Разлика между версии на „Теория на информацията“

Версия от 12:52, 11 февруари 2012

Основоположник на Теорията на Информацията е, Клод Шенън. Теорията представя описание на информацията като нематериална субстанция. Теорията се обуславя от четири основни закона и описва няколко постулата, които я определят като такава. В началото на 20 век е обърнато внимание на ролята и значението на информацията във връзка с използването и в съобщителните системи и с необходимостта от измерването и. Така се появява теорията на Шенън за информацията. В тази теория информацията се разглежда като средство за намаляване на неопределеността. Разпространено е възприетото в теорията на Шенън понятие за количество информация в дадено съобщение, определено като разликата в степените на неопределеност преди и след получаване на съобщението.

Вход и изход на сигналите в една затворена система, и взаимодействието им в нея.

Основни направления в развитието в теорията на информацията

Апостерна информация- информация която е получена, известна, налична /преди въвеждането на съответният експеримент /наблюдение, опит//
Апреорна информация- информация получена във резултат на провеждането на определен експеримент. В зависимост от това какво е структурирана в нея, информацията може да бъде кфалифицирана в няколко групи:
събитие - първичен / недеим елемент от представянето на информацията/. Такива форми се явяват 1,0, потвърждение, отрицание, наличие, нещо което не може да се раздели на малки части.
величина- съвкупност от събития, подредени във едно определено измерение. Величината приема определен набор от събития имаме така нар. Дискретни величини. Когато величината приема още брой събития, се приема да бъде непрекъсната.
функция представлява взаимовръзка между 2 величини, между величина и време,величина и пространство. В зависимост от типа на аргумента, функциите биват дискретни и непрекъснати.

Трансформация в системите

Представяне на трансформацията.

Трансформацията е понятие, което описва поведението в системите. Тя описва последователната смяна на състоянието на системата по скалата на времето. Трансформацията се дели на няколко основни вида. Тя може да бъде детерминирана трансформация; трансформация с неопределеност; трансформация със стохастична неопределеност. В най-общия си вид трансформацията изглежда така както е представена на фигурата.

Трансформацията може да се представи по няколко начина:

матрично

Файл:Teoriqnainformaciqta10.png

чрез кинематичен граф

формулно

Трансформацията се дели на няколко основни вида:

Количество информация

Мярка за информация, характеризираща появата на събитие с определена вероятност;
Мярка за оценка на информация , съдържаща се в едно съобщение;
Мярка, характеризираща намаляването на неопределеността, съдържаща се в една случайна величина относно друга.

Съществуват различни подходи за оценка количеството информация.

Теория на кодиране и предаване на съобщения

Количество информация - количеството кодирани, предавани или съхранявани символи:

Бит - двоичен знак от двоичния алфавит {0, 1}. Явява се минимална единица за информация.
Байт - осем разряден двоичен код, с помощта, на който може да се представи един символ.

Информационен обем на съобщението - количеството информация в съобщението, измервано в битове, байтове или производните им единици (Кбайт, Мбайт и т.д.). Адекватност на информацията - определено ниво на съответствие на създавания с помощта на получената информация образ на реалния обект, процес, явление и т.н. Практически пълна адекватност не съществува, като винаги присъства някаква степен на неопределеност. Параметри за измерване на информацията:

Количество информация – число, характеризиращо разнообразието (структурираност, определеност, външна среда и т.н.) в оценяваната система. Определя се най-често в байтове информация, класифицирана по значимост.
Обем на данните – определя от количеството съхранявани в информационната система данни, изразени в байтове.

Основни съотношения между единиците за измерване на информация:

1 бит (binary digit – двоична единица) = 0 или 1;

1 байт. = 8 бит;

1 килобайт (1К) = 213 бит,

1 мегабайт (1М) = 223 бит,

1 гигабайт (1Г) = 233 бит,

1 терабайт (1Т) = 243 бит,

1 петабайт(1П) = 253 бит,

1 екзабайт (1Е) = 263 бит

Примери:

20 Гбайт - запис на съчиненията на Бетовен.

2 Тбайт - крупна академична библиотека;

2 Пбайта - всички академични библиотеки на САЩ.

