Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

D I = k ln(p1 / p2) = k (ln p1 — ln p2 ).

Если p1 > p2 (D I >0) - прирост информации, т.е. сведения о системе стали более определёнными, а при p10 - более низкой организации).

Термодинамическая мера (энтропия) применима к системам, находящимся в тепловом равновесии. Для систем, далёких от теплового равновесия, например, живых биосистем, мера - энтропия - менее подходящая.

4. Энергоинформационная (квантово-механическая) мера. Энергия (ресурс) и информация (структура) - две фундаментальные характеристики систем реального мира, связывающие их вещественные, пространственные, временные характеристики. Если А - множество "энергетического происхождения", а В - множество "информационного происхождения", то можно определить энергоинформационную меру (системы A« B) как отношение, связь между этими множествами вида f: A® B. Она должна отражать механизм взаимосвязей физико-информационных и вещественно-энергетических структур и процессов в системе. Сейчас актуально говорить о биоэнергоинформационных мерах, отражающих механизм взаимосвязей биофизикоинформационных и вещественно-энергетических процессов в системе, в ноосфере.

Пример. Процесс деления клеток сопровождается излучением квантов энергии с частотами приблизительно до N=1.5´ 1015 гц. Этот спектр можно воспринимать как спектр функционирования словарного запаса клетки - как биоинформационной системы. С помощью этого спектра можно закодировать до 1015 различных биохимических реакций, что примерно в 107 раз больше количества реакций реально протекающих в клетке (их примерно 108), т.е. словарный запас клетки избыточен для эффективного распознавания, классификации, регулировании этих реакций в клетке. Количество информации на 1 квант энергии: I=log21015» 50 бит. При делении клеток, количество энергии, расходуемой на передачу 50 бит информации равна энергии кванта (h - постоянная Планка, n - частота излучения): E=hn =6.62´ 10—27(эрг/cек)´ 0.5´ 1015(сек—1)=3.3´ 10—12 (эрг). При этом, на 1 Вт мощности "передатчика" или на m =107 эрг/сек. может быть передано количество квантов: n=m /E=107 (эрг/сек)/(3.3´ 10—12 (эрг))» 3.3´ 1018 (квант). Общая скорость передачи информации на 1 Вт затрачиваемой клеткой мощности определяется по числу различных состояний клетки N и числу квантов (излучений) m: V=n log2N=3.3´ 1018´ 50» 1.6´ 1020 (бит/сек).

4. Понятие о связи информации и самоорганизации

Любая открытая информационная система эволюционирует так, что начиная с состояния наибольшей энтропии (неопределённости) стремится спиралеобразно к новым связям и отношениям, к организованности и порядку в системе в процессе взаимоотношений со средой и перестройки структуры с целью уменьшения энтропии.

Пример. На телевизионной игре “Что? Где? Когда?” обсуждение вопроса часто начинается хаотично, спонтанно, независимо и в конце обсуждения может организоваться в единодушное принятие правильного решения.

Самоорганизация может наблюдаться и в неживых системах.

Пример. Эволюция ЭВМ - пример самоорганизации: от 1-го поколения ЭВМ (40-50-ые годы 19 века) с ненадёжными электронными лампами и быстродействием порядка 104 операций в сек. до 1-го поколения оптических вычислительных нейроподобных структур (конец 90-ых годов) с голографической памятью, с логикой на потоках фотонов, быстродействием порядка 1012 операций в сек. и высокой надёжностью.

Сформулируем основные аксиомы теории информационных динамических процессов (информационной синергетики).

Аксиома 1. Развитие системы определяется некоторой целью и информационными ресурсами системы.

Аксиома 2. При стремлении к цели система воспринимает входную информацию, которая используется и для изменения внутренней структуры самой системы, внутрисистемной информации.

Аксиома 3. Изменение внутрисистемной информации происходит таким образом, чтобы уменьшалась энтропия (мера беспорядка) в системе.

Аксиома 4. Любое изменение внутрисистемной информации оказывает воздействие на выходную информацию системы (на окружающую среду).

Аксиома 5. Процесс актуализации информации структурирует окружающий нас мир. Все, что не познано в данный момент времени, образует “хаос”, который заставляет актуализировать новую информацию, новые формы представления и описания знаний, приводит к появлению новых ветвей знания; этот хаос развивает при этом и исследователя.

Информация - это знание, которое используется для развития, совершенствования системы и её взаимодействий с окружающей средой.

Информация сама развивается вслед за развитием системы. Новые формы, принципы, подсистемы, взаимосвязи и отношения вызывают изменения в информации, ее содержании, формах получения, переработки, передачи и использования. Благодаря потокам информации система осуществляет целесообразное взаимодействие с окружающей средой, т.е. управляет или управляема. Своевременная и оперативная информация может позволить стабилизировать систему, адаптироваться, восстанавливаться при нарушениях структуры и/или подсистем. От степени информированности системы, от взаимодействия системы и среды зависит развитие и устойчивость системы.

Наблюдаемая математизация и математическая информатизация разделов современной науки показывает, что их эффективность зависит как от сложности и возможности описания её законов и принципов адекватными математическими и логико-информационными моделями, так и от используемого математического аппарата, выбранных мер информации, интеллектуальной деятельности, знаний, конструктивных методов и алгоритмов их измерения, оценивания информационных ресурсов.

Кроме указанных выше подходов к определению меры информации, есть и множество других (меры Винера, Колмогорова, Шрейдера и др.), но основными методами (в образовательной информатике) являются указанные. Рекомендуются для чтения [1-11] (приведены в хронологическом порядке).

5. Задачи для самостоятельного решения

В заключение предложим некоторые задачи для закрепления материала и усиления интереса при обучении рассмотренной выше проблеме.

Задача 1. ДНК человека можно представить себе как некоторое слово в четырехбуквенном алфавите Х={A, B, C, D}, где буквой помечается звено цепи ДНК (нуклеотид). Среднее число их равное примерно 1.5´ 1023 нуклеотид. Считая, что ядро каждой из примерно 1013 клеток человеческого тела является хранителем генетической информации, оценить объем информации в них (в теле человека).

Задача 2. Ресурсы человеческого мозга рассчитаны на переработку информации в 16 бит в сек. Какое количество информации перерабатывает человек за свою жизнь, если предположить что переработка информации идёт непрерывно в течении средней продолжительности жизни, которую принять равной 70 лет (заметим, что и во время сна человек перерабатывает информацию, более того, сон - продукт такой переработки информации).

Задача 3. Некоторая система может находиться в четырёх состояниях: в первом - с вероятностью 0.1, во втором и третьем - с вероятностью 0.5, в четвёртом - с вероятностью 0.4. Чему равно количество информации (или неопределённость выбора) в системе? Если система может находиться только в состоянии номер 2, то чему оно равно?

Задача 4. Система может принимать 128 различных равновероятных состояний. если состояние системы неизвестно, то каково количество информации в системе (неопределённость выбора)? Если известно, что система находится в состоянии номер 8, то чему равно количество информации?

Задача 5. Определить количество информации (в битах) в каждой букве русского алфавита, отождествив вероятность появления этой буквы в словах с частотой по частотному словарю русского языка приведённому ниже. Найти какое количество информации определяется двухбуквенными сочетаниями (всем алфавитом)? Оценить количество информации в каждом слове из букв “а”, “б”, “с” над алфавитом русского языка. Частотный словарь русского языка имеет вид:

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: оформление доклада, курсовая работа по управлению.



Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки