Когнитология

61

кода, обеспечивающего предельное согласование сигнала с каналом, только обосновывает принципиальную возможность построения помехоустойчивых кодов, обеспечивающих идеальную передачу, но не указывает способ их построения. В итоге теория Шеннона мобилизовала усилия ученых на разработку конкретных кодов. (Кузьмин И. В., 1986).

Сегодня теория передачи информации — включающая в себя описание и оценки методов извлечения, передачи, хранения и классификации информации комплексная, в основном математическая теория, Состоит из теории кодирования, алгоритмов и многих других.

Вразвитии теории кодирования достигнуты большие успехи. Появилось много различных помехоустойчивых кодов, отличающихся друг от друга основанием, расстоянием, избыточностью, структурой, функциональным назначением, энергетической эффективностью, корреляционными свойствами, алгоритмами кодирования и декодирования, формой частотного спектра.

Внаше время практические рекомендации, полученные на основе теории алгоритмов, имеют большой успех в области проектирования и разработки программных систем (Еремеевый Ф. «Теория алгоритмов»)

Первой претеоретической метафорой будущей когнитивной психологии стало, таким образом, понимание человека как канала связи с ограниченной пропускной способностью. Это понимание буквально совпадало с тем специфическим аспектом рассмотрения возможностей человека, который был характерен для проводившихся еще в годы Второй мировой войны инженерно-психологических исследований (Величковский Б. Когнитивная наука: Основы психологии познания).

К.Э. Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Им введено понятие пропускной способности канала как максимально возможной скорости передачи информации. Скорость передачи информации измеряется в битах в секунду (в килобитах в секунду, мегабитах в секунду)

62

Рис. 16. Модель передачи информации: К. Эл. Шеннона. Впервые простейшая структура информационного

взаимодействия рассмотрена К. Шенноном и представлена как передача информации от некоторого передатчика\(источника) к приемнику (адресату):

Рис. 17. Простейшая структура информационного взаимодействия

В своих работах 1948-49 годов Шеннон определил количество информации через энтропию — величину, известную в термодинамике и статистической физике как мера разупорядоченности системы, а за единицу информации принял то, что впоследствии окрестили "битом", то есть выбор одного из двух равновероятных вариантов.

Автор рассматривает источник как стохастический объект, который в каждый момент с некоторой вероятностью находится в том или ином состоянии, которое и есть сигнал, поступающий к адресату. Можно эту ситуацию интерпретировать так, что источник есть природный или

63

технический объект, случайно меняющий свои состоянии, которые наблюдает адресат и фиксирует в собственных внутренних состояниях. Однако возможно и другая интерпретация, при которой источник рассматривается как активный субъект, стремящийся передать приемнику некую информацию. Для теории К. Шеннона не существенно, является ли приемник активным субъектом, использующим эту информацию, или пассивным, управляемым с помощью информационного взаимодействия на него со стороны активного источника.

На прочном фундаменте своего определения количества информации Клод Шеннон доказал теорему о пропускной способности зашумленных каналов связи - Всякий зашумленный канал связи характеризуется своей предельной

скоростью передачи информации, называемой пределом Шеннона. ПриМодельскоростяхпередачипередачиинформациивыше этпого предела неизбежнытехническимошибки в передаваеканаламойсвязиинформацииКлода Шеннона. Зато снизу к

		Шум
	Кодирующее	Канал		декодирующее
	устройство	связи		устройство
	Источник	Защита от
		шума
	информации			Приемник

информации

Под кодированием информации понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи.

Рис. 18. Модель передачи информации по техническим каналам связи Клода Шеннона

этому пределу можно подойти сколь угодно близко, обеспечивая соответствующим кодированием информации сколь угодно малую вероятность ошибки при любой зашумленности канала

Решение:

N = 2 i 32 = 2 i

25= 2 I i = 5 бит

Ответ: 5 бит

Пример

64

Схема передачи информации по сотовой связи в форме SMS-

Рис. 19. Схема передачисообщеинформацииия по сотовой связи в форме SMS-сообщения

Неопределенность знания и единица информации.

Неопределенность знаний о некотором событии – это количество возможных результатов события. Примеры: бросание монеты, кубика; вытаскивания жребия.

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации.

Как рассчитать количество информации в сообщении? Количество информации i, содержащееся в сообщении о

том, что произошло одно из N равновероятных событий, определяется из решения уравнения

2i=N

Равновероятность означает, что ни одно событие не имеет преимущества перед другими

Задача 1 Дано:

N= 32 i = ?

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации,

заключенной в тексте.

Полный набор символов, используемый для кодирования текста, называется алфавитом или азбукой

Полное количество символов в алфавите называется мощностью (размером) алфавита.

