Определение понятия «информация»

При всех трактовках понятия информации, она предполагает существование двух объектов: источника информации и потребителя (получателя) информации. Передача информации от одного к другому происходит с помощью сигналов, которые, вообще говоря, могут не иметь никакой физической связи с ее смыслом: эта связь определяется соглашением. – Экономико-математический словарь (http://economic_mathematics.academic.ru/1898/Информация).

Приходится признать, что на сегодняшний день наиболее нейтральным и полным является определение информации из старого доброго БЭС:

Информация (от лат. informatio - разъяснение - изложение), первоначально - сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т. д.); с середины 20 в. общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму (см. Генетическая информация); одно из основных понятий кибернетики. - Большой Энциклопедический словарь. 2000

Заметим, что это определение из БСЭ неявно допускает информационные процессы только в живой природе. Информационное взаимодействие вида "автомат - автомат" нельзя относить к неорганической природе, так как функционирование автоматов всегда является составной частью человеческой деятельности; то есть знаки, посылаемые автоматами, опосредованно создаются человеком.

С учётом этого определения, а также определения из эпиграфа попытаемся извлечь суть (правда, надо ещё вспомнить, откуда здесь всплыло слово меняющий; впрочем, вот, например):

Информация – знак, передаваемый от источника к получателю и меняющий [состояние] получателя. (0)

Информация передаётся с помощью [материального] носителя. Если что-то не передаётся – это не информация.

Часто мы называем информацией само значение передаваемых знаков, смысл сообщения. В таком понимании информация – нематериальна. upd-2015-03-29 Согласно многим важным источникам (включая "атрибутивные") информация - это всё-таки именно содержание знаков (или "содержание отражения" - А. Д. Урсул). Поэтому определение следует уточнить:

Информация – содержание знаков, передаваемых от источника к получателю и меняющее [состояние] получателя. (1)

Перенос информации источника на структуру носителя называется кодированием. Кодированная информация на носителе называется сигналом. Возможно, в определение сигнала следует включать сам носитель: «носитель вместе с кодированной информацией называется сигналом», а собственно «кодированная информация на носителе» – это данные.

Информация всегда создаётся для кого-то, кто знает смысл посылаемых знаков. В момент, когда информация отделяется от источника и переходит на какой-нибудь носитель, информация становится очень уязвимой (впрочем, до этого момента информации ведь вроде бы и не существовало - см. ниже). Например, древние надписи, которые никто не может сейчас прочесть: их создал кто-то, нанося на камень знаки, имеющие для отправителя смысл, значение; но мы этих значений теперь не знаем, и, следовательно, информации в таких надписях для нас нет. Вопрос: перестали ли эти древние надписи быть информационными сообщениями? Ответ: смотря для кого.

Знаки могут быть отправлены, но не получены. Но нельзя получить знак, который не был отправлен. Иногда кажется, что можно, прямо «из воздуха»: например, выходя на улицу, мы получаем информацию о температуре, гм... воздуха. Тут важно точно определить источник и получатель. Сам воздух с его температурой не является источником информации; он никуда информацию не передаёт, не кодирует. Источником в данном случае является орган чувств – кожа человека; источник посылает [кодированный] сигнал через нервный канал; получателем является мозг человека. То есть одна часть человеческого тела является источником информации, другая – получателем.

Информацию обязательно кто-то должен создать: сама по себе температура воздуха не является информацией; но сообщение об этой температуре – является (точнее, содержит информацию). Сообщение может быть передано от человека к человеку (участие сознания); от кожи к мозгу; от автомата к автомату; от одного растения к другому, через семена (генетическая информация).

Во всех случаях информация а) меняет состояние получателя; б) имеет значение, смысл (то есть содержание информации отличается от её формы, не связано с формой или связано опосредованно, не напрямую). Получатель должен «уметь читать», понимать значение посылаемых знаков; читая и понимая «сообщение», получатель неизбежно меняет своё состояние (физическое либо состояние своего сознания).