Видове мерки за информация

Синтаксическа мярка за информация - общото количество информация, без да се търси смисленото и отношение към обекта.
Семантическа мярка за информация - количеството информация, което има смислено значение
Тезаурусна мярка - свързва семантичните свойства на информацията със способностите на потребителя да възприеме полученото съобщение. Тезаурус - съвкупност от сведения, с които разполага потребителя или системата.
Прагматична мярка за информации - определя полезността (ценността) на информацията за достигане от потребителя на поставена цел. Ценността на информацията е целесъобразно да се измерва в същите единици (или близки до тях), в които се измерва една целева функция.

Теория на информацията

Количество информация - числова характеристика на сигнала, която не зависи от формата и съдържанието му и характеризира неопределеността, която изчезва след получаване на съобщението. В този случай количеството информация зависи от вероятността да се получи съобщение за едно или друго събитие. В по-общ случай количеството информация зависи от вероятността за един или друг изход от дадено събитие.

Пример на разсъждение:

Явявайки се на изпит студент може да получи една от петте оценки, т.е това събитие има пет изхода;.
Вероятността за получаване на определена оценка ще зависи от знанията на студента;
Сумата от вероятностите на всички изходи винаги е равна на единица.
Когато събитието има само един изход, вероятността е равна на 1 и количеството информация за това събитие е равна на 0.
Следователно, колкото е по малко вероятен е изхода от едно събитие, толкова е по-голямо количеството информация, което носи съобщението за него.

Свойства на информацията

Информацията може да се разпространява, посредством различни свързващи среди, иформацията може да бъде предавана /обменена/, между различни потребители и ресурси. Използването на различни комуникационни ресурси, обуславя необходимостта от решаването на проблеми, свързни с изравняване / съвмесяване/ на техните параметри.
Информацията може да бъде преобразувана информацията може да бъде преставяна във разлинчи форми като текст,графика,аудио,видео,числа и т.н. и позволява тя да бъде преобразувана от една в друга форма. Преобразуването може да се извърши със или без загуба на информация.
Информацията може да бъде съхранявaна при работа с компютърната техника се изплзват различни носители за съхранение на информацията.
Информацията може да бъде обработвана
Свойства на информацията
Полезност - Необходим е анализ, за да се разбере коя информация е полезна и коя не е. Информацията е полезна само когато действително е необходима.
Обективност - Информацията трябва да отразява обективната реалност и да не се влияе от субективни фактори.
Точност - Информацията трябва да бъде толкова точна, колкото е необходимо. Допуска се неточност на информацията в определени граници.
Навременност (актуалност) - Информацията трябва да бъде подадена в интервала от време, в който тя е полезна.
Насоченост - Информацията трябва да бъде насочена към този, за който се отнася.
Форматност - Възможни са различни формати, включващи графики, диаграми, карти и др. Форматът трябва да се съобрази с познавателния стил на получателя.
Интерактивност - Възможност потребителят постепенно, на стъпки да извлича информацията, от която се нуждае.
Сигурност - Важно е да се осигурят нива на достъп до информацията, както и контрол за това кой и кога е търсил информация.
Достоверност - Информацията трябва да се проверява за достоверност, като се използват различни източници и т.н.
Оптималност - Информацията не трябва да съдържа излишък. Той води до информационен кризис.
Устойчивост - Отразява способността на информацията да реагира на промени.
Единицата за количество информация е бит (binary digit двоична единица). Един бит информация се получава, след като се узнае кое от две равновероятни събития е настъпило. Например - хвърлянето на монета, вероятността след падане монетата да е отгоре е P=0,5, или кой от два отбора ще започне пръв играта. И в двата случая се получава 1 бит информация. Двете равновероятни събития могат да се означат като символи с 0 и 1. При m символа, ако за формирането на едно съобщение са необходими n символа, броят на възможните съобщения е N=m (на степен n). Нека m=2, n=3, възможни са N=8 съобщения (при m 0 и 1, то съобщенията са 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Броят на съобщенията зависи експоненциално от символите n, a това е неудобно при определяне на броя на съобщенията и на количеството информация. Поради това Р. Хартли е предложил логаритмична мярка. Ако количеството информация се означи с I, то

т.е. количеството информация I е пропорционално на n. За да се изрази количеството [ информация] I в bit, трябва при m=2 за основа на логаритъма да се приема числото 2, т.е.

