Реферат: Энтропия и негэнтропия э. Х. Лийв

ЭНТРОПИЯ И НЕГЭНТРОПИЯ
Э.Х.Лийв


Энтропия (от греч. еntropia – поворот, превращение, обычно обозначается S). Методы расчёта энтропии зависят от исследуемой
системы, но в общем, связаны с измерением неопределённостей их состояния.

1.Термодинамические системы.

Термодинамическая энтропия (Р.Клаузиус, 1865) является функцией состояния системы, изменение которой (dS) в равновесном процессе равно отношению количеству теплоты (dQ) сообщённого системе или отведённого от него, к термодинамической температуре (Т) системы.
Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются
ростом S. Они приближают систему к состоянию равновесия, в котором S максимальна.

2.Системы статистической физики.

Энтропия характеризует вероятность, с которой устанавливается то или иное микросостояние. Кроме того энтропия является мерой хаотичности или необратимости. Формула Больцмана:

S = k ln w, где:

w – вероятность термодинамического состояния,

к = 1,38  10-23 J/K – постоянная Больцмана.

3. Информационные системы.

Информационная энтропия является мерой неопределённости события (явления, процесса) или сообщения данного источника. Определяется по формуле К. Шеннона (1948):
S () = –
k



i

P (Ai)  lg2 P (Ai)

где: Ai до – Ak взаимно исключающие исходы события (опыта).

i = 1, 2, ……, k.

4. Диссипативные системы (структуры).

Энтропия Колмогорова является мерой рассеяния возможных состояний системы при изменений (развитии) её по времени. Измеряется увеличением структурных аттракторов, с учётом фактора времени.


2

5. В большинстве источников негэнтропией системы называют энтропию или её изменение, взятого со знаком минус (Шредингер, 1943 и Бриллюэн, 1960). Формулы:

N = – S или ∆N = – ∆S

6. Обобщённые системы и их модели. Исследуются общие законы, действующие во всех системах Вселенной и их обобщённые характеристики (параметры).

Все системы Вселенной состоят из триединых начал (вещества – энергии – негэнтропии). Системы и элементы могут, в зависимости от условий, принимать одну преобладающую форму. Однако, они обладают параллельно также свойствами других форм в эквивалентных соотношениях. Приблизительное соотношение отдельных форм существования систем следующее:

1 г  1014 дж  1035 бит

масса энергия ОНГ

Для характеристики каждой модели системы применяется три новых, зависящих от разных переменных, функции: максимально возможная обобщённая энтропия - ОЭм, фактическая обобщённая энтропия ОЭф и обобщённая негэнтропия ОНГ. ОНГ определяется в общем случае по разности энтропий:

ОНГ = ОЭм – ОЭФ.

Таким образом, для определения ОНГ необходимо раньше определить ОЭм и ОЭф, которые характеризуют соответственно максимально возможную и фактически, после принятия информации, реализованную неопределённость системы. Для определения ОЭф должны быть известными цель или назначение системы и вероятность их достижения, в зависимости от действия всех факторов, которые оказывают существенное влияние на систему [1-3]. Для определения ОЭм должно быть оценено максимальное количество всех возможных состояний системы (Vм), учитывая общее количество элементов, связей между ними и комбинации структуры. Если не учитывать вероятностный разброс, то в простом случае равновероятностного распределения:

ОЭм = – lg2

1

= lg2 Vм

Vм



Где:

1

вероятность реализации одного состояния системы. ОЭм зависит

Vм

от сложности выбираемой модели, которую необходимо оптимизировать. Если выбирать модель, в которой ОЭм меньше оптимального значения, то

3

уменьшается адекватность (подобие, гомоморфность) модели относительно реальной системы и её достоверность. Если выбирать ОЭм больше оптимального (компромиссного), то увеличивается неопределённость исходных данных и результатов, а также сложность расчётных формул.

