Систематизация и связи

Философское творчество

Термины: 

информация

Повод для написания, связанные материалы: 

Н.Винер, Парменид и единица информации

Всем здравствуйте! Я новенький. Об информации.

Девиз. "Несмотря на широкое применение информации в жизни, нет её чёткого определения. Информация начинает приобретать фантастические свойства и действовать самостоятельно, превращаясь в некоего монстра, рождающего, поддерживающего и поглощающего всё живое".

Между тем, информация в технике уже давно производится, передаётся, принимается и измеряется. Единицей измерения количества информации является 1 бит.

Исходные положения. Н.Винер. Я – математик. «Как я уже говорил выше, Шеннон любит дискретное и сторонится непрерывного. Он рассматривает дискретные сообщения как последовательность во времени утвердительных и отрицательных ответов, и каждый выбор между «да» или «нет» считает элементом информации. В то же время я, занимаясь теорией непрерывной фильтрации и исходя из точек зрения, казавшихся вначале совершенно отличными от точки зрения Шеннона, пришел к весьма близкому определению единицы количества информации.»... «Наконец, все были согласны измерять количество информации числом ответов типа «да» или «нет» и в конце концов остановились на термине «двоичная единица» или «бит» 8 для обозначения этой единицы количества информации.»

Н.Винер. Кибернетика. «Чтобы подойти к технике связи с этой стороны, нам пришлось разрабатывать статистическую теорию количества информации. В этой теории за единицу количества информации принимается количество информации, передаваемое при одном выборе между равновероятными альтернативами. Такая мысль возникла почти одновременно v нескольких авторов, в том числе у статистика Р.А. Фишера, у д-ра Шеннона из Белловских телефонных лабораторий и у автора настоящей книги3. При этом Фишер исходил из классической [c.55] статистической теории, Шеннон – из проблемы кодирования информации, автор настоящей книги – из проблемы сообщения и шумов в электрических фильтрах. Следует, однако, отметить, что некоторые мои изыскания в этом направлении связаны с более ранней работой Колмогорова4 в России, хотя значительная часть моей работы была сделана до того, как я обратился к трудам русской школы.»

«Что же представляет собой эта информация и как она измеряется? Одной из простейших, наиболее элементарных форм информации является запись выбора между двумя равновероятными простыми альтернативами, например между гербом и решеткой при бросании монеты. Мы будем называть решением однократный выбор такого рода.»

«Если нужно передавать одну-единственную возможность, то лучше всего и легче всего это сделать тем, что не посылать вообще никакого сообщения.»

Существующее положение.

В электронной технике в качестве переносчика информации используется электрический потенциал или напряжение на сигнальном проводе относительно общего провода (корпуса или земли). Наличие напряжения принимается за логическую единицу (лог.1), отсутствие – за логический ноль (лог.0).

Присутствие лог.1 или лог.0 на одном сигнальном проводе и есть единица информации 1 бит. Если сигнальных проводов – 2, то будет 2 бита (2 единицы) информации, если проводов – 8, то 8 бит и так далее. Если сигнальный провод один, то в каждый момент времени (за исключением переходных процессов) на нём может присутствовать только одна единица информации (1 бит).

Если сигнальных проводов больше, чем один, то на них в каждый момент времени будет присутствовать больше одной единицы информации.

Таким образом, количество одномоментно передаваемой информации определяется только количеством проводов.

Несколько бит информации могут образовать слово или байт.

Не всякий набор битов может называться байтом (словом). Как и в любом языке, слово принадлежит своему сообществу. Так, одно и то же слово в разных областях знаний обозначает разные понятия. Например, стул означает сиденье, а в медицине совсем другое – процесс. Точно также и байт принадлежит только вполне определённой, конкретной группе проводов, передающих информацию для конкретного потребителя. Одновременно может передаваться неисчислимое нами количество информации, но оно состоит из множества отдельных слов, которые состоят из различного числа бит и передаются в самых различных направлениях.

На мой взгляд слишком легко и просто: может покритикуете? Это пока самое начало.

Последовательность и параллельность

Байт размером, например, 8 бит может быть передан по одному проводу последовательно во времени, для чего должен быть специальным образом сформирован, чтобы отличить один бит от другого и один байт от другого байта. Тот же байт размером 8 бит может быть передан по 8-и проводам параллельно во времени. Такие 8 проводов обычно называют 8-разрядной шиной. В устройствах электронно-вычислительной техники ЭВТ, в частности, компьютерах, чисто исторически сформировалось употребление 1-, 2-х, 4-х, 8-и, 16-и, 32-х и так далее –разрядных шин для передачи электрических сигналов. Теоретически можно сформировать шину с очень большим количеством разрядов. По такой огромно-разрядной шине можно передать практически мгновенно огромное количество информации, что давно используется в природе, например, при передаче изображения из глаза в мозг. Параллельная передача информации требует и параллельной её обработки другими устройствами (к примеру, матричного типа), нежели применяемыми сегодня процессорами. При этом ответ на поставленный вопрос получается практически мгновенно. То есть, ответ уже содержится в этой матрице и вызывается соответствующим кодом на её входе, в отличие от процессора, где ответ получается после обработки входных данных по соответствующей программе в течение какого-то необходимого времени.

В зависимости от производимой операции, например, вычисления синуса или степенной функции должна быть соответствующей и «начинка» матрицы. То есть, одна матрица выдаёт на выходе значения синуса, а другая – возведения в степень. Таким образом, исходный сигнал должен нести с собой и информацию (определённое состояние отдельной группы проводов, кодовое слово, код) для включения соответствующей матрицы для производства требуемой операции.

Другие носители

Разумеется, в качестве лог.1 и лог.0 могут быть выбраны и другие представители электричества: ток, мощность, свет, да и не только электричества, - хоть попугаи. Отвлечёмся от попугаев и примем в качестве лог.1 какой-нибудь простой объект, например, шар. Тогда, в качестве лог.0 будет выступать отсутствие шара. Впрочем, простота шара очень непроста. Таким образом, за единицу информации принимается наличие объекта (шара) или отсутствие объекта.