Ако се използва десетичен логаритъм, количеството информация I се измерва в dit (дит)(тази единица се нарича още Хартли). Връзката между нея и двоичната единица е

Комбинативният подход на Р.Хартли при определяне на количеството информация важи за равновероятни събития или съобщения. По-съвършен начин за оценка е предложил К.Шенон. Количеството информация зависи от априорната вероятност P1(вероятността за появата на събитието до провеждането на опита, преди приемането на съобщението) и апостериорната вероятност P2 (след опита, след приемането на съобщението). Количеството информация I се определя с отношението на двете вероятности P2 и P1 , като в логаритмична мярка

(1)

Приетото съобщение е напълно вярно, ако P2=1 и log2P2=0. За количеството информация се получава от формулата

, bit. (2)

Количеството информация е положително число, тъй като 0<</SPAN>P1<1 и логаритъмът е отрицателно число. Прието е да се смята, че при P1=0 и I =0, защото при две възможни състояния, ако едното е невъзможно, то може да се твърди обратното (възможното) и да се приеме P1=1. Например вероятността през юли да завали сняг в Русе е P1=0. Логаритъмът от нула е неопределеност и изчислението няма смисъл. Тогава се смята, че вероятността, че няма да завали сняг в Русе през юли е P1=1 и I =0.

Ентропия

Ентропия характеризира неопределеността на някаква задача или ситуация, т.е. количествена оценка за неопределеност. Ентропията е средното количество информация на едно съобщение. Нека са дадени N възможни съобщения, групирани в к вида. Съобщението от вида i (i=1...k) се повтаря Ni пъти и доставя информация, която се оценява количествено с Ii. Осредняването може да се извърши, като се използва зависимостта

. (3)

Като се използва, че

, i=1…k, следва

Честотата на повторенията на отделните съобщения е

Следователно

e ентропия по Шенън. Размерността на ентропията е bit. Ентропията може да се разглежда, като функция на времето, т.е. H(t), т.е. променя се във времето (при разпознаване на образи). Свойства на ентропията: От самата постановка на гореизложената задача се вижда, че

=1.

Ако едно от събитията е достоверно, ентропията е равна на 0: Pj= 1,

, H = 0.

При равновероятни събития ентропията има максимална стойност:

Koгато събитията са с различна вероятност и сред тях няма достоверно събитие, ентропията е по- голяма от 0 и по-малка от максималната стойност:

, 0< Hmax.

Дискретните съобщения, използвани в практиката, са с понижена ентропия по следните причини:

символите са с различна вероятност за поява;
съществува корелационна връзка между тях; например често пъти една буква се появява точно след друга и т.н.

ПАРАМЕТРИ НА ИНФОРМАЦИЯТА

скорост на предаване показва какво количество информация се предава за единица време
надежност/достоверност/ при предаване на информацията определя със каква вероятност данните ще бъдат доставени при определена степен /вероятност от възникване на грешки/
пропускателна способност на каналите за връзка параметър определящ какво количество информационни потоци могат да се реализират при използването на определен канал за връзка
параметър за оценка на информацията използват се единиците бит, байт, килобайт, мегабайт, които предават, обработват и т.н.

ОБЩА ТЕОРИЯ НА ИНФОРМАЦИЯТА

Според Александър Дьомин - През 1996 г. руският учен и последовател на Норбърт Винер, Акад. Александър Дьомин публикува своя научен труд “Парадигма дуализма: Пространство - время, энергия - информация”, с което официално обявява създаваната от него в продължение на 30 години “Обща теория на информацията” и формулира следното определение, което бе регистрирано като откритие: “Информацията е всеобщо нематериално свойство на взаимодействие на материалния свят, определящо посоката на движение на енергията и веществото. Това всеобщо нематериално свойство на взаимодействие включва в себе си първична и вторична информация, като под първична информация се разбира посоката на движението на веществото, при която възниква не само направление на неговото движение в пространството, но и форма, като резултат на насочеността на движение на съставляващите веществото елементи, а вторичната информация е отражение на първичната във вид на поле под формата (структура, модулация) на пространствените сили, съпровождащи всяко движение на веществото.” То за пръв път разкрива същността на информацията като всеобщо свойство на взаимодействие на материалния свят, определящо посоката на движение и развитие и като свързващо звено между енергията, материята, времето и пространството. Под нематериално свойство на материалния свят ще се уговорим да разбираме такива свойства на материята, които не могат да бъдат измерени нито в единици енергия, нито в единици инерциална маса или техни производни единици и поради тази причина съществуват независимо от масата и енергията, без да ги изразходват за своето съществуване. Това съвсем не означава, че тези свойства са “нефизични”, т.е. могат да съществуват извън материалния свят, когото те характеризират.

Сигналите, които постъпват отвън в дадена система, и се използват от нея.

Според Клод Шенън - Американският учен Клод Шенън представя обществената комуникация като система от три елемента (източник, съобщение и адресат) и два процеса кодиране и декодиране. Той е един от създателите на математическата теория на информацията. Основните му трудове са по теория на релейно-контактните схеми, математическата теория на връзките, кибернетика. Шенън завършва Мичиганския университет, където получава две дипломи — по математика и по електротехника. След това в Масачузетския технологичен институт работи под ръководството на професор Ваневар Буш на неговия диференциален анализатор. През 1938 година защитава докторска дисертация, в която разработва принципите на логическото устройство на компютъра, свързвайки булевата алгебра с работата на електрическите схеми. Тази разработка става повратна точка в историята на развитието на съвременната информатика и изчислителна техника. Формулата на Шенън за изчисляване на количеството информация:

По-късно Шенън работи в Bell Telephone Laboratories, където прилага новите принципи в разработката на телефонни станции. През 1948 година публикува своя труд «Математическа теория на връзките», в която представя своята унифицирана теория за предаване и обработка на информацията. Информацията в този контекст включва всички видове съобщения, включително тези, които се предават по нервните влакна в живите организми. Шенън предложил да се измерва информацията в математическия смисъл, свеждайки я към избора между две значения, или двоични разряди, — «да» или «не», полагайки по такъв начин основите на съвременната теория на връзките, която в днешно време играе важна роля в много области.

Концепция за информационния процес.

Основните принципи на Общата теория на информацията

Информацията е всеобщо свойство на материята, което, заедно с енергията, определя параметрите на всяко движение в материалния свят и се проявява като посока на движение и образуване на подредени форми на съществуване на материята като резултат от информационното взаимодействие.
Всяко взаимодействие в природата и обществото се извършва на базата на информация и следователно е информационно.
Най-важното свойство на информацията е възможността за нейното кодиране и предаване с помощта на различни физически полета на разстояние, определяно от енергията на използваното поле. Информацията, подлежаща на кодиране, се нарича вторична информация, за разлика от първичната, т.е. структурата, формата на веществата или посоката на движение на материалните тела.
Информацията, въпреки че е обективно, е нематериално свойство на материята, няма физическа мерна единица и не може да бъде измерена.
Нематриалното свойство на материята – информацията винаги е свързана с материалното свойство – паметта., т.е. запазване във времето на определена, достигната в резултат на информационното взаимодействие, структура на веществото. Без памет няма информация. Разрушаването на паметта води до изчезване на информацията. Във връзка с това, че информацията е свързана с паметта, то за нейното създаване и променяне се изискват определени разходи на енергия. Създадената информация се запазва докато се запазва в непроменен вид паметта и не изисква разход на енергия. Това определя възможността за дългосрочно съхранение на информацията без никакви ограничения по отношение на използването и.
Информацията може да бъде размножавана, предавана, възпроизвеждана при запазване на всички характеристики на оригинала.
Независимостта на информацията от времето определя възможността за компресия на вторичната информация и за предаването и по различни канали за връзка.
Информацията и информационното взаимодействие се развиват заедно с материята, създавайки по този начин основа за появяване на все по-приспособими форми на материалния свят, препятстващи разрушителното действие на второто начало на термодинамиката. Като резултат от развитието на информационното взаимодействие се появява управляемото информационно взаимодействие, което определя всички биологични и социални процеси на развитието на Земята.