Достаточно очевидно, что удар барабана, возвещающий о приближении врага (пример В. М. Глушкова из «Энциклопедии кибернетики») и, допустим, след вражеского сапога на речном песке ("след медведя" - С. Г. Середа) - это два разных типа данных. "Отпечаток", "запах", "звук" - всё это можно назвать "первичными", "естественными" данными или "протоданными". Удар барабана - это уже специфический сигнал, осознанно, намеренно закодированный человеком. Наше определение (1), впрочем, от этого не меняется: ещё Ч. Пирс дал классификацию знаков, в которой умещается и удар барабаном (знак-символ), и "отпечаток" (знак-индекс, знак-признак).

Таким образом (б) двумя абзацами выше неверно: содержание (информация) не всегда существенно отличается от объекта (о котором информация); например, фотография - это знак-икона (похожая как две капли воды на прототип), но тоже знак, и несёт информацию. В определении (1) акцент совершенно правильно был сделан на знаке - разнообразие знаков описывает все возможные случаи "кодирования" информации.

Слово "кодирование" тут не зря взято в кавычки. След сапога на песке никто специально не "кодировал", и очень большой вопрос, содержит ли этот отпечаток информацию вообще. Потому что ответ "содержит ровно столько, сколько сможет извлечь получатель" даёт простор спекуляциям (а вдруг получатель - Великий Всезнающий академик! Тогда он что же, может извлечь из сапога целую Вселенную? Именно из этого сапога?..). Больше похоже на то, что знак-индекс содержит скорее повод, намёк, позволяющий создавать информацию.

А кто, кстати, передаёт данные в случае знака-признака (след на песке) получателю? Получатель пошёл и нашёл данные (хотя отправитель не только не отправлял их, но пытался даже их скрыть).

Информация – содержание знаков, меняющее состояние получателя. (2)

Не правда ли, сильно напоминает что-то вроде "Simply stated, information is a message received and understood" - расхожая фраза у буржуев, упоминаемая обычно со ссылкой на англо-Википедию (но там этой фразы уже нет, и теперь неясно, кто первый её придумал).

***

Нагревание воды в чайнике меняет состояние воды (температуру), но не является передачей информации, так как не содержит в себе какого-то значения, передаваемого от нагревателя к воде. Свист закипевшего чайника, однако, уже является сигналом (от автомата к человеку: форма сигнала – звуковые колебания, носитель – воздух, получатель – человеческое ухо).

Сигнал может быть передан другому автомату: давление в кипящем чайнике повышается, и срабатывает реле, отключающее дальнейший нагрев. Сигнал в этом случае – изменение давления воздуха; носитель – воздух в чайнике; получатель – устройство, размыкающее электрическую цепь при определённом давлении воздуха. И вот тут уже могут быть разные трактовки термина информация. Некоторые считают, что прямое физическое воздействие, меняющее состояние реле, является информацией. Мы считаем, что нет, что информация обязательно должна состоять из знаков, должна быть опосредованной, не тождественной самому сигналу. Иначе понятие информации размывается до неуловимости.

Впрочем, в примере с чайником можно ведь считать, что повышение давления – знак, который умное реле понимает и интерпретирует; а смысл, значение этого знака – «выключи чайник!».

Чем информация отличается от не-информации? Может быть, наличием намерения? Предположим, никакого реле нет, а рядом с чайником сидит человек с манометром, и когда манометр показывает определённое давление, человек выключает чайник. Можно ли сказать, что человек получает здесь информацию о давлении в чайнике? Видимо, да – «от автомата к человеку». В какой момент появляется эта информация? Создаёт ли её манометр (и кодирует в виде движения стрелки на циферблате)?

То есть само довление – ещё не информация. Когда оно двигает стрелку на циферблате – это уже информация? Или это не имеет значения для определения информации (кто-то кому-то передаёт знак – движением стрелки, и неважно, откуда знак взялся)? А манометр – глупый [автомат], он ничего не знает о том, что он создаёт и посылает кому-то знаки [и проституирует смыслы].

