в другом месте: «Как количество информации в системе есть мера организованности системы, точно так же энтропия есть мера дезор-ганизованности системы; одно равно другому, взятому с обратным знаком».19
Анализ этих высказываний свидетельствует о том, что в них дано содержательное истолкование природы информации, выходящее за пределы чисто количественной ее трактовки. Смысл положений Винера об информации как мере организации сводится к тому, что содержание внешней среды входит в управляющую систему в виде организованного множества состояний сигнала и эта организация является образом (pattern), отображением источника этой информации. И именно благодаря тому, что информация, будучи выражением организованности, упорядоченности сигнала является вместе с тем образом источника, становится возможной адекватная реакция управляющей системы на внешнюю среду, т. е. управление.20
Таким образом, содержательное истолкование и качественная характеристика понятия информации заключаются в установлении относительной независимости информации от физической
Н. Винер. Кибернетика и общество. ИЛ, М,, 1958, стр. 34.
Н. Винер. Кибернетика. Изд. «Советское радио», М., 1958, стр. 23.
Ср.: П. М. В е к к е р, ук. соч., стр. 40—41.
природы сигнала и, следовательно, от природы энергии и отличия информации от физической энтропии. Сходство информации с физической энтропией ограничивается лишь вероятностным, статистическим характером процессов, для характеристики которых применяются соответствующие понятия. Это значит, что информация характеризует упорядоченность, организованность не непосредственно движения материи, а отражения, обеспечиваемого движением материи. Понятие информации выражает не ' только упорядоченность, организованность вообще, но упорядо-■ ченность и организованность отражения. Поэтому информация представляет собой такую организацию состояний ее носителя, которая отображает организацию состояний ее источника. Именно потому, что множество состояний сигнала или множество сигналов обладает организацией, ее можно толковать как отрицание энтропии, но не физической, а, так сказать, информационной энтропии.
С этой точки зрения едва ли можно согласиться со стремлением Л. Бриллюэна истолковать информацию как негэнтропию, отождествляемую им с отрицательной энтропией (N = —S).21 Негэнтропийный принцип информации как способ содержательного истолкования этого понятия страдает тем недостатком, что сводит информацию к способу определения качества энергии.22 «Изолированная система, — пишет Л. Бриллюэн,— обладает нег-энтропией, если она обнаруживает возможность совершения механической или электрической работы».23 Будучи характеристикой отражения, информация, конечно, связана с энергией, .•■ однако эта связь более сложна, чем она представляется с точки зрения негэнтропийного принципа. Связь информации с энергией состоит в том, что ее хранение, передача и пререработка невозможны без энергии и, следовательно, без материи. Но информация не определяется ни количеством, ни качеством энергии или вещества, затраченных на ее хранение или передачу. Одна и та же информация может быть передана по линии высокого напряжения или при помощи слабых токов, при помощи механической или химической энергии, зафиксирована чернилами на бумаге или высечена па камне. Поэтому Н. Винер и подчеркивал, что «информация есть информация, а не материя и не энергия».24 Эта формула, направленная против вульгарного материализма, или, по. выражению Винера, против «прежних материалистов», может породить иногда кое у кого ошибочное представление об информации как о чем-то нематериальном, т. е. духовном. На это уже другая крайность, правильно подверг-