Информационна среда. ИФ – информационни фондове; ИТ – информационни технологии; ЧФ – човешки фактор.

Основни информационни закони

1. Закон за запазване на информацията: “Информацията запазва своето значение в непроменен вид дотогава, докато остава в непроменен вид носителят на информацията – паметта.”

2.Основният закон за формообразуването и развитието на материята: “Информацията се определя от информация.”

3.Второто начало в информационна трактовка: “В природата не съществува памет с безкрайно време на съществуване.”

4.Принципа за минимума на дисипация: “При информационното взаимодействие посоката на движение осигурява минимална дисипация на енергията.”

Закон за запазване на информацията

Законът за запазване на информацията е преди всичко проява на едно от най-важните свойства на информацията – независимостта на информацията от времето. Това свойство е още едно потвърждение на нейната нематериалност. Но тъй като е нематериална страна на материята, информацията не може да съществува сама за себе си без материална страна. Даже тази вторична информация, която няма материален носител (напр. сянката няма материален носител, но не може да съществува без материалния свят). Носителят на информацията обаче винаги е материален, неговото съществуване зависи от времето и определя времето на съществуване на информацията. Зависимостта на информацията от времето на съществуване на носителя на информация е едно от най-важните информационни свойства на материята и се нарича памет. Отчитайки важността на това прекрасно свойство на материята да запазва информацията, с цел да защити паметта от случайни разрушаващи въздействия, природата е създала редица механизми за защита на паметта под формата на специални физически сили. Физическите сили са основата на съвременната наука. Именно с изучаването на силите започва формирането на физиката като наука. Основателят на физиката Исак Нютон се изказва по отношение на силите по следния начин: “Цялата трудност на физиката, както ще стане ясно, се състои в това чрез проявите на движение да се разпознаят природните сили, а след това с помощта на тези сили да се обяснят останалите явления.” Изучавайки силите на природата, Нютон наистина прави велики открития и неговия Втори закон и до сега определя методологията на научните изследвания. Но колкото повече са откривани действащите в природата сили, толкова повече са се появявали и въпросите за произхода на тези сили. Положението се усложнява от факта, че понякога учените при изучаването на силите забравят, че всяка сила има посока, а и освен това, в съответствие с Третия закон на Нютон, всички сили трябва да бъдат двойки, следователно съществува дуализъм на силите. В механиката например се разглеждат три закона за запазване на енергията – закона за запазване на механичната енергия, закона за запазване на импулса и закона за запазване на момента на импулса. Но импулса и момента на импулса са векторни величини, а закон за запазване на векторна величина означава, че остава непроменена не само силата (енергията) на въздействие, но и посоката, т.е. трите съставни части на вектора по трите взаимно перпендикулярни оси в пространството. В механиката по тази причина понякога се казва, че съществуват не три, а седем закона за запазване, въпреки че според Общата теория на информацията по-правилно е да се говори за два закона – Закон за запазване на енергията и Закон за запазване на информацията. Всички закони за запазване на енергията и действащите в тях сили са твърдо свързани с информационната страна на движението, но винаги приоритет е бил даван на енергийната страна на проявите на силите, като е било засенчвано основното – силите винаги действат в интерес на запазване на посоката на действие, т.е. на информацията. Интересно е да се отбележи, че още Лайбниц през 17 век посочва математически израз за измерване на количеството движение, формулирано от Нютон – “Закона за запазване на посоката” или “закона за запазване на движението напред”. Същото може да се каже и за силата на инерцията – силата на инерцията запазва равномерното и праволинейно движение на материалните тела. Съхранява се не само скоростта, но преди всичко посоката на движение. Силата на инерцията е сила, запазваща информацията. Във физиката има много сили, запазващи информацията – едни запазват плоскостта на въртеливото движение, други – посоката на оста на жироскопа, трети – формата и структурата на материалните тела, но всички те до днешно време се разглеждат поотделно, без да се разбира тяхното общо предназначение и механизъм на действие. Закона за запазване на информацията е сложен и многостранен закон, чиято теоретична обосновка е в процес на формиране. Но още сега смело може да се твърди, че по отношение на всяка информация винаги съществуват сили запазващи нейното съществуване. Законът за запазване на информацията разкрива е една от най-великите тайни на природата, а именно механизма на противодействие на разрушаващото действие на Второто начало на термодинамиката. Общата теория на информацията утвърждава, че Вселената не е заплашена от топлинна смърт.