В общем случае минимальная величина ОЭф определяется по неравенству:
ОЭф  –
m



i = 1

P (A / Bi) lg2 P (A / Bi)

где: Р – условная от отдельных факторов вероятность,

достижения цели;

А – критерий достижения цели системы;
^ Bi-m– влияющие на систему отдельные факторы.
Свойство обобщённости в понятиях ОЭ и ОНГ обозначает, что их можно определить для всех моделей, как физических, так и мысленных или интеллектуальных систем. Кроме того, они оптимизированы относительно цели по максимальному количеству действующих на систему существенных факторов. ОНГ не является только характеристикой структуры, а показывает также эффективность действия определённого состояния системы, качество его функционирования. Дополнительно ОНГ является характеристикой степени сложности, уровня эволюции или (по её изменению) динамики развития системы.

Информацией является только такой процесс (взаимосвязь, отношение) между системами, в результате которого увеличивается ОНГ хотя бы одной из систем.

Создание новой системы Вселенной требует анализа настоящей сущности и функций информации. Утверждения, что она представляет отдельную субстанцию во Вселенной, можно ставить под сомнение по следующим причинам.

1. Информация не является функцией состояния, то есть её бесконечно малые изменения невозможно выразить полным дифференциалом, она неравновесная и несимметричная.

2. Как вытекает из теории информации, она не является абсолютной величиной, а показывает отношение, взаимозависимость, связь между двумя или несколькими системами. Взаимодействие не происходит мгновенно, поэтому можно говорить об информации как о процессе. Тем более, что после окончания взаимодействия процесс заканчивается и нельзя говорить о существовании закона сохранения информации.

4

Схема 1.

Взаимодействие систем

по отдельным формам состояния

Энтро-



пия


Возму-щения



от среды

























































Вышестоящие по иерархии системы. Окружающие системы. Цели и управляющие системы

























































Энтро-



пия


Возму-щения



от среды

Состояние, структура

Функция, процесс

Состояние, структура

Сис-те- ма № 1

^ Масса

Вещество

1035 бит/г

Динамика

Сила



Инерция

Гидро- и аэродинамика

^ Масса

Вещество

1035 бит/г

Сис-те-ма № 2

Энергия

Поле

1021 бит/Дж

Термодинамика

^ Работа



Теплота, волны

Электро-динамика

Энергия

Поле

1021 бит/Дж

ОНГ, бит

Негэнтро-пия

Инфодинамика

Информация



Знания, сигналы

ОНГ, бит

Негэнтро-пия

  

Квантовое (объединённое) поле, вакуум, нейтрино

Квантэлектродинамика, квантхромодинамика

Гравитация, элементарные и виртуальные частицы


3. Понятия информации применяют до настоящего времени в двух сильно различающихся значениях. Из-за этого возникло немало недоразумений.

А. Информация как процесс, связь между явлениями и системами. Не всякие знания, сведения и данные от другой системы дают информацию для получателя, а лишь те, которые уменьшают его неопределённость (увеличивают ОНГ) по отношению установленного целевого критерия. Данные содержат ИФ для получателя в случае, если они новые и полезные для решения возникающих задач (целей).

Б. Информация, как результат её действия на структуру принимающего объекта. Измеряется при помощи сохранения её в памяти или структуре системы в битах. При этом такая “связанная информация” может выражаться не только в повышении упорядоченности существующих элементов, но и в увеличении общего количества элементов, размерности или эффективности системы. Связывание может осуществляться путём динамической или структурной локализации.

5

Эти два значения требуют принципиально разные к ним подходы. Первое значение является функцией процесса, который кончается после окончания передачи. Его эффективность зависит от параметров и условий процесса. Второе значение является функцией состояния и зависит от параметров принимающей и вышестоящей от нее систем. Поэтому оказалось необходимым, для обеспечения ясности, называть результат действия информации на структуру объекта по другому – обобщённой негэнтропией (ОНГ). Последняя является однозначной характеристикой принимавшей системы, её структуры и функций.

4. Информация по одному и тому же объекту может изменять своё значение, ценность или полезность в очень широких пределах. Её нет, если она является для получателя ранее известной, бесполезной или получатель не может её понять (декодировать, расшифровать). Отрицательная информация наблюдается, если она вызывала вредные, невыгодные действия или решения получателя. При этом ОНГ уменьшается, ОЭф увеличивается. Обычно эта связана с недоразумениями, ошибками или недоброжелательными намерениями её отправителя.