Наличие объекта Что значит наличие объекта? Как становится известным, что объект присутствует, есть, существует? Это становится известным в результате воздействия объекта на… нечто, которое может воспринять данное ему воздействие. У человека и животных этим нечто являются органы чувств совместно с мозгом. Растения тоже обладают чувствительностью. В неживой природе объект оставляет свои отпечатки в окружающих предметах, способных изменяться от воздействия этого объекта. Воздействие происходит физически, поэтому в какой-то мере изменяется и сам объект. Объект не будет изменяться, если не будут изменяться его свойства. Для этого энергичность (мощность, твёрдость, жёсткость, упругость) объекта должны быть намного больше, чем у среды, в которой он отражается. Среда отражения должна отразить, запечатлеть, сохранить на какое-то время свойства, форму объекта (шара). Представим наш шар висящим в пространстве и освещённым светом солнца. Свет представляет собой поток фотонов с самыми разными частотами или цветностью. Некоторые фотоны пройдут сквозь шар, другие задержатся внутри шара, а некоторые (полезные) отразятся и попадут в глаз наблюдателя, создавая картину шара. Поставим на пути света фильтр, пропускающий только полезные фотоны. Попадая на поверхность шара фотоны, согласно физическим законам, переизлучаются атомами шара. Количество атомов от этого не изменяется и не должна меняться энергетика атома, так как переизлучённый фотон в точности такой же, только меняет своё направление. Под вопросом (для меня) давление света. Если в результате давления света шар начнёт двигаться, то это будет говорить об изменении его энергичности. Кроме того, если фотон переизлучился, то в атоме шара остался старый (солнечный) фотон, а отсоединился собственный фотон шара. Отражение (отпечаток) шара не является самим шаром, но может иметь достаточный набор свойств, качеств, сведений о материале для воспроизведения этого шара в натуре (после введения этих сведений в соответствующее устройство для воспроизводства). В этом случае отражение можно назвать полным, а может даже и абсолютным. Речь идёт не об отражении света, а об образе шара.

Если наш шар существует, но не воздействует на наши чувствительные устройства (сенсоры, сенсорные устройства), то, естественно, мы его не воспринимаем и, более того, можем вообще не знать что это такое (вещь в себе). Воздействуя на наши чувствительные устройства впервые, объект создаёт своё отражение, формируя первичную единицу информации – назовём её так (единицу ли?).

Отсутствие объекта

Но что означает отсутствие объекта? Как становится известным, что объекта нет? Если наш шар отсутствует, то он не воздействует на приёмные устройства и не создаёт отражений. Если отражательная среда чиста и в ней нет отражения (образа) нашего шара, а последующие реальные отсутствия шара не создадут, очевидно, никаких отражений, то и сведения о шаре будут нулевыми.

Однако если в отражающей среде уже есть первичная единица информации о нашем шаре, то отсутствие шара будет замечено и будет сформирована единица информации об отсутствии объекта.

Получается два вида «незнания» объекта: 1 - объекта нет в данный момент и никогда не было и 2 - объекта нет в данный момент, но он был раньше. В первом случае информация об объекте отсутствует, потому что нет отражения (образа) объекта в отражательной среде (субъекте). Во втором случае информация об отсутствии объекта есть, так как в субъекте есть образ объекта, который был создан ранее присутствием объекта.

Оба случая не связаны между собой.

Вечное отсутствие объекта создаёт полную или абсолютную «непознаваемость» объекта. В самом деле, как можно познать объект, если его нет, не существует? Возможно создать искусственный образ (отражение) объекта, но в этом случае познавать будет нечего, потому что все элементы образа известны, познаны на сто процентов и процесс познания будет актуален лишь для совершенно стороннего субъекта (например, представителя другой цивилизации).

Во втором же случае объект есть, существует, но временно – в данный момент – отсутствует в данном месте. Существование объекта отмечено наличием его отражения, отпечатка, образа в отражательной среде, и даже если объект исчезнет навсегда, то для субъекта он будет лишь временно отсутствовать.

Для субъекта навсегда он исчезнет только с исчезновением образа объекта.

Уничтожение образа

При искусственном уничтожении образа возникает мнимое (субъективное) исчезновение объекта, но с первым появлением объекта в данный момент и в данном месте вновь создаётся образ этого объекта. Вновь созданный образ не будет отличаться от предыдущего, если объект не изменился за время своего отсутствия. Однако, единицы информации при этом не возникнет, так как образ объекта отсутствовал.

Естественное уничтожение образа происходит под влиянием окружающей среды, в которой существует субъект. Разрушение образа может происходить быстро или медленно и постепенно. В первом случае говорят о кратковременной памяти, во втором – о долговременной. При постепенном разрушении образ теряет малыми порциями (количествами) и при достижении определённого порога перестаёт стабильно (качественно) распознаваться объект.

Небольшой анализ наличия объекта

Аналогичным образом можно сформировать 2 случая наличия объекта: 1 - объект есть в данный момент, и был всегда и 2 - объект есть в данный момент и не в первый раз (в самом начале он был, а затем не был хотя бы однократно). А также 3: объект есть в данный момент, но раньше его никогда не было (появился впервые).

Первые два случая наличия объекта логически инверсны двум случаям отсутствия объекта.

Во втором случае наличие объекта является единицей информации, можно сказать, «по определению». Первоначальным (исходным, первичным) появлением (случай 3) объект оставил в субъекте своё отражение, по которому опознаётся следующее (случай 2) появление или не-появление (отсутствие) объекта.

Случаи 3 и 2 связаны между собой: без первичного отражения (образа объекта) не будет и опознаний следующих появлений (отсутствий) объекта. Но нет обратного действия: опознание может отсутствовать, а первичное появление и отражение может состояться.

В случае постоянного наличия объекта (первый случай наличия) в субъекте создано отражение, которое постоянно «заполнено» объектом, образуя нечто единое целое. И если в случае постоянного отсутствия объекта и, как следствие, его отражения отсутствует и информация, то при постоянном наличии объекта и его отражения логически напрашивается и постоянное присутствие информации. А это не очень понятно – постоянное присутствие информации – это сколько? Это одна единица информации или множество единиц информации? «Если нужно передавать одну-единственную возможность, то лучше всего и легче всего это сделать тем, что не посылать вообще никакого сообщения.»

Момент

Все рассуждения о наличии и отсутствии объекта связаны временем. Единица информации появляется в результате опознания объекта в настоящий момент (отрезок времени, стремящийся к нулю, а вернее – к кванту времени).

Исходным моментом приходится признать момент первичного появления объекта и/или создания его отражения (образа).

Если момент опознания был в прошлом, то говорить о появлении информации в настоящий момент не имеет смысла, так как опознание уже произошло и единица информации уже есть, она произвела своё действие, приведя (или не приведя) в движение другие цепочки логических состояний. В некоторых случаях эта единица (запись решения) информации может храниться в виде лог.1 (или лог.0?) в устройстве памяти практически неограниченно долго.

В настоящий же момент появляется другая единица информации, которая производит свои действия.

Количество информации определится количеством моментов опознания присутствия или отсутствия объекта с момента создания его образа.

Сам момент создания образа может и не быть отрезком времени, стремящимся к нулю, более того, он может происходить за много моментов, поэтапно, поэтому не может быть включён в определяемое количество информации. Однако это не лишает информативности сам образ. Количество информации в образе – отдельная тема, основанная на определении единицы информации.

Образ может быть создан (скопирован) из другого образа или синтезирован искусственно «с заранее заданными свойствами», но в этом случае необходимо синтезировать и объект с такими же свойствами, чтобы существовал предмет опознания.

Субъективность Единицы информации

Прежде чем начать определение единицы информации, легче спросить: а без чего этой единицы не будет?

В формировании единицы информации участвуют объект, существующий в окружающем мире, и его образ, также существующий в этом же мире, но в специфической отражательной среде (в устройстве памяти).

Как показано ранее, этой единицы однозначно не будет без образа объекта, потому что объект опознаётся по образу.

Поставим образ на место и уберём объект: единица информации будет, потому что с помощью образа будет опознано отсутствие объекта.

Поставим объект на место: единица информации также будет, потому что с помощью образа будет опознано наличие объекта.

Напрашивается интересный вывод: если образ объекта есть, то в любом случае (с объектом или без него) есть и единица информации.

Истинность и ложность единицы информации

Здесь включается в работу другое условие: вид отсутствия объекта.

Если объект отсутствует только в данный момент, а раньше он был, то эта единица информации объективная (истинная).

Если же в данный момент объект отсутствует и его никогда не было раньше, то эта единица информации субъективная (ложная), потому что образ объекта в этом случае сформирован искусственно, без участия объекта. Единицу информации можно в этом случае назвать мнимой. Отсутствие же объекта мнимым не является: его нет реально. Конечно, можно возразить: если объекта нет и его никогда не было, то откуда мы узнали, что его нет?

Новая философская энциклопедия. Парменид. Теоретически мыслимы

два «пути поиска» (метода познания): 1 ) допустить, что нечто

«есть и не может не быть»; 2) допустить, что нечто «не есть и по

необходимости должно не быть». Первый из них — путь

убеждения и истины, второй должен быть сразу отброшен как

«совершенно непознаваемый», ибо «то, чего нет, нельзя ни

познать, ни высказать» (фр. В 2): отрицание существования

чего-либо предполагает знание о нем и тем самым — его

реальность. Так выводится тождество бытия и мышления:

«мыслить и быть — одно и то же» (фр. В 3), «одно и то же

мышление и то, о чем мысль» (фр. В 8, 34). Мысль никогда

не может быть пустой («без сущего»); ее полноте должна соответствовать «наполненность» сущим универсума: пустота

(«несущее», «то, чего нет») — невозможна (фр. В 4). Кроме двух

альтернативных «путей поиска» есть еще один, запрещаемый

юноше, путь, по которому блуждают невежественные

«смертные о двух головах», полагающие, что нечто может «быть

и не быть» одновременно, — вероятно, это и есть «путь

мнения», соответствующий чувственному опыту (фр. В 6). Не

доверяя ни зрению, ни слуху, юноша должен с помощью одного

только «рассудка» (логоса) рассудить «многоспорную» (т. е.

диалектическую) аргументацию Правды и признать

единственно верным путь «есть». Из этого «есть» с

необходимостью выводятся все характеристики истинно сущего: оно «не

возникло, не уничтожимо, целокупно, единственно,

неподвижно и нескончаемо (во времени)» (В 8,4—5). О нем нельзя

сказать «было» или «будет», «т. к. теперь оно есть все вместе,

одно, сплошное» (В 8, 5—6). Оно «неделимо» и совершенно

однородно (В 8,22), т. к. признание неоднородности или

дискретности потребовало бы допущения пустоты («того, чего

нет»), оно вечно пребывает на одном и том же месте (В 8, 29),

«ни в чем не нуждается» (В 8, 33), лишено чувственных

качеств и любых процесов изменения (В 8, 40—41) и, наконец,

заключено Судьбой (Мойрой; она же Необходимость-Ананке

и Правда-Дике) в границы идеальной «сферы» (при этом

употребляется слово «онкос» — «глыба, масса»), «повсюду

уравновешенной от центра» (В 8,43—44).