Основен закон за формообразуването и развитието на материята

Основният закон за формообразуването и развитието на материята гласи, че информацията винаги е определяна от информация. Появата на нови материални форми винаги е резултат от енерго-информационно взаимодействие, но самата нова форма (структура) винаги се определя от информационната страна на взаимодействието. Формата на щампованите изделия не зависи от мощността на пресата, а от формата на щампата. Разбира се , получаването на форма по този начин зависи до голяма степен от твърдостта и пластичността на материала, от способността му да запазва придадената форма. Но това са свойства не на самата форма, а на носителя на формата и определят наличието на памет в носителя и параметрите на тази памет. Носителят винаги е материален и неговите материални свойства определят свойствата на паметта, но не и на информацията, която се запазва в тази памет. Формата на произвежданите на струг детайли се определя от формата и посоката на движение на ножа. И едното, и другото е информация. Общата теория на информацията доказва този закон не само на основа на факти от нашето ежедневие, но и на база на анализ на фундаментални положения в съвременната физика. Като следствие от този закон следва, че информацията не зависи от времето, но се характеризира от пространството и енергията не зависи от пространството, но се характеризира от времето. Закона за формообразуването и развитието на материята позволява да се открият някои на пръв път дребни неточности в съвременните научни теории, които обаче водят или могат в бъдеще да доведат до сериозни последствия. Като пример може да бъде посочен корпускулярно-вълновия дуализъм. От съвременната физика той е признат, но и до ден днешен остава необоснован. От гледна точка на Общата теория на информацията вълновата природа на светлината се обуславя от нейната информационна страна, а корпускулярната – от енергетическата страна на светлината. Те съществуват самостоятелно и в единство, като всяка от страните се подчинява на своите физически закони: енергията, например – на закона за запазване на енергията, а информацията – на закона за запазване на информацията при съблюдаване на закона за формообразуването и развитието на материята. За съжаление, тази форма на дуализъм на природата не се разбира напълно да днес, което води до погрешно разбиране не само на информационната, но и на енергетическата страна на взаимодействията на материята. Това неразбиране най-широко е признато в лекциите на известният преподавател от Масачузецкия технологичен институт и нобелов лауреат проф. Р. Файнман (Издадени са на български език.): “В края на краищата, ние не разбираме достатъчно дълбоко законите за съхранение на енергията. Запазването на енергията не ни е ясно. Ние не трябва да си представяме енергията като някакво количество неделими порции. Вие навярно сте чувал, че фотоните излитат на порции и че тяхната енергия е равна на константата на Планк, умножена по честотата. Това е истина, но тъй като честотата на светлината може да бъде всякаква, то няма никакъв закон, по който порцията енергия да е длъжна да има някаква точно определена величина.” Това недоразумение в лекциите на великия физик може да бъде обяснено с неразбирането на дуализма на електромагнитното поле от гледна точка на независимостта на информационната и енергетическата страни на това явление. Дължината на вълната, която днес е основата за определяне на честотата на електромагнитните вълни и информационно понятие и не може да бъде използвано за определяне на големината на енергията. Информацията може да бъде определена само от информация. Именно на база на това разбиране може да бъде даден отговор на даденото по-горе твърдение на проф. Файнман, може да бъде посочена неточността в разбирането на формулата на Айнщайн E=hv, да се обоснове понятието “стандартен квант” защо енергията му е равна на константата на Планк, да се докаже защо електромагнитните вълни се разпространяват в пространството винаги с една и съща скорост и да се покаже, че стандартният квант представлява фундамента на всички закони за запазване на енергията. Но въпреки, че разпределението на енергията в пространството зависи от дължината на вълната, това не означава, че енергията зависи от пространството. Това само потвърждава факта, че именно информацията управлява пространственото разпределение на енергията. Не само посоката на движение, но и разпределението в пространството на енергията на квантите. На тази основа може да бъде направен глобалният извод, че информацията управлява света.

