И. Б. Фоминых гу роснии ити ап

Вид материала

Документы

Содержание 1.Информационный подход к формализации гуманитарного знания 2. Структура научной теории 3. Принцип максимума взаимной информации и его использование в гуманитарной сфере Н(Х) - это разнообразие слов русского текста, разнообразие реакций H(Y)

Подобный материал:

• Природа, наслаждающийся и сознание Тексты, 541.67kb.
• Фольклор мат-меха за 50 лет, 757.18kb.
• Салымская Буровая Компания" (истца) Спиров В. Н., Фоминых Э. В.; от общества с ограниченной, 121.62kb.
• Заслушав информацию и о. начальника суим белогорского рогу мвд украины в ар крым старшего, 25.84kb.
• Существования являлась органом райкома вкп(б), райисполкома и райпрофсовета и была, 69.07kb.
• Исторический факультет вопросы истории, международных отношений и документоведения, 3853.43kb.
• Методические рекомендации и контрольные задания для студентов V курса заочного отделения, 4486kb.
• Ити проект Програми імунопрофілактики та захисту населення від інфекційних хвороб, 377.95kb.
• Ити Положення про порядок розслідування нещасних випадків, що сталися під час навчально-виховного, 363.07kb.
• Ити Положення про порядок розслідування нещасних випадків, що сталися під час навчально-виховного, 434.62kb.

О формализации гуманитарного знания

И.Б.Фоминых

ГУ РосНИИ ИТи АП


В статье рассматривается информационный подход к формализации гуманитарного знания на основе принципа максимума взаимной информации. Последовательное применение информационного подхода позволяет вводить конструктивные определения таких гуманитарных понятий как культура и искусство, строить информационные модели эмоций и модели образного мышления.


Введение

Одна из главных проблем в развитии совре­менной культуры все углубляющееся расхождение между двумя ее ветвями — гуманитарной и естественно-научной. Расхождение в мето­дах, темпах развития, результатах, а главное — в эффективности. Се­годня мы можем управлять весьма сложными техническими системами и процессами, но сам человек по-прежнему остается существом неуправляемым. Почему столь различными оказались методы и результаты в этих двух ветвях? Является ли причиной случайное стечение обстоятельств или в основе лежит какое-то фундаментальное различие функций, производным от которого и является различие ме­тодов? Возможна ли какая-то «реинтеграция» этих культур? Все эти проблемы с большой остротой были поставлены в работах Ч.Сноу [Сноу, 1973], Ю.С.Мейлаха [Мейлах, 1971], Е.Л.Фейнберга [Фейнберг, 1981] , С.Ю.Маслова [Маслов, 1983], Д.А.Поспелова [Поспелов, 2008] и других авторов. Искусство и наука — это два полюса, вокруг которых концентри­руются гуманитарная и научно-техническая культуры, и где различия методов проявляются в наиболее чистом виде. Кратко рассмотрим эти различия, используя идеи информационного подхода [Голицын и др., 1991].

Наука. Источником информации (представлений о внешнем мире) является эксперимент и наблюдение. Надеж­ность, определенность и достоверность представлений обеспечиваются их обобщенностью, опорой на коллективный опыт. Особую роль при этом играет разветвленная система логических связей между представлениями. Благодаря жесткости, определенности и достоверности этих связей каждое отдельное представление науки опирается уже не только на непосредственно относящиеся к нему факты, но по сути дела на всю совокупность фактов, даже если связь с ними опосредована большим числом про­межуточных логических звеньев. Именно наличие системы логиче­ских связей обеспечивает любому представлению, включенному в эту систему, поддержку всей совокупности включенных в нее фак­тов. Представляется, что задача логики состоит не столько в том, чтобы доказать какое-то утверждение с абсолютной достоверностью (что невозможно), а в том, чтобы обес­печить ему опору на максимально широкое эмпирическое основа­ние.