У Парменида нет пустого пространства. Если мы говорим, что чего-то не существует, то уже предполагаем именно это несуществующее, а значит оно существует. Этот парадокс или неопределённость разрешается тем, что образ создан искусственно в среде отражения, а единица информации, полученная по запросу момента (отсутствие объекта) – ложная или мнимая. Моментом опрашивается состояние объективной среды на предмет наличия объекта или сигнала от объекта.

Объективность и ложность единицы информации в устройствах ЭВТ

Это состояние может быть представлено в виде провода, подключённого к устройству опознания (ключу на входе устройства сравнения), а на другом конце провода источник отсутствует. Мы физически не можем использовать в качестве эталона то, чего нет в природе: электрическая сила, сила гравитации, излучение – всё это есть в природе, иначе наше устройство опознания не работает – оно состоит из физических, реальных элементов, и из этой массы реальных устройств и создаётся (создана) отражательная (субъективная) среда. Устройству опознания безразлично – подключён источник к другому концу провода или нет, оно реагирует на наличие или отсутствие напряжения и выдаёт соответствующее решение. В конечном итоге, на этот провод (удочку) может произойти наводка физического (электрического) напряжения окружающей среды, которое будет воспринято как наличие объекта. Устройство опознания выдаст единицу информации по запросу момента в любом случае, но не определит её истинность или ложность. Ложность этой единицы информации определится знанием факта отсутствия источника, которое будет существовать на другом уровне, а не на уровне устройства опознания. В этом случае запрос по моменту должен отсутствовать (блокирование ложной единицы информации). А знание ложности априорно (известно до опыта). Обычно к другому концу провода источник подключён всегда, но он может быть выключен. При выключении передаётся кодовое слово, которое устанавливает приёмник в дежурный приём (все сигналы воспринимаются как ложные) и только после приёма другого кодового слова приёмник становится в работу. Сигнал включения и выключения может передаваться и по отдельному проводу.

Субъективность и ложность единицы информации в отражательной среде

Если моментом будет опрошена субъективная среда, где этот искусственный образ создан, то аналогично может быть получен как положительный ответ (при наличии образа или сигнала от него), так и отрицательный – при отсутствии, то есть, одна единица информации. Но эта единица будет субъективной. Совершенно ложной её назвать нельзя, потому что образ существует, хотя и в отражательной среде. Но и реальной её не назовёшь, поскольку момент не был направлен на интересующий объект, находящийся вне субъективной среды.

Допустим, что при искусственно созданном образе (без участия объекта) имеется в наличии и объект. Какой считать полученную единицу информации: истинной или ложной? Объект в наличии, реален и если опознание произошло, то и единица информации истинная.

Единица информации будет достоверной (истинной), если образ объекта сформирован естественным отражением объекта.

При искусственном формировании образа возникает неопределённость в истинности будущей информации. Эта неопределённость снимается только появлением реального объекта (хотя бы однократно). Говоря другими словами, теория (искусственный образ объекта) проверяется только практикой (наличием реального объекта). Единицы информации, полученные при этом и после этого, становятся истинными в отличие от предыдущих ложных, полученных при отсутствии объекта.

1.При естественно сформированном образе единица информации достоверна сразу при ответе на запрос момента.

2.При искусственном образе единица информация становится достоверной после прихода положительного ответа (наличие объекта) на запрос момента.

Опознание в устройствах ЭВТ

А если опознание не произошло? А что означает: опознание произошло или не произошло?

Объект

В качестве объекта (поступающего из линии связи от источника) в ЭВТ принят электрический потенциал определённой величины: лог.1. Этот электрический потенциал физически создаётся «нагнетанием» определённого количества электронов в проводник: чем больше электронов, тем больше заряд и потенциал. Впрочем, положительный потенциал создаётся «откачкой» электронов и характеризуется появлением не-электронного (положительного) потенциала.

При малых потенциалах устройство ЭВТ не реагирует и воспринимает малые величины как лог.0. После прохождения в росте потенциала какого-то порога устройство ЭВТ реагирует и воспринимает как лог.1. В зависимости от внутренней организации устройства оно может транслировать эти уровни в прямом виде (лог.0 и лог.1 соответственно) или в инверсном виде (лог.1 и лог.0). Без этого устройства пропадает способность различать наличие и отсутствие электрического потенциала (объекта).

Образ объекта, усилитель

Величина порога в устройстве выступает в роли эталонной величины, фактически это образ, по достижении которого резко, скачком в результате усиления открывается ключ (транзистор), подключая на выход либо стандартный потенциал, либо корпус (отсутствие потенциала).

Источник и новый объект

Стандартный потенциал фактически является новым, «молодым» объектом. Он как бы «клонирован» из исходного, первоначального, «старого», растерявшего в «путешествии» часть своего первоначального «молодого» потенциала источника. Данное устройство в одном лице является и хранителем эталонной величины (порога потенциала) и источником, «родителем» нового, «молодого» потенциала, готового к неизбежным потерям и искажениям. Источник питания поставляет «строительный материал» - электроны, а усилитель - ключ открывает путь электронам на выходной проводник, доводя потенциал до стандартного значения.

Формирование образа.

От сильного к слабому

В случае с шаром твёрдый энергичный шар оставляет отпечаток своей формы в мягкой пластилиновой среде. Но пластилиновый шар не оставит своего отпечатка на стальной стене, скорее стена оставит отпечаток своей плоскости на шаре. Происходит передача свойств от сильного к слабому.

От слабого к сильному

В случае с потенциалом, наоборот: с помощью усилителя происходит передача одного свойства (величины потенциала) от слабого на входе к сильному на выходе.

Усиление

Представим, что пластилиновый шар попал (для наглядности – половинкой шара) в цементный раствор. Раствор затвердел и превратился в цемент. Если вынуть шар из цемента, то в нём останется форма шара. В эту форму можно снова поместить пластилин, сформировав такой же пластилиновый шар, но это будет уже другой, новый шар. Вначале отражательная среда была мягче (податливей) пластилинового шара, приняв его форму, а затем усилила свою твёрдость и стала формировать (клонировать) новые пластилиновые шары. Попутно отметим, что цементный раствор твердеет в результате кристаллизации.