***

Физическое воздействие одного объекта на другой не всегда следует считать информацией. Например, некто (назовём его «Борменталь») берёт железной рукой за загривок другого (назовём его «Шариков») и пинками выпроваживает этого другого из квартиры. При этом налицо некоторые признаки передачи информации (отправитель, получатель; состояние получателя – положение в пространстве – изменяется). В этой ситуации серия пинков – это, может быть, сигналы, непосредственно воздействующие на получателя, но не информационные сообщения (не как давление в манометре, преобразуемое в информацию на циферблате, а как солнце весной – бессмысленно и бессодержательно – растапливает снег). Хотя с какой стороны посмотреть: Шариков ведь вполне может интерпретировать эти сигналы как знак: «меня здесь не любят»; но при таком понимании следует говорить не об изменении положения получателя в пространстве а об изменении сознания получателя.

Определение (1) хорошо тем, что учитывает в какой-то мере даже содержательную сторону. Предположим, некто (назовём его Остап Ибрагимович) получил от своей знакомой (назовём её Эллочка) следующую информацию: «У вас вся спина белая!». Если при этом Остап Ибрагимович уже знал об этой особенности своей спины, то он, следовательно, не получил никакой информации. Наше определение учитывает подобную ситуацию в той части, что состояние получателя (здесь: сознание получателя) не изменилось, и следовательно, отсутствует один из существенных признаков получения информации (изменение состояния получателя). Т.е. в этом случае вроде как был передан сигнал, не содержащий информации для получателя. Хотя это не совсем верно, и сознание Остапа всё же изменится (повысится градус раздражения), так как он из слов Эллочки может таки извлечь примерно следующую информацию: «Ещё один человек теперь знает о моей спине…».

То есть получатель может «прочитать» в сообщении совсем не ту информацию, которую передал отправитель. И у людей так происходит практически всегда: человек говорит одно, подразумевает другое, а тот, кто его слушает, слышит третье («глухой глухого звал на суд к судье глухому»).

Многослойная (обусловленная) информация

Предположим, некто хочет двигаться на север. Предположим, он посмотрел на звёзды, нашёл Полярную звезду, и его состояние изменилось (он начал двигаться в сторону Полярной звезды). Какую информацию и от кого получил в данном случае некто? Кто и в какой момент послал ему информацию о том, где север?

1) От органа зрения пришла информация о расположении звёзд. 2) Но сама по себе способность видеть звёзды и даже складывать увиденное в некие «созвездия» не помогает определить, где север. Откуда некто знал о существовании Полярной, её месте среди рисунка звёзд и свойстве указывать север?

Очевидно, что свойства и место на небе Полярной звезды – это тоже информация, но её некто получил уже раньше, от своего учителя, с помощью звуков речи (или из учебника с помощью букв). Очевидно также, что без такой предварительной информации некто даже не начал бы искать север с помощью звёзд. То есть получение информации обусловливается уже имеющейся у получателя информацией. Можно сказать, что в нашем случае свойства звёзд – это «алфавит», и наш некто «умеет читать».

***

По-видимому, сам факт кодирования (нанесения некоторой структуры на материальный носитель или привнесение некоторой структуры в носитель) уже является созданием информации (как в случае с движением стрелки в манометре). По-видимому, нельзя обусловливать наличие информации в сообщении (на носителе) обязательным (фактическим) изменением состояния получателя: если информация была передана (например, в сообщении «у вас вся спина белая»), то информация в сообщении есть; потенциально есть; достаточно того, что она могла бы изменить состояние какого-нибудь получателя. 

Но есть ли где-то (в чём-то) информация и информация ли вообще это, мы не можем узнать, пока мы (или какой-нибудь получатель) не «прочитаем» эту информацию, не попытаемся её «использовать» именно как информацию. То есть если где-то что-то лежит, очень похожее на информацию, мы всё равно не можем с уверенностью считать это информацией, пока оно не проявит себя именно в этом качестве (то есть не изменит состояние какого-либо объекта).