Второто начало в информационна трактовка:

“В природата не съществува памет с безкрайно време на съществуване.” Тук е момента да се върнем към термодинамиката е по-специално към ентропията. Съвременната физика се основава на първото и второто начала (закони) на термодинамиката. Първото начало, Законът за съхранение на енергията гласи, че пълният входящ енергиен поток в една система трябва да е равен на пълният изходящ енергиен поток на системата плюс промяната на енергията, съдържаща се в системата или енергията в затворена система се съхранява във времето. Второто начало (Законът за ненамаляването на ентропията) утвърждава, че ентропията в изолирана система не може да намалява или иначе казано, в затворена система всяко насочено колективна движение на молекулите в края на краищата ще се превърне в хаотично движение. Термодинамиката изучава колективното движение в микросвета. Но движението на молекулите и атомите например се определя не само от тяхната енергия. То се характеризира с количеството движение – импулса. Импулсът от своя страна е векторна величина, имаща не само числено значение, но и посока. Едно от най-важните следствия от Второто начало на термодинамиката е принципът на деградация на енергията. Енергията се разделя на висококачествена (механическа и електрическа), със средно качество (химическа) и нискокачествена енергия – топлинна. Тази класификация е на база на способността на дадения тип енергия да извършва работа и следователно топлинната енергия дава най-нисък коефициент на полезно действие. Топлинната енергия може да върши работа само ако по някакъв начин се придаде посока на движение на веществото (газовете) в системата. Ако не се придаде посока, то молекулите на веществото ще придобият хаотично движение. Механическата енергия има най-висок КПД и е с най-високо качество, защото всички молекули или атоми са твърдо свързани и в процеса на работа се движат в една посока. Следователно, за да се извърши работа, енергетическите възможности на системата трябва да се съпровождат от информационни, които да определят посоката на движение. Или иначе казано, всеки процес на извършване на работа е процес на информационно взаимодействие, в което информацията се проявява под формата на посока на движението. Качеството на енергията е информационно понятие и характеризира посоката на груповото движение на молекулите и атомите на веществото, участващи в извършването на работата. Енергията определя количеството работа, докато информацията – качеството под формата на посока на движение. Този принцип определя и връзката между термодинамиката, механиката и общата теория на информацията. Имайки вече тази връзка, можем да дадем нова, информационна трактовка на второто начало: “В затворена система всяко еднопосочно колективно движение на съставните елементи на системата на може да продължава безкрайно и трябва да премине в хаотично.” Тъй като информацията не зависи от времето, то трябва да се подчертае, че второто начало в Общата теория на информацията е свързано с материалното свойство на немателиалната информация, с носителя на информацията, с това, което нарекохме “памет”. За това по-точната формулировка на второто начало е: “В природата не съществува памет с безкрайно време на съществуване”. Като следствие от тази формулировка може да се каже, че не е възможно безкрайно праволинейно движение. Второто начало на термодинамиката е всеобщ физичен закон, който е валиден за всяка физична система, включително и стационарните форми на съществуване на материята, която също е резултат на информационното взаимодействие. Насоченото движение на материалната точка като елементарен единичен материален обект е най-простият вид на съществуване на информацията. Той обаче е основата за възникване на всяка друга форма на материалния свят.