Объект – образ - объект

Можно сказать, что в одном случае происходит процесс создания отпечатка (образа) объекта (от сильного к слабому), а в другом – противоположный процесс – создание объекта (дубликата, копии) по его образу (от слабого к сильному посредством усиления).

Возвращаясь к шару, видим, что шар может сам (при определённых условиях) создавать свой образ, например, в цементе. Но в устройстве ЭВТ входящий потенциал не может сформировать свой образ, потому что он сформирован изначально и задан в виде порога потенциала, который предполагает (и создаёт в итоге) гарантированное существование реального потенциала, принятого за лог.1. Точнее, входящий потенциал сможет сформировать свой образ, если будет аппаратное (схемное) решение и дано разрешение (программное) на создание этого образа. (Таким образом, например, записываются слова в словарь в приёмнике, по которым затем опознаются такие же слова, но уже в принимаемом тексте).

Опознавание лог.1 происходит при превышении потенциала эталонного значения и последующей выдаче через усилитель такой же лог.1. Опознание лог.0 происходит при потенциале, не достигшем уровня лог.1.

Запрос

Опознание происходит по запросу. Запрос реализуется импульсом, разрешающим считывание выходных сигналов. Именно на выходе, как правило, считывается искомая единица информации. Это вызвано чисто технической целесообразностью. Задержки распространения сигналов подобраны таким образом, чтобы все необходимые сигналы уже пришли к моменту действия разрешающего импульса. Разрешающие импульсы следуют один за другим и позволяют отличить (рассортировать) партии последовательных сигналов от разных шин.

Длительность разрешающего импульса (синхроимпульса) и есть момент (квант времени), когда происходит опознание. В реальных устройствах длительность импульса может быть любой, лишь бы устройство работало правильно, без сбоев. Чем меньше длительность импульса, а точнее (определяется возможностью техники) – фронта импульса, тем большее количество опробований в единицу времени может совершить устройство. Теоретически это ограничено квантом времени нашего мира.

Величина усиления

Представим, что усилитель отсутствует.

В случае лог.0 уровень входного потенциала будет мал и не превысит порога эталонного потенциала. Опознания лог.1 не произойдёт, что равносильно истинному лог.0.

В случае лог.1 уровень входного потенциала превысит порог эталонного потенциала и за счёт этого превышения в устройстве будет происходить процесс образования потенциала с уровнем лог.1. Превышение порогового значения обычно невелико и составляет для уверенного распознания не менее 1/3 от величины порога. Максимальное значение примерно в два и более раза превышает порог и равно принятому (стандартному) уровню лог.1 (на выходе) устройства. Из этой 1/3 от порога необходимо сформировать полноценный уровень лог.1, что требует усиления по уровню (напряжения) примерно в шесть раз и более. С учётом десятикратной (по току) нагрузки (на десять других таких же устройств) усиление (по мощности) потребуется в шестьдесят и более раз. При отсутствии усилителя уровень лог.1 на выходе схемы сравнения будет составлять 1/3 от порога эталона, а в лучшем случае немного может его превысить, что явно недостаточно для уверенного опознавания следующим устройством и приведёт к ложному появлению лог.0.

Рассуждения проводились для случаев с «положительной логикой», то есть, когда в качестве лог.1 принимается действующий потенциал, от физического наличия которого происходит действие внутри устройства. При отсутствии этого потенциала (лог.0) в устройстве ничего не происходит, за исключением случаев инверсии лог.0 в лог.1 ( да и это состояние статики). В случае с «отрицательной логикой» действующим началом является лог.0.

Итак, в случае лог.1 на входе устройства без усилителя, на выходе образуется слабый уровень, приводящий с высокой вероятностью к появлению ложного лог.0.

Отметим, что современные устройства ЭВТ сконструированы так, что выдают в нагрузку столько, сколько она «требует», а без нагрузки практически ничего не потребляют от источника питания.

Мера

Мера или эталонное значение укладывается в «измеряемой» входной лог.1 только один раз. В случае сложных входных сигналов мера или «квант» выступают в роли единицы измерения по уровню, и специальное устройство подсчитывает их количество в определённые моменты, наступающие между квантами по времени. Чем меньше квант по времени, принятый для устройства ЭВТ, тем чаще следуют моменты для подсчёта количества квантов по уровню и тем выше производительность устройства. Так как в моменты между квантами по времени происходит действие по опознанию входного уровня, то длительность кванта принципиально не может быть меньше или равной реальной длительности момента – момента опознания? Длительность же момента опознания должна быть такой, чтобы пропустить достаточное количество действующего входного потенциала в виде электрического заряда, превышающего порог эталона, для производства необходимого действия в устройстве. Собственно сам подсчёт количества мер во входном сигнале производится после окончания момента опознания до начала следующего момента. Длительность кванта по времени, таким образом, состоит из реальной длительности момента и времени, необходимого на технологическую обработку результатов опознания. Обработка может производиться последовательно во времени (за несколько тактов) или параллельно (за один такт или без такта, асинхронно). Теоретически обработка может быть произведена даже в течение момента опознания, но следующим за моментом измерения. Таким образом, моменты опознания разделены только промежутком времени между задним фронтом первого момента и передним фронтом следующего. Этот промежуток времени нужен только для того, чтобы разделить соседние моменты опознания. Минимальная длительность этого промежутка не определяется техническими причинами, а определяется физическими свойствами кванта? Так как в технических системах слово «квант» прочно обосновалось, то имеет смысл пояснить это. Понятие квант действия было введено М.Планком для обозначения минимального действия в природе и носит название «постоянная Планка». С развитием электронной техники, техники связи слово «квант» стало применяться для обозначения минимального промежутка, порции, меры, применяемых в конкретном устройстве. Например, квантование по уровню, квантование по времени, шаг квантования. Для разных устройств по техническим соображениям, исходя из быстродействия, точности, могут быть разные шаги квантования. Разные шаги квантования могут быть даже в одном устройстве, но всегда может быть найдено минимальное значение шага, определяемое источником, например, тактовым генератором. Минимальное значение заряда, видимо, не может быть меньше заряда электрона или одного кванта энергии. По крайней мере, на сегодняшний день. Минимальная длительность момента опознания должна быть такой, чтобы пропустить этот электрон или квант энергии для опознания. С помощью усилителя действие одного электрона приводит в направленное движение, по крайней мере, шестьдесят электронов.