5. Информация как всякий процесс, должна сопровождаться изменением состояния системы. Макроинформация непосредственно не может изменять структуру вещества или энергии системы из-за того, что энергетический барьер между ними очень большой (1021бит/дж). Следовательно должна существовать ещё одна форма реальности, которая является промежуточным звеном между информацией и вещественно-энергетическим физическим миром. В качестве такого звена служит ОНГ, которая, с одной стороны связана с массой и энергией, с другой стороны легче реагирует (совмещается, согласовывается и повышается) с принимаемой информацией.


^ Первичная (физическая) реальность

Первичные начала ОНГ (например кванты, гравитация) существуют уже в квантовом поле и являются источником более сложных форм: ОНГ, вещества и энергии. ОНГ развивается по самостоятельным закономерностям в микромире, в элементарных частицах, атомах и в молекулах, в сочетании их с квантовым (объединённым) полем. Естественно, ОНГ существует и в макросистемах, объединяющих иерархически микромир. Однако, простое суммирование ОНГ отдельных систем обычно невозможно. Сильное влияние могут оказать интеракции во взаимодействиях соседних (окружающих) и вышестоящих по иерархии систем. В результате мы наблюдаем влияние ОНГ везде, даже во

6

физических явлениях каждодневной жизни. Облучение солнца является потоком УКВ, высококачественной (то есть с высоким содержанием ОНГ) энергии на землю. В физических явлениях ОНГ проявляется в виде любой разности (градиента) температур, давления, электрического напряжения или других свойств в системе. В термодинамических системах соответствующие инфодинамические показатели найдут приведением (делением) соответствующих потенциалов на температуру. В формуле свободной энергии делят все члены на Т

∆F = ∆U – T∆S или

∆F

=

∆U

– ∆S, которая является частным случаем

T

T



формулы ОНГ = ОЭм – ОЭф

где: F – свободная энергия,

U – внутренняя энергия,

S – энтропия,

T – абсолютная температура.

В физических и термодинамических системах ОНГ, ОЭм и ОЭф выражаются в физических единицах дж/град.моль, потому что они связаны с огромными неопределённостями (ОЭ) в состояниях молекул и большими потребностями ОНГ для их устранения. Ведь в моле вещества содержится 61023 молекул и каждая из них требует ОНГ для упорядочения движения.

Объединённое или квантовое поле существует везде: в физическом вакууме, во всех системах мира, в веществах и взаимодействует со всеми элементарными и макрочастицами. Все явления в мире (вещество, энергия, ОНГ и др.) являются результатом дифференциации, вибрации, флуктуации или уплотнения этого квантового поля. Обращает на себя внимание, что многие поля и элементарные частицы обнаруживают свойства, противодействующие общей тенденции возрастания энтропии. Так, например, сила (поле, энергия) гравитации влияет в любых расстояниях и временных интервалах между телами строго в одном направлении притяжения. Энергия передаётся во всех полях в виде квантов. Кванты характеризуются не только массой и энергией, но и их строгой упорядоченностью. Электрон имеет строго установленные электрический заряд, спин и магнитный момент.

Это подтверждает, что в микромире действуют силы, поля, которые являются причиной образования структур, взаимных связей между элементами, уменьшают степень свободы элементов и ограничивают их беспорядочное, хаотическое движение. Такие силы и поля действуют не только в микромире, но через них во всех макросистемах, начиная с атомов и молекул до живых


7

организмов и общественных организаций. Поэтому можно сделать вывод о существовании негэнтропийного поля, во всех уровнях иерархии систем.

Исходной средой при возникновении ОНГ-поля являются квантовое и гравитационное поля, которые взаимодействуют с веществом по следующему механизму.

1. При их взаимодействии рождается много лабильных, легковозбуждаемых структур, которые могут содержать бистабильные и автоколебательные элементы. Существенную роль играет взаимодействие квантового поля с атомами. Например вибрации с возникновением нейтронов и нейтрино.

2. При взаимодействии с веществом и энергией в граничащим пространстве изменяется и структура самого квантового поля, его предполагаемая интенсивность и компонентный состав. Вещество по видимому образует потокам нейтрино препятствие.

3. Взаимодействие полей и вещества расширяет область взаимопереплетения, совмещения систем. Общие элементы разных систем облегчают движение ОНГ и информации между системами.

4. Лабильность системы усиливается в результате возникновения флуктуации и вероятностного поведения множества комплексных элементов, их структуризации, а также их отбора по критериям, учитывающим ОНГ и ОЭ.

Показатели ОНГ и ОЭ резко зависят от обобщённости и детализации выбранной модели. Упорядочение движения каждой молекулы в отдельности требует большое количество информации. Поэтому ОНГ микросистем по величине находится на уровне термодинамических потенциалов (на уровне 1021 бита или 1 дж/К на моль вещества). В то же время в макросистемах огромное количество микроэлементов может быть объединены в комплексные элементы, которые только и учитываются в системах.

Таким образом, ОНГ и ОЭ являются более общими понятиями, чем физическая энтропия и негэнтропия, так как первые существуют как в физических, так и во всех информационных системах и их моделях.

Основные отличия обобщённых понятий ОЭ и ОНГ от физических следующие:

1. ОНГ определяется по разности ОЭм и ОЭф, но ОЭф имеет другую, более обобщённую, чем физическая энтропия, природу. Для определения ОЭф основным показателем являются критерии, цели или назначения системы. Последние могут быть установлены только на основании данных от выше-стоящих в иерархии системы, с учётом еще данных от окружающих систем.

8

Категории цели или назначения выйдут за пределы классической физики. Учёт целевых критериев даёт возможность исследовать факторы неопределённости и обобщать понятия ОЭ и ОНГ на любые системы в мире, включая экономические, правовые, информационные, научные, мысленные и др.

2. В отличие от физической энтропии для учёта влияния различных факторов на ОНГ системы определяют условные (по данным другой системы) вероятности цели или оценивают их величины по аналогии или по априорным закономерностям. В качестве последних могут служить ранее известные теоретические или экспериментальные зависимости, упрощённые модели, также как и правдоподобные предположения и гипотезы. Тем самым ОНГ и ОЭф характеризуют существование открытых систем. Открываются новые возможности для приближения моделей к системам объективной реальности.

3. ОНГ связана с другими формами реальности (веществом и энергией) в триединый комплекс, причём формы существуют одновременно в ранее указанных эквивалентных количествах. Например, в объектах сознания (моделях) преобладает форма ОНГ, но параллельно в системе существуют и другие формы [1, 2].

4. ОНГ определяется по разности ОЭм и ОЭф в системе (в отличие от обычного определения информации или негэнтропии по уменьшению фактической энтропии). Введение нового показателя ОЭм, которая может и увеличиваться (схема 2) после принятия информации, принципиально изменяет методологию определения ОНГ. Это даёт возможность определить для каждой системы характерное значение ОНГ, которое зависит не только от ОЭф, но и от ОЭм системы. Увеличение ОЭм может произойти путём повышения количества степени свободы (независимых факторов) системы или путём расширения масштаба их действия или точности измерения координат.

^ Баланс ОНГ основывается на законе непревышения максимума ОНГ: ОНГ в изолированной системе не увеличивается, но может уменьшаться. Система может получать ОНГ от других систем и отдать её другим системам при помощи информации. Для любой системы формула неравенства (за определённый период):

ОНГн + ИФп  ОНГк +ИФв

где: ИФп – полученная системой информация (ОНГ)

ИФв – отданная системой информация (ОНГ)

ОНГн – ОНГ системы в начале периода

ОНГк – ОНГ системы в конце периода

9

Схема 2

^ Схема расчёта ОНГ





ОНГ2













ОНГ1




ОЭф



ОЭм ОЭми



Энтропия 

















ОЭф – фактическая ОЭ модели системы

ОЭм – максимально возможная ОЭ модели системы

ОЭми – максимально возможная ОЭ модели системы после

получения информации

ОНГ1 = ОЭм – ОЭф ОНГ2 = ОЭми – ОЭф

Баланс ОЭф выводится из второго закона термодинамики: общий ОЭф не может быть меньше, чем сумма условных энтропий влияющих на систему внутренних и внешних факторов. Общая ОЭф в изолированной системе не может уменьшаться. Для любой системы формула энтропийного неравенства следующая.