Искусство. Источником информации является внутренний мир, фантазия художника. Соответствие объективной реальности (а зна­чит, и познавательная функция искусства) имеют подчиненное значе­ние (это особенно очевидно для искусств неизобразительных, напри­мер, для музыки). Не играет решающей роли и логическая связность представлений. Главным средством утверждения представлений в со­знании индивида, их авторитета, превращающего их в детерминанты поведения, является их образность, включающей с необходимостью такие моменты, как эмо­ции и сотворчество. Сотворчество ведет к идеали­зации, упорядочению и закреплению однажды возникших образных представлений, а эмоции играют в этом процессе важнейшую роль движущих сил.

В эпоху первоначального синкретизма культуры различие ее ме­тодов в значительной степени маскировалось. Логические системы в науке и технике не были достаточно развиты, эксперимент как источ­ник информации еще не был известен. С другой стороны, в искусстве фантазия художника во многом сдерживалась канонами и правилами, а технические средства искусства также были ограничены. Однако за последние столетия быстрый прогресс культуры по всем направлени­ям привел к тому, что эти направления значительно разошлись. Это сделало явным разрыв в структуре и методах этих двух культур.

1.Информационный подход к формализации гуманитарного знания

Одним из факторов размежевания двух культур является глубоко уходящая в историю двойственность самой человече­ской природы. В частности, она проявляется в функциональной асимметрии полушарий человеческого мозга: правое полушарие отве­чает в основном за образные, интуитивные формы обработки инфор­мации, левое — за понятийные, логические. Эта двойствен­ность, различие образного и понятийного, интуитивного и логическо­го коренится в фундаментальных свойствах самой информации. В работах Г.А.Голицына [Golitsin and other, 1995] была выдвинута и развита идея, что именно информационный подход к этой проблеме позволит продвинуться в ее разрешении.

В таком контексте под культурой понимается система производства, распространения и усвоения информации, использую­щую внешние для индивида материальные носители - орудия и зна­ки. Информационное оп­ределение культуры позволяет дать количественное выражение мно­гим важным ее аспектам (богатство культуры, уровень ее развития и т.п.) и обеспечивает конструктивный подход к различным ее пробле­мам.

Попытки рассматривать явления жизни и культуры с позиций тео­рии информации возникли практически одновременно с возникнове­нием самой теории информации. При своем появлении на свет теория информации породила среди биологов, психологов, социологов, лин­гвистов и представителей других гуманитарных дисциплин большие надежды: каза­лось, что скоро эти дисциплины обретут статус точных наук. В этой связи следует отметить работы И.И.Шмальгаузена [Шмальгаузен, 1968] , А.Н.Колмогорова [Колмогоров, 1987], А.Моля [Моль, 1966] и других. Однако этого не произошло. В сущности, во всех подобных работах теория информации сводилась к совокупности приемов, которые позво­ляли количественно оценить то, что раньше такой оценке не поддава­лось. Если что и выходило за рамки этих приемов, то оно совершалось традици­онными, внеинформационными методами.

Неудачи в использовании теории информации в гуманитарных науках во многом происте­кают из того, что нет четкого представления, какая теория необходима. В механике, наиболее завершенной из точных на­ук, различают три типа теорий: статика, которая исследует силы и состояния системы, но не за­нимается движением ее во времени;

кинематика, которая описывает общие свойства движения, но не занимается силами, его обуславливающими; динамика, которая охватывает обе стороны явлений и исследу­ет как движение, так и силы в их взаимосвязи.

Подобно механике теория информации тоже должна иметь динамическую составляющую, поскольку приходиться иметь дело с такими вещами, как цели, мотивы, силы, движение во времени, развитие. И сама культура - это динамический процесс. Здесь в резуль­тате творчества непрерывно рождается новое, оно тиражируется, транслируется, потребляется. С другой стороны, культура - это тра­диции, память, наследство. С точки зрения динамики важнейшее значение имеет имен­но дихотомия «привычное - новое». Мы постоянно наблюдаем с одной стороны жажду новизны, отвращение к привычному, надоев­шему; с другой - стремление держаться привычного, боязнь нового. Можно только удивляться, как сочетаются в человеке - а значит и в творчестве и в культуре — эти противоположные стремления.