Из показанного видно, что передача логических уровней невозможна без функции усиления.

Представим, что отсутствует запрос, реализованный в виде разрешающего импульса.

Разрешающий импульс поступает на устройство, разрешающее дальнейшее прохождение входного уровня лог.1 или лог.0 и обычно представляющее собой ключ (контакт), включаемый последовательно в цепь, либо параллельно (на корпус). Ключ может находиться на входе или на выходе устройства опознания.

Ключ находится на входе последовательно.

При наличии импульса разрешения ключ замкнут и уровень лог.1 (или его отсутствие – лог.0) проходит на вход устройства, опознаётся и проходит дальше.

При отсутствии импульса ключ разомкнут, уровень лог.1 не проходит на вход устройства, где создаётся неопределённое состояние отсутствия заряда. Заряд однозначно не создаётся объектом, так как путь перекрыт ключом, но может быть наведён сторонними источниками, например, за счёт просачиваний от источника питания или утечек на корпус. Если чувствительность устройства опознания достаточно велика, то произойдёт ложное опознание, либо лог.1, либо лог.0. Для снятия неопределённости применяют искусственные определённые утечки на корпус (лог.0) или на источник питания (лог.1). Но в любом случае на выходе будет ложное опознание, так как реальный объект изолирован.

Ключ открыт постоянно. Объект или его отсутствие беспрерывно опознаются? и их образы транслируются далее. В этом случае положение объекта во времени не определяется, он не привязан к моментам (освещён не моментальными вспышками, а непрерывно). Такое состояние обычно называют «асинхронным». Постоянно открытый ключ равносилен постоянной перемычке или отсутствию ключа.

Ключ находится на входе параллельно (на корпус).

При наличии импульса разрешения ключ разомкнут и уровень лог.1 (лог.0) проходит на вход устройства, опознаётся и проходит дальше.

При отсутствии импульса ключ замкнут, на входе однозначно присутствует лог.0 (корпус), который создан искусственно и с точки зрения опознания объекта является ложным, так как не зависит от наличия или отсутствия объекта (лог.1). На выходе также будет результат ложного опознания.

Ключ находится на выходе устройства.

В этом случае входной логический уровень постоянно опознаётся устройством, усиливается и, в зависимости от подключения и состояния ключа, будет передаваться или не передаваться дальше. Импульс разрешения открывает ключ и с выхода ключа передаётся либо лог.1. либо лог.0 – результат работы устройства опознания.

Получается, что импульс разрешения 1) даёт команду на чтение состояния устройства, тем самым сообщая о готовности принятия информации и 2) привязывает моменты считывания к течению времени.

Ключ на входе открывает доступ объекта к устройству, а ключ на выходе открывает доступ к выходу устройства, на котором сформирован новый логический уровень (объект), который, в возможности, подаётся на вход следующего устройства.

Каждое новое считывание состояния объекта (лог.0 или лог.1) даёт одну единицу информации и количество информации можно определить подсчётом количества импульсов разрешения.

Если в единицу времени (1 секунду) будет приходить 1 импульс разрешения, то скорость считывания составит 1 бит в секунду. Если 1000 импульсов, то 1 килобит/с, если один миллион, то 1 мегабит/с и так далее. Если повышать частоту следования импульсов, то будет повышаться скорость считывания и количество информации: как по сумме, так и по скорости.

После достижения теоретического предела частоты импульсов (моментальных вспышек освещения) импульсы сольются в один разрешающий длинный импульс (непрерывное освещение). В этом случае следует признать либо бесконечными скорость и количество информации либо нулевую частоту следования импульсов (постоянный ток) и нулевую (или единичную) информацию. Поскольку то и другое несовместимы, то следует признать наличие неопределённости, которая должна быть снята введением дополнительных условий. Так как длительность импульса не может быть меньше реальной длительности момента (опознания), то повышение частоты следования возможно только за счёт сокращения промежутка времени между задним фронтом момента и передним фронтом следующего момента. Именно этот промежуток времени вносит неопределённость и им, вместе с реальной длительностью момента, определяется максимальная скорость передачи информации.

Отсутствие запроса может быть при двух обстоятельствах. Если ключ есть, то отсутствие импульса разрешения (ключ закрыт) приводит к появлению неопределённого (третьего) состояния, которое необходимо каким-то образом определить. Обычно это состояние определяется как предыдущее, но может быть и «третьим состоянием» - высоким сопротивлением. Если ключ отсутствует, то импульс запроса некуда подавать и запрос не осуществляется, но происходит непрерывная трансляция объекта, а точнее – его копий, в устройства ЭВТ.

Наличие ключа определяет привязку системы к квантам времени и передачу копий объекта дискретно, в определённые моменты, приводя к устройствам последовательной (во времени) обработки (процессорам), где ответы получаются в результате рассмотрения первоначальных состояний объекта по определённой программе. В зависимости от установленной программы из одной и той же комбинации состояний объекта (объектов) могут быть получены разные или одинаковые конечные результаты. Количество информации связано с количеством разрядов (объектов) и количеством импульсов разрешения (синхроимпульсов).