Глава 2

На столе квадратный красный листок бумаги. Несут ли отражённые от стола лучи света информацию о форме и цвете этого листка? По своей физической сути луч – это пучок волн; некоторые из них одной длины, некоторые (отражённые от бумаги) – другой; и от бумаги их отражается меньше (так как стол – блестящий). То есть такой неоднородный пучок. Но где там понятие «квадрат» и «красный»? Понятие «квадрат» есть только в моей голове (даже не в глазу). А для дальтоника так квадрат этот вовсе зелёный.

Может быть, пучок волн несёт какую-то информацию «вообще», такую «мега-информацию», которую потом каждый интерпретирует как хочет? Но ведь у этого пучка нет даже какой-то самостоятельной структуры (отдельные частицы-фотоны никак не связаны между собой), он является примитивнейшим отражением чужих форм. Поэтому проще в этом примере вообще миновать свет.

Несёт ли (хранит ли) красный листок бумаги в себе информацию о форме и цвете? Можно без всякой натяжки сказать, что листок имеет структуру и форму. Достаточно очевидно и то, что мы можем получить информацию об этой структуре и форме, если пошлём соответствующий запрос в соответствующие органы. Но была ли эта информация внутри самого листка до нашего запроса? (Как там было… «Считать, что раньше ализарина не было в каменном угле, было бы издевательством над всем современным языкознанием»? или «естествознанием»?..)

Мы-то знаем, что нет. Но уж очень многие современные учёные считают, что «в каждой песчинке вся инфа о мире» (любой материальный объект содержит в себе бесконечное количество информации). Поэтому мы уходим от конечного ответа, прикрываясь «многоплановостью» термина: если для какой-то научной области необходимо считать структуру (или форму) предметов информацией, пусть так и будет. В работе же с языками (лингвистика, программирование…) удобнее считать информацией только то, что передаётся с помощью знаков.

***

Спор о том, может ли информация существовать вне процесса обмена (передачи), - схоластический. Информация в книге - хранится в "статическом" виде и явно в процессе передачи не участвует. Но при более широком взгляде - в этой книге кто-то кому-то посылает сигналы (ну, и проституирует смыслы, само собой уж - Empire V). Человеческий мозг здесь не исключение: информация там и хранится, и является посланием в одно и то же время.

Энергетический аспект

Есть ещё один занятный способ отличить информационное взаимодействие от других (чисто энергетических). При "обычном" материальном взаимодействии сколько энергии один объект передаст другому, настолько тот другой и "подвинется" (приблизительно, конечно - учитывая обычные потери "на трение"). Передашь по проводам один киловатт-час - вскипятишь сколько-то там литров воды.

Информационный же сигнал требует существенно меньше энергетических затрат по сравнению с работой, которую он способен вызвать (заставить совершиться не за счёт собственных ресурсов сигнала). Позвонишь по телефону (затратив сколько-то ватт-минут) - и дворник вскипятит тебе  самовар. (Ср.: "Граница понятия «информация» может быть определена примерно так: предположим, что на функционирование системы существенно повлияло некоторое воздействие. Если при дальнейшем описании динамики системы ни переданная ей энергия или импульс, ни состоявшийся обмен материей (если он был)  решающего значения не имеют (ими можно пренебречь), то мы говорим, что данное воздействие выступило в роли информации". - С. Г. Середа. Анализ понятия «информация» – метафоры и трактовки).

С этой точки зрения признаками информационного взаимодействия обладают каталитические реакции: сигнал в виде добавления небольшого количества катализатора приводит к энергетическим изменениям в реакции, не сопоставимым по величине с энергией, нужной для доставки самого катализатора. Есть мнение, что с помощью именно таких сигналов (каталитических реакций) и зародилась жизнь ("Начало превращения отражения в сигнально-информационный фактор в каталитических реакциях предбиологических систем послужило возникновению зачатков биологической самоорганизации и самоуправления". - Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. - М.: ВЛАДОС, 1994. - 336 с.: 58 ил. ).