Главная причина неудач теории информации, по мнению Г.А.Голицина, заключается в том, что она сама еще не является динамической теорией и, в частности, не обрела своего центрального динамического ядра - прин­ципа, который определял бы направление и характер движения в этой сфере По этой причине она является лишь «кинематической схемой», кото­рая только связывает между собой переменные, но ничего не говорит о том, как они должны изменяться. Как будет ясно из дальнейшего изложения такой принцип был им предложен.

Культура, рассматриваемая как информационный процесс, вклю­чает в себя три основных звена, характерных для любого канала ин­формации:

1. «производство» информации (творчество);
   
2. распространение, передача информации;
   
3. усвоение («потребление») информации индивидом.
   

При этом наиболее важными проблемами являются усвоение и производство информации. Че­рез процесс усвоения коллективный опыт ( идеалы, нормы, цели и ценно­сти, выработанные культурой) становится детерминантой человече­ского поведения. При множественности и, нередко, противоречивости этих представлений важнейшей чертой, обеспечивающей их «выжива­ние», становится их способность за­владевать вниманием, закрепляться в памяти и определять поведение индивида. Закономерности усвоения культуры во многом определяют и про­цесс ее производства - творчество. Всякий творец должен считаться с потребителем, если хочет иметь успех. Именно в среде потребителей происходит «естественный отбор» производимых культурных ценно­стей. Кроме того, всякий творец является одновременно и первым по­лучателем произведенной информации, первым ее критиком и «фильтром» в системе отбора, а потому закономерности восприятия влияют и на процесс творчества. Конечно творчество, помимо этого, имеет и свои, внутренние детерминанты, проблемы и спе­цифические закономерности.

2. Структура научной теории

Как известно, одно из проявлений кризиса гуманитарного знания состоит в отсутствие в этой сфере теорий, подобных тем, которые существуют в естественных науках (например, физики); теорий, которые позволяют однозначно объяснять и предсказывать факты и на этой основе - уп­равлять ими (заметим, что речь не идет о формальной теории). Известно также, что эта теория имеет два уровня.

На первом уровне в роли объясняемых объектов выступают изме­нения некоторых переменных («явления», «факты»), а в роли связей, объясняющих эти изменения - законы. Таков второй закон Ньютона, связывающий силу и ускорение; или закон Ома, связывающий напря­жение и силу тока, и т.п. На втором - сами законы становятся объектами объяснения, а в роли объясня­ющих связей выступают логические рассуждения, посредством кото­рых один закон можно вывести из другого, «понять эмпирическую за­кономерность как логическую необходимость» (А.Эйнштейн). Если второй уровень отсутствует, то данная область может рассматривать­ся только как совокупность эмпирического знания, но не как теория.

В качестве примера гуманитарного знания возьмем психологию. Психологами найдено огромное количество закономерностей и фактов, многие из них выра­жены в математической форме (закон Вебера - Фехнера, закон Иеркса - Додеона и др.). Но теории - в том строгом смысле, в каком употреб­ляется это слово в точных науках, - не существует. Причина в том, что эти законы разрознены, не образуют системы, не выводятся друг из друга или из каких-либо общих принципов. То же самое можно сказать относительно большинства других гума­нитарных дисциплин.

Наличие жесткой дедуктивной структуры, «логического скелета» есть необходимый компонент научной теории. Имен­но существование такого логического скелета делает теорию эффек­тивной, обеспечивает ее «предсказательную силу» - возможность тео­ретическим путем предугадывать новые, нетривиальные закономерно­сти и факты. Важно, что такая теория становится независимой от своего творца, отчуждается от него. Благодаря этому становится возможной преемственность, про­должение теоретической работы и накопление результатов. На этой основе в точных науках достигается единство знания, недоступное по­ка наукам гуманитарным: философий столько, сколько философов; физика - одна.

Независимость теории от ее создателя проявляется и в таком по­разительном явлении, когда теория становится, так сказать, «умнее своего творца» и принуждает его порой к выводам, которых он не толь­ко не предполагал, но порой и прямо не желал, заставляет принять с логической неумолимостью факты, которые противоречат его интуи­ции. История точных наук знает множество примеров подобного ро­да. Так, М.Планк для разрешения логического противоречия между различными законами излучения вынужден был ввести понятие кван­та, которому противилась вся его натура, воспитанная в понятиях классической физики. Всю жизнь он рассматривал его как вспомогательное понятие; однако, логика оказалась сильнее, и квант остался в физике вопре­ки воле своего творца.