Отсутствие ключа предполагает асинхронную, не привязанную к квантам времени передачу копий объекта, приводя к устройствам матричного типа, где входные сигналы своей комбинацией вызывают заранее известные (записанные в матрице, постоянном или оперативном запоминающем устройстве ПЗУ или ОЗУ) комбинации (ответы) на выходе устройства. Поскольку импульсы разрешения в устройстве этого типа принципиально отсутствуют или присутствует только один сплошной разрешающий импульс, то количество информации связано с количеством разрядов (объектов) на входе устройства и количеством разрядов на выходе. В одном разряде всегда есть одна единица информации (наличие лог.1 или лог.0). Количество разрядов на входе и выходе устройства могут быть не равными, например, в случае дробных выходных значений. Получается, что количество информации определяется суммой входных и выходных разрядов, что ничтожно мало в сравнении с аналогичным действием в процессоре. В случае определения количества информации матрица является «чёрным ящиком», где скрыто неопределённое количество информации. С помощью разрешающих импульсов можно определить количества информации на входе матрицы и на её выходе, которые будет одинаковыми в случае равенства входных и выходных разрядов. Но определить количество информации внутри матрицы подсчётом отсутствующих импульсов разрешения невозможно.

Возвратимся к определению единицы информации как «запись выбора между двумя равновероятными простыми альтернативами». Запись – это сама фиксация того факта, что на входе устройства есть лог.1 или лог.0 – простые альтернативы. Данная запись в конечном виде, как правило, нигде не фиксируется, за исключением случаев, когда надо подсчитать количество этих записей. Однако, результат этой операции в виде определённых лог.0 или лог.1 появляется на выходе устройства. Далее этот результат либо передаётся дальше, в работу, либо на хранение – в память. «Выбор» имеет два смысловых значения. Выбрать между двумя значениями – такой выбор уже произведён источником, объектом – на входе устройства уже либо есть сигнал либо его нет. Выбрать в смысле произвести выборку, считывание этого сигнала на входе устройства – это производит ключ, который открывается импульсом выборки – в реальный момент. Равная вероятность появления лог.0 или лог.1 существует лишь при очень большом количестве выборок при условии случайного выбора. Но в случае целенаправленной (разумной) передачи информации случайность как таковая отсутствует. На входе устройства появление логических уровней не случайно, а вполне определено предыдущей логикой сообщения. А вот для приёмника появление этой неслучайной последовательности будет восприниматься как последовательность случайная и по прошествии достаточно большого количества импульсов количество лог.1 будет с высокой степенью равно количеству лог.0. Такие последовательности называют псевдослучайными и широко применяются для генерации так называемых «случайных чисел» в калькуляторах, тестирования электронной техники. Для источника неслучайная последовательность является необходимостью, а для приёмника эта необходимость, последовательность познаётся по мере приёма и с последним импульсом становится полностью определённой.

«Мы будем называть решением однократный выбор такого рода». Однократный выбор может быть произведён только устройством считывания – ключом, который открывается импульсом выборки. То есть, решение принимается от действия импульса выборки, источником которого является само устройство приёма информации. Может ли источником импульса выборки быть не устройство приёма? Технически можно одновременно с сигналом транслировать и импульсы выборки, но устройство выборки – ключ будет находиться в устройстве приёма. Сигналы же, будучи произведены передатчиком, отделяются от него и далее совершают свой путь самостоятельно. Наличие в них при этом импульсов выборки только несколько облегчит распознавание в приёмнике, так как существуют способы как синхронизации по самой последовательности сигналов, так и асинхронного приёма. Может быть рассмотрен случай, когда устройство передачи посылает импульсы запроса с целью подтверждения правильности приёма переданной информации, но в этом случае оно само, или часть его, превращается в устройство приёма, то есть, - в субъекта.

Таким образом, единица информации может существовать при следующих условиях.

1. Наличие образа объекта (в отражательной среде).

2. Наличие побудительного действия – импульса выборки в течение реального момента и устройства выборки – ключа.

3. Усиление для формирования образа объекта (или его отрицания) с целью передачи результата решения (логических уровней) на другие устройства.

Устройство сравнения производит операцию сличения величины объекта или его копии с эталонным значением. Эталонное значение представляет из себя величину электрического потенциала или напряжения, источником которого может быть как определённая часть напряжения питания, так и потенциал полупроводникового перехода, после преодоления которого через этот переход начинает проходить ток, достаточный для срабатывания усилителя и формирования лог.1 или лог.0. То есть, в устройстве сравнения сопоставляются одноимённые величины или величины одного качества. В данном случае это качество – электрическое напряжение U – элементарное, одно, представляет только одну сторону физического многообразия. Отличие же образа от самого объекта заключается лишь в разнице величин ?U = U – U0, где U – напряжение объекта или копии на рабочем входе устройства сравнения, U0 – эталонное (пороговое) значение напряжения образа (для опознания объекта) на другом входе устройства сравнения или внутри устройства опознания. Если напряжение копии будет больше порогового, то разница будет положительной и на выходе формируется лог.1. Если разница отрицательная, то – лог.0. При нулевой разнице возникает состояние неустойчивого равновесия, нарушение которого под влиянием флуктуаций (например, тепловых) при достаточно большом усилении может привести как к лог.1, так и к лог.0.

1. Устройство сравнения объединяет и использует объект и его образ для выработки решения об их соответствии.

2. Устройство сравнения разъединяет объект и образ, не допускает их слияния, используя лишь разницу их величин.

3. Устройство сравнения может сопоставлять величины только одного качества.

4. При нулевой разнице объекта и образа и большом усилении этой разницы возможно влияние величин другого, чуждого качества (например, фотона электромагнитного излучения) на результат решения.

5. В каком–то смысле любая разница между величинами объекта и образа, взятая по абсолютной величине (без учёта знака) есть единица информации. Не величина разности, а её наличие – разница.

6. Каждое получение этой разницы добавляет одну единицу информации.

В механическом виде устройство сравнения может быть представлено гиревыми или аптекарскими весами. При нахождении центра тяжести участвующих во взвешивании масс ниже точки опоры такие весы превращаются в известный «безмен». В безмене система находится в состоянии устойчивого равновесия и вес может определяться по отклонению стрелки и перемещению гири по рычагу. Такую систему можно уподобить электрическому устройству сравнения с небольшим коэффициентом усиления. При нахождении центра тяжести на уровне точки опоры может быть достигнута такая высокая чувствительность, что объективное взвешивание становится невозможным из-за перевеса в одну или в другую сторону от действия слабых сторонних возмущений (шумов), например от дуновения воздуха. В электрическом устройстве сравнения это происходит при большом (тысячи и сотни тысяч) коэффициенте усиления при условии равенства сравниваемых величин. Центр тяжести может находиться и выше точки опоры, но в весах это не применяется, потому что система будет находиться в точке неустойчивого равновесия (канатоходец с гирей на плече) и взвешивание становится невозможным. Такие устройства в электрической технике называются триггерами. Для перевода такого устройства из одного состояния в другое необходимо приложить довольно значительное усилие. Для получения единицы информации весы с центром тяжести выше точки опоры малопригодны. Единицей информации при взвешивании является индикация наличия (отсутствия) веса объекта по отклонению стрелки «безмена», либо по отклонению чаши весов. Сама величина веса не имеет значения. Разницу веса можно сразу получить на весах типа «безмен». Получив разницу веса мы получаем одну единицу информации, потому что взвешивание (запрашивание на взвешивание) проведено один раз и эта единица информации только о наличии или отсутствии предмета, имеющего вес. Качество самого предмета не имеет значения – главное, чтобы он мог воздействовать своим весом, например, поместиться на чаше весов

Может ли существовать образ объекта вне устройства (субъекта)? Поскольку образ не является объектом, то он может существовать только в виде «отражения» в какой либо среде, способной к отражению. А эта среда может существовать объективно где угодно, в том числе и вне конкретного устройства. Вне устройства может существовать и копия объекта, имеется в виду дубликат, хотя абсолютно одинаковых даже дубликатов, видимо, не бывает. Однако нахождение объекта и его образа в объективном мире существенно отличаются. Если объект (и дубликат объекта) может находиться в материальном мире сам по себе, то его образ может находиться только в отражательной среде, а уже эта среда будет существовать в материальном мире сама по себе. В принципе можно представить (создать даже физически) себе отражательную среду огромного размера, где могут находиться многочисленные образы объектов, которые будут взаимодействовать по образам правил (см. фильм «Матрица»). Образ «жизни» в такой среде будет настолько приближен к реальному, насколько полно образы будут соответствовать объектам. Но это не будет дубликатом, вторым экземпляром реального мира, но самостоятельным образованием. Основной вопрос: если отражённые образы будут полными, то последовательность событий будет повторять реальную или будет развиваться самостоятельно?

Единица информации есть решение, которое получается на выходе устройства, в котором единичный момент открывает доступ к единичному образу объекта, по которому посредством устройства сравнения определяется наличие или отсутствие объекта.

Иными словами, единица информации получается в результате взвешивания (сравнения) образа объекта и предлагаемого объекта. Объект и образ объекта должны иметь одинаковое качество (вес или электрическая сила или магнитная сила или ядерная сила или электромагнитное излучение). Определение наличия или отсутствия происходит в результате сравнения количества образа (эталона) и количества объекта. Недостаточное количество объекта принимается за отсутствие объекта.

Так как качество элементарного образа состоит из одной силы (электрической) из довольно ограниченного набора действующих сил, причём хорошо изученных, то говорить о ложности или мнимости элементарной единицы информации не приходится – она всегда истинная, потому что в объективной природе это качество всегда есть. То есть, какой бы элементарный образ объекта ни был бы выбран, его качество всегда будет соответствовать тому, что есть в объективном мире.

Другое дело, говорить о ложности или истинности объекта, то есть, истинным или ложным является наличие или отсутствие объекта. А отсюда – ложными или истинными являются лог.1 или лог.0 и их дальнейшее продвижение в устройствах ЭВТ, полученные в результате «узнавания» объекта.

Поскольку все устройства: сравнения, момента, усиления - обслуживают образ объекта, то все они образуют среду субъекта, являясь средой субъективной, способной к восприятию объекта. Единица информации, являясь решением этой субъективной среды, надо полагать, также субъективна. Однако присутствие опознаваемого реального объекта ставит этот вывод под сомнение.

Надо отметить, что для восприятия элементарного объекта в виде электрической силы в среде субъекта требуются наряду с образом (эталоном количества этой силы) ещё и другие устройства. То есть, для восприятия элементарного объекта сложность отражательного (воспринимающего) устройства должна быть существенно выше.

Неэлементарный образ сконструирован из множества элементарных образов

Неэлементарные объекты сконструированы из множества элементарных объектов, которые, в свою очередь, способны к взаимопревращениям.

В основе элементарного образа объекта современного компютера лежит сила электрического притяжения (отталкивания), образованная определённым количеством электрических зарядов. Сложные образы создаются из комбинаций этих элементарных образов, но в основе лежит только одна (электрическая) сила.

Познание начинается с вопроса, который задаёт познающий. Схема приобретения знания примерно такова: после получения очередной порции информации вдруг оказывается, что эта информация не соответствует имеющейся. Это включает механизм моделирования и вырабатывается предполагаемая модель соответствия полученной информации. После этого посылается запрос на получение подтверждения о соответствии полученной модели и реальности. При положительном ответе процесс акта познания заканчивается. Аналогично можно перенести этот алгоритм и на устройство. Импульс выборки как раз и является тем импульсом запроса или вопроса.