Принципа за минимума на дисипация

“При информационното взаимодействие посоката на движение осигурява минимална дисипация на енергията.” Още през 18 век П. Мопертюи е формулирал принцип, който днес се нарича “принцип за най-малкото действие на Мопертюи-Лагранж”. П. Мопертюи го е формулирал така: “Природата, осъществявайки действия, винаги използва най-простите средства...количеството действие винаги е възможно най-малкото.” П. Мопертюи в своето време не е могъл да обясни правилно какво е това “действие на природата” и е предполагал, че справедливостта на този принцип следва от Божия разум. Без да се задълбочаваме в разглеждането на съвременното разбиране не термина “действие” (съществуват математически трактовки на Ейлер, Лагранж, Хамилтън, в оптиката съществува т.н. принцип на Ферма), ще споменем, че този принцип намира приложение в механиката, електродинамиката, оптиката и други области на физиката. Но всички негови пояснения се свеждат само до енергетическо разглеждане на движението на материална точка в потенциално поле и следователно не могат да бъдат използване в термодинамиката. Там съществува друг принцип – принципа на най-малко разсейване на енергията. Той е обоснован в теоремата на Онсагер - една от основните теореми в термодинамиката на неравновесните процеси, установена от американския физик Л. Онсагер. Базирайки се на нея, през 1947 г. белгийският физик И.Р.Пригожин доказваоще една теорема, наречена теоремата на Пригожин, според която при определени външни условия, възпрепятстващи достигането на равновесно състояние, на стационарно (неизменно във времето) състояние на системата съответства минимално производство на ентропия. Ако такива препятствия няма, то производството на ентропия достига абсолютен минимум – става равно на нула. Към изброените до тук принципът на Гаус за най-малкото принуждаване, принципът на Херц за най-малката крива и редица други принципи във физиката. Всички тези принципи доказват стремежа на научната мисъл на човечеството вече няколко столетия да докаже съществуването на някакво универсално, съществуващо и валидно за цялата природа свойство на взаимодействие на материята, което оптимизира разходите на енергия при взаимодействията. Такова свойство не бе намерено до сега, защото всички търсения са се насочвали в енергетичната област, а не в информационната. Самата същност на обектите на изследване – формирането на потока и движението на потока, преместването на материална точка в потенциално поле, действието на сили, определящи посоката на движение – говори за това, че би трябвало да се изследва именно информационната страна на взаимодействията на материята. Защото информацията, а не енергията управлява посоката на движение на веществото и на енергията. Общата теория на информацията утвърждава че съществува информационна страна на взаимодействията на материята, определяща посоката на движение и естествен критерии за избора на посока на движението е минимума на дисипация (разход) на енергия. Принципът за минимум на дисипация на енергията е универсален закон на информационното взаимодействие, които може да бъде обяснен само от позицията на общата теория на информацията.

Приложение

Елементи на комуникационния процес в управлението.

Всеки от домовете на хороскопа конкретизира една или друга сфера на живота, определяйки областта на действие на планетите. Тази конкретизация се осъществява на базата на теория на времето, теория на информацията и дискретна математика.

Вижте още

Източници

Claude E. Shannon, N.J.A. Sloane, Aaron D.Wyner - Claude Elwood Shannon: Collected Papers
Claude E. Shannon and Warren Weaver - Mathematical Theory of Communication
John Robinson Pierce - An Introduction to Information Theory: Symbols, Signals and Noise
G.J. Chaitin - The Limits of Mathematics A Course on Information Theory and the Limits of Formal Reasoning
G. Chaitin - Information, Randomness Incompleteness
David J.C. MacKay - Information Theory, Inference, and Learning Algorithms
Robert M. Losee - A Discipline Independent Definition of Information
Tom Carter - An Introduction to Information Theory and Entropy
G. Chaitin - Algorithmic Information Theory
D. MacKay - A Short Course in Information Theory
C.E. Shannon - A Mathematical Theory of Communication

Външни препратки

Версия от 13:07, 24 януари 2011 (преглед на кода) Angel.marchev (беседа \| приноси) (→‎ОБЩА ТЕОРИЯ НА ИНФОРМАЦИЯТА) ← По-стара редакция		Версия от 12:52, 11 февруари 2012 (преглед на кода) Kristina.Manoleva (беседа \| приноси) (→‎СВОЙСТВА НА ИНФОРМАЦИЯТА) По-нова редакция →
Ред 123:		Ред 123:
	* Следователно, колкото е по малко вероятен е изхода от едно събитие, толкова е по-голямо количеството информация, което носи съобщението за него.		* Следователно, колкото е по малко вероятен е изхода от едно събитие, толкова е по-голямо количеството информация, което носи съобщението за него.

−	==~~СВОЙСТВА НА ИНФОРМАЦИЯТА~~==	+	==Свойства на информацията==