ОЭфо  ОЭфу,

где: ОЭфо – общая фактическая энтропия системы

ОЭфу – условная фактическая энтропия системы под влиянием

одного фактора или воздействия.

Для характеристики систем широко применяют разные понятия, например структура, упорядоченность, организованность, сложность, управляемость, степень развития и др. Однако, только методы расчёта ОЭм, ОЭф и ОНГ дают возможность оценить и сравнивать таких понятий количественно. При этом необходимо учесть, что постоянство конкретных значений ОЭф и ОНГ сохраняется только относительно конкретного критерия цели. При составлении баланса ОНГ между системами все системы должны быть рассмотрены относительно единого критерия цели. Выбор цели или целесообразности зависит от тенденции развития вышестоящей по иерархии системы и от места и функционирования в ней изучаемой системы.


^ Вторичная (виртуально-модельная) реальность. Сознание

В управляющих органах и системах уже невозможно обходиться без моделей или программ действия. Поэтому природа при эволюции создала как

10

органы моделирования, так и продукты их взаимодействия: сами модели и программы. Характерным примером моделирования являются геномы живых организмов. Модели и программы постепенно усовершенствовались, становились всё сложнее. От безусловных и условных рефлексов, через компоненты сознания (мысли, речи и знания) до создания идей, проектов, теории, прогнозов и других продуктов умственного труда. При этом необходимо различать два типа систем. Во-первых – среда моделирования, работает по вышеуказанному механизму развития ОНГ и его поля с участием квантового поля, вещества и энергии (например, мозг). Во-вторых – сами модели как самостоятельные системы (например, знания). Обе разновидности систем различаются по ОНГ, энергии и массы, хотя в “чистых” моделях форма ОНГ преобладает и является основным.

Мысли и другие процессы сознания обладают некоторой аналогией с виртуальной реальностью (частицами) в квантовом поле-вакууме. Действительно, мысли, как и виртуальные части, могут возникать, изменяться и исчезать по вероятностным законам, не подчиняющимися законам классической физики. По-видимому, они косвенно связаны с процессами в квантовом поле.

Распределение ОЭф и ОНГ в сознании человека можно схематически объяснить следующей моделью (схема 3). Полное познание реально существующих объектов невозможно, они обладают разнообразием, размерностью и Ем, приближающимися к бесконечности. Сознание, как мысленно, так и математически, не может оперировать бесконечно большими величинами. Поэтому оно вынуждено создавать упрощённые модели или образы для принятия решений, обработки и передачи информации. Модели составляют по возможности подобными (гомоморфными) реальным объектам и в то же время обладающими конечными величинами ОНГ, ОЭф и ОЭм.

Для обеспечения эффективного управления такой сложной системы как человек, в модели его сознания энтропия ОЭм должна быть по возможности полнее компенсирована введением ОНГ. Та часть ОЭм, которая находится вне пределов досягаемости наших знаний, может быть компенсирована только верой. Вера представляет собой общие принципы, принимаемые без достаточных доказательств, как аксиомы (разновидность ОНГ). Мы должны стремится к тому, чтобы наша вера была бы по возможности ближе к реальной действительности. Часть ОЭм и ОЭф в сознании компенсирована нашими знаниями. Человеку необходимо заботиться, чтобы эта часть компенсации была бы по возможности больше. Приобретённые знания могут

11

компенсировать энтропию в сознании в двух направлениях: уменьшать ОЭф и увеличивать ОЭм. Оба направления одинаково важны для повышения ОНГ и эффективности решений человека.