Эффективность точного знания и нали­чие «логического скелета» у научной теории позволяет сделать вывод, что существование такой логической структуры есть вероятная предпосылка эффективности и для гумани­тарного знания. Но это еще не все. Как показывает история науки, однажды воз­никнув, логическая структура теории не остается постоянной, она эво­люционирует, и эта эволюция направлена к определенной оптимальной, наиболее эффективной форме. Этот идеал научной теории кратко обрисовал еще И.Ньютон: «Объяснить как можно большее количество фактов как можно меньшим числом исходных по­ложений».

В итоге оказывается, что все теории, завершившие свое развитие (такие как механика, термодинамика, геометрическая оптика и т.п.), сходны по сво­ей логической структуре: их дедуктивные связи, образующие второй, логический уровень теории, централизованы; все частные закономерности выводятся из одного центрального принципа. Анализируя эти теории, можно обнаружить, что в центре каждой из них находится принцип оптимальности (экстремальный или вариационный принцип): утвер­ждение о минимуме или максимуме некоторого функцио­нала («целевой функции»). В оптике это принцип скорейшего пути Ферма, в механике - принцип наименьшего действия, в термодинами­ке принцип максимума энтропии.

3. Принцип максимума взаимной информации и его использование в гуманитарной сфере

В работах Г.Голицина предложен такой принцип для весьма широкого класса адаптивных систем – принцип максимума информации. Он формулируется следующим образом.

В процессах эволюции, адаптации, развития, поведения, восприятия, решения задач система выбирает такие реакции у, которые обеспечивают максимум средней взаимной информации с заданными условиями среды («стимулами») х:

I(X,Y) = _y p(y) _x p(x/y) log [p(x/y)/ p(x)] = H(X)-H(X/Y),

где I(X,Y)- средняя взаимная информация;

H(X) = - _x _y p(x,y) log p(x) - безусловная энтропия (разнообразие или собственная информация, содержащаяся в x);

H(X/Y) = -_x _y p(x,y)log p(x/y) = - _y p(y) _x p(x/y)log p(x/y) - условная энтропия, отражающая наличие помех в “информационном канале”, неоднозначностей в связях между Х и Y или “разнообразие ошибок”, возникающих при передаче информации между X и Y;

X,Y - случайные дискретные переменные;

p(x), p(x) - безусловные вероятности событий x и y соответственно;

p(x,y) - вероятность комбинации событий (x,y) или взаимная вероятность;

p(x|y)- условная вероятность наступления события x при условии наступления события y;

Этот принцип, по сути, определяет меру адаптации системы к среде и возможность выживания системы в данной среде. Однако надо иметь в виду, что адаптируется система как целое: что каса­ется составляющих ее элементов, то они могут вести себя отнюдь не адаптивно. Их поведение выглядит как «мутация», изменение, поиск нового, порой приводящий к гибели элемента. Если новация оказывается удачной, то она тиражируется и распространяется, если нейтральной - то сохраняется до лучших вре­мен, если вредной - то устраняется. Генерация нового и отбор на уровне элементов и обеспечивает адаптацию системы в целом. Например, если речь идет о такой системе, как поведение индивида, то элементами, подлежащими отбору, являются отдельные реакции, а сам процесс адаптации выглядит как обучение, закрепление правильных реакций и отбрасывание неправильных.

Пример: некто переводит русский текст на английский язык. В этом случае разнообразие стимулов Н(Х) - это разнообразие слов русского текста, разнообразие реакций H(Y) это запас английских слов переводчика, энтропия H(X/Y) - это то разнообразие русского текста, которое переводчик не может передать с помощью своего ограниченного словарного за­паса, энтропия ошибок H(Y/X) характеризует неточность перевода. Мастерство переводчика состоит в том. чтобы передать максимум ин­формации при минимальной затрате ресурсов (слов, а значит време­ни и энергии). Для этого он должен увеличивать разнообразие H(Y) и точность H(Y/X) своих реакции, а также избегать лишних слов и пе­реходить от буквального перевода к идиоматическим словесным обо­ротам, как правило, более лаконичным и экономным. Адаптация в этом случае означает повышение мастерства: разнообразия, точности и экономности своих реакций.