65

Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с равной частотой (равновероятно), то количество информации, которое несёт каждый символ, вычисляется по формуле:

2i = N, где N - мощность алфавита;

i-информационная ёмкость (вес) одного символа

алфавита.
Задача 2
Дано:	Решение:
N= 256	N = 2 i
i = ?	256 = 2 i
	28= 2i
	i = 8 бит

Ответ: 8 бит Единицы измерения информации 8 бит = 1 байт

1 Кбайт (килобайт) = 210 байт = 1024 байт 1 Мбайт (мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайт=1024х1024=1048576 байт

1 Гбайт (гигабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайт

Компьютерная и информационная метафоры

Коренной перелом в подходе к информации произошел с появлением компьютера, который стал первой технической системой, принимающей, хранящей, преобразующей и применяющей информацию для решения поставленных людьми задач. В компьютерах различают hardware («железо», или аппаратурную составляющую) и software (программное обеспечение).

Понимание того, что человек не пассивный канал связи, что он активно «перерабатывает информацию», строя «внутренние модели или репрезентации» окружения (стимуляции), означало переход от информационного подхода в узком смысле слова к когнитивной психологии. Познавательные процессы стали трактоваться по аналогии с процессами переработки информации в сложном вычислительном устройстве.

66

Компьютерная метафора открыла новые теоретические возможности, заменив представление об энергетическом обмене организма со средой на представление об информационном обмене.

Впервые эта метафора, была представлена создателем архитектуры компьютера Джоном фон Нейманом на Хиксоновском симпозиуме в 1948 году.

Однако, как отмечал ряд психологов из компьютерной метафоры целиком выпала вся та часть человека, которая связана с культурным опытом, все связанное с индивидуальным развитием, опытом, научением.

			Табл.5.
Принципиальная архитектура познания:
Основные	принципы	Биологический	субстрат
архитектуры компьютера:		познания
Периферические		Сенсорные и	моторные
устройства ввода-вывода;		системы;
центральный процессор;		«центральный процессор»;
оперативное		кратковременная	(рабочая)
запоминающее устройство;		память;
постоянное запоминающее		долговременная память.
устройство.

На первых порах компьютерная метафора использовалась для описания и объяснения работы центральной нервной системы по приему и переработке «информации». Головной мозг рассматривался как аналог компьютерного «железа», имеющий подсистему входов— периферию анализаторов (глаза, уши и пр.); центральное звено (процессор со встроенными программами) — мышление и память; подсистему выходов — эффекторы (аппарат движений и речь). Система действовала по принципу отрицательной обратной связи: решение задачи прерывает активность.

Наряду с компьютерной метафорой сформировалась «информационная метафора», используя термины из теории и практики программирования. Эта метафора более свободна в интерпретациях, чем компьютерная метафора (метафора «железа»). Если последняя исходила из принципа структурного

67

изоморфизма человека и архитектуры компьютера, то никто не смеет утверждать, что «программное обеспечение» человека тождественно по структуре и функциям программному обеспечению компьютера. Более того, межу ними возможны кардинальные различия. Информационная метафора является более гибкой.

Развитие когнитивной психологии как научного направления привело к преобразованию психологии познавательных процессов. Традиционно выделяемые психические познавательные процессы рассматриваются ныне в контексте функционирования единой системы, обеспечивающей познание, хранение знаний, их преобразование и использование, а также порождение новых знаний (в виде гипотез, фантазий, продуктов творчества и пр.). Психология познания преобразуется в психологию человеческого знания. Под знанием понимается индивидуальное знание. Кроме того, когнитивное движение преобразовало и структуру общенаучного знания. Возникла единая дисциплина под названием когнитивной науки.

Общая теория систем

Формирование идеологии системного подхода можно рассматривать как реальное проявление эволюции психической деятельности человека, проявляющееся в формировании объективных законов развития науки, техники и общества, которые привели к возникновению мощного движения направленного на создание общей теории систем

(ОТС).

Современный этап развития науки характеризуется разработкой алгоритмов анализа деятельности сложных многоуровневых систем, к которым относится и головной мозг.

На современном этапе развития науки главным предметом её исследования являются не материальные объекты, как таковые, а связи и отношения, формирующие системы окружающего нас мира, нашей объективной реальности (Монахов А.А., Бочкарев В.К, Никифоров А.И., 1983).

68

Направление науки, в пределах которой получили развитие исследования ОТС, ставящие свой целью анализ функционирования сложных систем в настоящее время называется также "теория систем", "системный подход", "системный анализ".

Идейную сущность системного подхода достаточно полно выразил Сент-Дьерди (1964): «Мы действительно приблизимся к пониманию жизни, когда все структуры и функции на всех уровнях, от электронного до супрамолекулярного, сольются в одно целое» (Сент-Дьёрди А., 1964).

Следует отметить, что термин «система» появился в научной литературе давно и является фактически таким же неопределенным как «множество» или «совокупность» (Аврамчук Е.Ф., Вавилов А.А., Емельянов С.В., 1988).

Теория систем – термин введенный в 30-е годы ХХ века Л.фон Берталанфи (Берталанфи Л. Фон, 1962, 1969, 1972)..Основным новым понятием, введенным Берталанфи было понятие открытой системы

Системный анализ в настоящее время признается наиболее конструктивным из направлений системних исследований (Волкова В.Н., Козлов В.Н., 2004). Этот термин впервые появился в работах корпорации RAND в связи с разработкой задач военного управления (Лопухин М.М., 1971).

Система - термин, используемый в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект, как нечто целое (единое), сложное, о котором невозможно сразу дать представление, сразу показав его графически или описав математическим языком (Волкова В.Н., Козлов В.Н., 2004).

Несмотря на массовое использование понятия "система" в научных и практических исследованиях, до сих пор не существует критериев и признаков, по которым можно идентифицировать систему, провести её классификацию, определиться с базисными значениями системы и производными от них. Всё это имеет важное методологическое и методическое значение.

Одно из первых определений понятия система принадлежит Л. фон Берталанфи: "комплекс взаимодействующих компонентов" (Bertalanffy L., 1967) или

69

как "совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой".

Таким образом, Л.фон Берталанфи рассматривает систему, как нечто отделенное от среды. Между системой и средой имеется множество взаимных связей, обеспечивающих взаимодействие системы и среды. Основными задачами общей теории систем Берталанфи считал: 1) выявление общих принципов и законов поведения систем независимо от природы составляющих их элементов и отношений между ними; 2) установление в результате системного подхода к биологическим и социальным объектам законов, аналогичных законам естествознания; 3) создание синтеза современного научного знания на основе выявления изоморфизма законов различных сфер деятельности. Общая теория систем, по замыслу Берталанфи, предложившего первую программу построения такой теории, должна быть некоей общей наукой о системах любых типов.

В основании теории систем находятся две фундаментальные теоретические посылки.

1.Теория любых реально происходящих явлений (биологических или каких либо иных) всегда основывается на некоем образе, называемом моделью.

2.Формальные, инвариантные аспекты этой модели можно без каких бы то ни было ограничений представить в виде некоего математического отношения. Это отношение называется системой (Мессарович М.Д., 1971).

Методология системного подхода состоит из следующих этапов:

1.Формализация (абстрагирование) – построение системы S и определение для неё конструктивного задания;

2.дедукция – исследование свойств системы S с использованием дедуктивных методов.

3.интерпретация – изучение смысла найденных (дедуктивными методами) свойств в контексте рассматриваемого биологического явления.

В теории систем выделяют два аспекта:

1. Общая теория систем, которая занимается главным образом формализацией.

70

2. Специализированные направления теории систем (линейная теория регулирования, теория автоматов, теория оценивания и др.), которые предполагают довольно развитую математическую структуру и основываются на дедуктивных методах.

Системность в психологии

История психологической науки постепенно движется от дихотомии гуманитарной и естественнонаучной парадигм, через их оппозицию к возникновению диалога, конвергенции и, наконец, восстановлению целостности культуры познания на новых основаниях.

Среди общенаучных принципов познания мира, выходящих за рамки методологии построения картины действительности в конкретных дисциплинах, в том числе и в разных областях человекознания и психологии, в частности, все большее значение приобретает системный подход. Он как средство познания многокачественных целостных явлений природы и общества надежно зарекомендовал себя во многих науках (Асмолов А.Г. Психология личности: учебник. - М.:

Изд-во МГУ, 1990. - 367 с. Стр.49-87).

Фундаментальные исследования Н. Винера (1964), Л. Берталанфи, (1969), А. А. Ляпунова (1972), П. К. Анохин (1973) А. И. Уемова (1978) В. И. Вернадского (1989) А. С. Ломова (1999), Г. В. Осипов, М. И. Рабинович (1981) и др. обеспечили определяющее значение системного подхода в разработке проблем психологии индивидуальности (В. С. Мерлин, 1966; Е.

А. Климов, 1969; А. А. Крылов, 1972; Б. Ф. Ломов, 1975; К. А.

Абульханова-Славская, 1977; Ю. М. Забродин, А. Н. Лебедев, 1977; А. А. Бодалев, В. В. Столин, 1987; В. В. Знаков, 1991; В. Д. Шадриков, 1996; В. А. Петровский, 1997 и др.).

Системный подход является одним из важнейших методологических принципов современной науки и практики. В современной психологии все более актуальным становится изучение человека как целостной системы исходя из принципа «целого, как целого». Согласно Б.Г. Ананьева, (1968) индивидуальность, может быть понята лишь как «единство и взаимосвязь его свойств как личности и субъекта деятельности,