Схема 3

^ Негэнтропийная модель сознания

Цель, целе-сооб-раз-ность









Апатия, равнодушие





Неопределённость

размерности

Забывание







Неопределённость знаний

Эгоцентризм, бесцельность, беспринципность



Неопределённость мировоззрения

Энтропия

















Моделирование, оптимизация, управление











ОНГ подсознания



Интуиции

Эмоции


ОНГ знания, науки



Научные данные, знания, модели


Информация

Негэнтропия

ОНГ веры, религии



Предположения, догмы, принципы


Полная компенсация ОЭф до нуля в реальных объектах невозможна. При приближении ОЭф к нулю всё сильнее оказывает влияние неопределённость размерности. В реальных системах размерность пространства состояния огромная. В моделях обычно ограничиваются несколькими координатами (факторами). Однако, их отбор вызывает дополнительную неопределённость (ОЭ). Близко к ОЭф= 0 становятся часто актуальными многие раньше не учтённые или несущественные факторы, связанные с дополнительной неопределённостью (ОЭ) и требующие увеличение ввода ОНГ. С целью преодоления последствий неопределённости размерности природа разработала для человека и животных эффективный механизм подсознания (разновидность ОНГ). В отличие от сознания оно не основывается на конкретных знаниях, а на предыдущем опыте, на генетической информации предыдущих поколений, на чувствах, эмоциях, а также на забытых, но сохранённых в глубине мозга сведениях. Подсознание является тоже частью модели сознания, но качественным, вероятностным. Оно не даёт конкретных программ, но определяет вероятностные предпочтения при принятии решений. Подсознание отвечает вопросам, что вероятно хорошо (полезно) и что плохо (опасно), в каком направлении можно более вероятно достичь цели и в каком –

12

нет. Механизм подсознания даёт возможность принимать решения при условиях большого дефицита информации. Полученные косвенные, вероятностные сведения, несмотря на свою ограниченность, обеспечивают всё-таки более обоснованные решения, чем те, которые приняты без учёта информации.

Таким образом модель сознания представляет собой сложную систему, в которой одновременно протекают процессы изменения ОЭм, ОЭф и ОНГ, а также получения и отдачи информации. Метод создания мысленных, концептуальных и научных моделей открывает широкие возможности для более глубокого познания реального Мира, для составления прогнозов его изменения.

Объекты, исследуемые философией или в гуманитарных науках, связаны в основном процессами передачи и обработки обобщённой информации или ОНГ в виде моделей. Так как до настоящего времени в этих моделях такой существенный координат, как ОНГ отсутствует, они недостаточно точно отражают реальные общественные системы и взгляды. В качестве более сложных моделей можно рассматривать также такие элементы творческого труда, как бизнеспланы, изобретения, концепции, гипотезы, теории, прогнозы, философские системы, произведения искусства, литературы и науки, а также явления, которые связаны с культурой и душой человека и общества. Такие модели также существуют объективно и представляют собой вторичную реальность.

При исследованиях сознания и процессов познания часто не различают реально существующие объекты (первичную реальность) и их упрощённые в сознании людей моделей (вторичную реальность). Например, государство вместе со всеми организациями, экономикой, культурой и гражданством представляет собой объективную первичную реальность. Конституция этого государства, законы и другие юридические нормы представляют собой только приближённые модели государства, которые не охватывают всех его сторон. Каждый гражданин имеет своё индивидуальное и субъективное представление (модель) о государстве, которое только приближенно и неполно соответствует первичному объекту. Причиной многих недоразумений, ошибок и конфликтов является то, что свои неадекватные или несовершенные модели люди принимают как полностью соответствующие реально существующим первичным объектам, т.е. принимают за абсолютную истину.

При оценке и сравнении эффективности моделей объектов гуманитар­ных и социальных наук наибольшие трудности связаны с отсутствием соответствующих критериев. Очевидно, что в этих объектах наиболее

13

существенную часть составляет связанная информация (ОНГ), а не физические критерии (масса, энергия и др.). Инфодинамика впервые даёт для оценки эффективности моделей таких объектов достоверные критерии: ОЭф и ОНГ. Тем самым открываются новые возможности количественного определения полезности и эффективности духовных ценностей, вместо того, чтобы ограничиваться только многословными спорами по их сущности.