Если речь идет об адаптации какой-то культурной подсистемы, то отбору подвергаются отдельные представления, нормы, ценности, обычаи, обряды, ритуалы, приемы, и т.п. Другой пример адаптивной системы - искусство. Далеко не адап­тивное поведение отдельных художников, их новаторство, вызов традициям, служение идеалам красоты и гармонии - все это подвергается отбору и позволяет системе как целому адаптиро­ваться к характеру общества, в котором она существует. Известно, что существует огромное ко­личество исследований, посвященных тому, как меняются общие элементы искусства («бродячие» сюжеты, архитектура жилищ и хра­мов, колорит картин, формы романа, театра, оперы и т.д.) при перехо­де от одного народа к другому.

Заключение

С позиций информационного подхода и принципа максимума информации могут быть построены ( и первые шаги в этом направлении уже сделаны) методы обработки образной информации и способы их интеграции с символьно-логическими методами [Голицын и др., 1996] . Сформулированы первые информационные модели эмоций, объясняющие их основные свойства и функции[Фоминых, 2006] . Рассмотрена природа творческих задач, роль интуиции и логики в их решении[Фоминых, 2002] .

Ясно также, что вся работа еще впереди. В качестве перспективных направлений деятельности можно предложить следующие:

• исследование свойств и характеристик образного мышления на основе анализа процессов правостороннего, детского (наивного), визуального (Р. Арнхейм) и продуктивного мышления (М. Вертгеймер);
  
• выделение и анализ операций и процедур образного мышления и интуиции. Разработка принципов построения языка образного мышления;
  
• компьютерная имитация важнейших характеристик образного мышления, опирающаяся на определение основных процедур и операций с образами различных модальностей;
  
• разработка концепции инженерии образов и построение новых архитектур интеллектуальных систем, основанных на образах.
  

Список литературы


[Сноу, 1973] Сноу Ч.П. Две культуры. - М.: Прогресс, 1973.

[Мейлах, 1971] Мейлах Б.С. На рубеже науки и искусства (спор о двух сферах по­знания и творчества). - Л.: Наука, 1971. -

[Фейнберг, 1981] Фейнберг Н.Л. Кибернетика, логика, искусство. - М.: Радио и связь, 1981.

[Маслов, 1983] Маслов СЮ. Асимметрия познавательных механизмов и ее следст­вия. // Семиотика и информатика, вып. 20. - М., 1983.

[Поспелов, 2008] Поспелов Д.А. Избранные труды, т.1. М.,: УРСС, 2008 (в печати).

[Голицын и др., 1991] Голицын Г.А., Петров В.М. Информация  поведение  творчество.  М.: Наука, 1991.

[Golitsin and other, 1995] Golitsyn G.A., Petrov V.M. Information and Creation.  Basel: Birkhauser Verlag, 1995.

[Шмальгаузен, 1968] Шмальгаузен И.И. Кибернетические вопросы биологии. - Новосибирск: Наука, 1968.

[Колмогоров, 1987] Колмогоров А.Н. Три подхода к определению «количества инфор­мации». // Колмогоров А.Н. Теория информации и теория алго­ритмов. - М.: Наука, 1987.

[Моль, 1966] Моль А. Теория информации и эстетическое восприятие. - М.: Мир, 1966.

[Голицын и др., 1996] Голицын Г.А., Фоминых И.Б. Нейронные сети и экспертные системы: перспективы интеграции//Новости искусственного интеллекта. - М.: АИИ, №4, 1996.

[Фоминых, 2002] Фоминых И.Б. О технологии решения творческих задач. – В сб. трудов 8 Национ. конф. по искусств.интеллекту “КИИ-2002”, т.2, М.:изд.физ.-матлит., 2002.

[Фоминых, 2006] Фоминых И.Б. Эмоции как аппарат оценок поведения интеллектуальных систем – В сб. трудов 10 Национ. конф. по искусств.интеллекту “КИИ-2006”, т.2, М.:изд.физ.-матлит., 2006.