Объективные основы создаются для оценки влияния как положительных, так и отрицательных факторов на результаты труда. Это позволяет быстрее бороться со скрытыми факторами, уменьшающими эффективность решений и работы людей или компьютеров. Очевидно, что интеллектуальная, творческая работа связана с обработкой данных в системах информации, в частности преобразованием ОНГ и инфопотоков. Количество творческого, умственного труда равня­ется количеству ОНГ, введенной в систему информацией относительно определённой цели.

Решающим этапом при обработке информации являются оптимиза­ция моделей. Этап начинается с того, что определяют отличительные черты, пределы и содержание системы, затем определяют её цели или назначение. Вероятность достижения цели является основой для расчёта ОЭф или степени неопределённости модели. Согласно разработанным формулам открывается возможность определить влияние на ОЭф всех ожи­даемых структурных и функциональных факторов. Путём сравнительного анализа находят существенные факторы, влияющие на эффективность модели и больше всего увеличивающие ОЭф или ОНГ. Малосущественные факторы можно устранить из модели и тем самым её упростить. Применение ОЭф и ОНГ вместо вероятностей даёт возможность во многих случаях составлять зависимые от многих факторов линейные модели и балансы обмена ОЭф и ОНГ между системами. Например, можно при исследовании бизнесплана фирмы спрогнозировать увеличение прибыли на 10% и выяснить вероятность достижения этого прогноза (цели) путём определения ОЭФ. После этого минимизируют ОЭФ путём вариации организационных и технических факторов. Общим правилом при оптимизации любой системы является стремление по возможности уменьшать ОЭФ и увеличивать ОНГ относительно достижения цели.

Прогноз эффективности различных вариантов выбора особенно важен при осуществлении процессов управления. Управляющие элементы содержатся только в достаточно организованных системах: в живых орга­низмах, в сознании человека, в организациях или в машинах. Известный в кибернетике закон

14

необходимого разнообразия Эшби является частным случаем более общего закона инфодинамики по управляемости. Как общее правило, система является полностью управляемой в том случае, если сумма содержавшейся в системе ОНГ и переданной системе органом управления ОНГ, равняется или превышает максимальную ОЭм системы. Если суммарная ОНГ меньше, чем ОЭм, то система является управляемой только частично, частично её поведение неопределённо. При помощи критериев ОЭф и ОНГ открываются также возможности определять зависимость управляемости отдельно от каждого фактора, влияющего на систему и выяснить из них основные.

Разработка и применение моделей, содержащих ОНГ, резко повышает эффективность и расширяет области применения всех средств инфотехнологии (в первую очередь компьютеров и Интернета). В результате принятия решений, более близких к оптимальным, достигается повышение эффективности проектов во многих областях (экономика, культура, техника, наука и др.) [1-3]. Проблемы эффективного прогнозирования переходят из стадии интуитивного (концептуального) в стадию научной, количественной оптимизации.

В отличие от привычных методов моделирование начинают “сверху”. От общего к конкретному. Систему рассматривают первоначально в виде “чёрного ящика” вводя в него наиболее общие элементы (входы и выходы). Модель ящика начинают постепенно конкретизировать, используя все имеющиеся экспериментальные и теоретические данные, в том числе разработанные раньше упрощённые модели. Устанавливают критерий цели и стараются найти вероятности его достижения с учётом всех существующих возмущающих и управляющих факторов и балансов (неравенств) по формулам, приведенным в главе 2. Эффективность функционирования модели относительно постановленной цели проверяется при помощи критерия ОНГ. В случае наличия достаточных данных удаётся разработать более надёжные модели для реальных систем, чем это удаётся без критериев ОЭ и ОНГ.

Инфодинамические модели разрабатываются для многих систем. Некоторые характерные их варианты следующие:

модели: диссипативных структур;

памяти и забывания;

сознания;

бизнеспланов фирм;

систем управления производством;

управления технологическими процессами;

15

систем массового обслуживания;

долговечности (срока службы) изделия;

определения точности и достоверности данных измерения;

определения эффективно