eng
Выпуск #1/1998
А. Бондаревский.
Интеграция и синтез информационных знаний на основе метрологии
Интеграция и синтез информационных знаний на основе метрологии
Просмотры: 2884
Техносфера, как и Солнце, пребывает в постоянном расширении. Homo Sapiens передает техническим системам все больше и больше своих функций и сфер деятельности. Естественно, что наука метрология, вызванная к жизни этим процессом, должна развиваться параллельно с ним, постоянно осваивая новые научные и технические направления. Но, как и всякая наука, она глубоко консервативна... В предлагаемой статье изложен нестандартный взгляд на предметную область метрологии. Может быть, подход автора кому-нибудь покажется необычным, но не будем забывать, что именно нестандартные подходы и решения становятся ступенями на пути к новому качеству, открывают перспективу для самых смелых открытий.
“Нужно перестать поступать так, будто природа делится на дисциплины, как программа в университетах”.
Р. Аккофф
В отечественной научно-технической документации (НТД) (МИ 2247—93 [1] и др.) понятие “метрология” определяется как наука об измерениях, а измерения — как нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств. Нормативное действие этих определений приводит к тому, что вне круга интересов метрологии оказывается ряд практически важных разновидностей измерений. Так, вниманием метрологов обойдены определение свойств громкости, затухания, твердости, качества (квалиметрия), красоты, потребительской полезности (продажа), рейтингов (например, политических); счет; метрологическая аттестация технических средств; органолептическое восприятие — определение расстояний “на глаз”, температур “ на ощупь” и др. Принятое в мировой практике (VIM, 1993 [2]) определение измерений как “совокупности процедур, осуществляющих оценку количества” (безотносительно специфики используемых средств и единиц измерения), несколько восполняет этот пробел. Тем не менее деятельностью метрологов все еще не охвачено огромное число потребительских операций, обладающих, как и измерения, свойствами единства и точности.
В связи с этим совершенно очевидно, что предмет метрологии необходимо существенно расширить. Особенно важно ввести в него информационные операции, что откроет возможность метрологической интеграции и синтеза информационных знаний.
Все операции измерения [1, 2] относятся к предельно широкой категории целенаправленных действий. Поэтому прежде всего рассмотрим соотношения целенаправленных действий и информационных операций. Затем определимся с систематизацией информационных операций, включающих, как оказывается, и измерения. И наконец, проанализируем такие определяющие для метрологической интеграции и синтеза свойства информационных операций, как фундаментальность функции меры, единство и точность.
Соотношение целенаправленных действий и информационных операций
Если допустить, что природа проявляется только в двух модальностях — материи и информации, все целенаправленные действия правомерно разделить на материальные и информационные. В 1977 году академик В.И.Сифоров и его коллега А.П.Суханов ввели понятие автонима — некоего информационного объекта, в котором носитель выражает собственную семантику, или сведения о самом себе [3]. Антиподом автонима как носителя связанной информации и элемента косносферы служит соответствующий элемент ноосферы [4], несущий свободную информацию об автониме, оторванную от него как в пространстве (результат наблюдения), так и во времени (результат запоминания).
Например, стол можно рассматривать как автоним. Его материальная реалия проявляется в физической массе, размерах, фактуре, цвете и т.д. В то же время данные характеристики выражают и семантику стола — то, что составляет его сущность (отличие от других предметов быта), т.е. информацию о столе. Измеряемое напряжение также является автонимом, а дискета, несущая информацию о результате измерения, — соответствующим элементом ноосферы.
Понятия ”автоним” и “элемент ноосферы” позволяют определить целенаправленные действия: материальные — как однородное преобразование связанной информации (типа автоним—автоним) и информационные — как преобразование неоднородное ( типа автоним—элемент ноосферы, элемент ноосферы— автоним и т. д.). Традиционно под информационными операциями понимают именно информационные целенаправленные действия. В работе [5] показано, что существует три и только три рода информационных операций:
— автоним 1—элемент ноосферы с семантикой 1 (восприятие, или кодирование информации);
— элемент ноосферы с семантикой 1— элемент ноосферы с семантикой 2 (переработка информации);
— элемент ноосферы с семантикой 2— автоним 2 (воспроизведение, или физическое моделирование, или функция меры).
Получается, что все многообразие информационной (информационно-познавательной) деятельности человека сводится только к трем видам: к восприятию, воспроизведению и переработке.
Систематизация информационных операций
Исторически сложилась и применяется система характеристик информации в виде тетрады Темникова—Розенберга: размер, пара “размер—размер” (функция), пара “размер—функция” (функционал), пара “функция—функция” (оператор в банаховом пространстве). Если ограничиться только двумя шкалами значений (наименования — для качественных характеристик и количественные характеристики — для всех остальных), то выяснится, что существует лишь восемь разновидностей операций восприятия и столько же операций воспроизведения [5] (табл. 1, 2).
В табл. 1 измерительным испытанием 1 (“измерение функции “ по В.Я. Розенбергу [6]) может выступать измерение мгновенных значений импульсных сигналов; измерительным испытанием 2 (“измерение функционала”) — измерение параметров импульсных сигналов по ГОСТ 16465-70 [7]; измерительным испытанием 3 (“измерение оператора”) — определение операторов динамических объектов по результатам экспериментов [8]. К контрольным испытаниям относится, например, функциональный контроль цифровых интегральных микросхем.
Существует множество других информационных операций, однако все они гомоморфны каноническим (перечисленным в табл. 1, 2). Примеры соответствия потребительских и канонических информационных операций приведены в табл. 3.
Точность информационных операций
Поскольку информационные операции есть целенаправленные действия, важнейший их показатель — достижение стоящих перед ними целей. Степень совершенства этого показателя характеризует точность [9] — соответствие фактического и требуемого значений результатов информационной операции (при восприятии: результата — истинному значению; при воспроизведении: истинного значения – номинальному и т.д.). Таким образом, точность представляет собой качество, потеря которого ведет к перерождению операции. Понятие “информационная операция” отвечает на вопрос “что”, “точность” — в какой мере имеет место это “что”. К примеру, достаточно неточное измерение по существу таковым не является. Неточность, или несоответствие фактического и требуемого значений результата операции, дополняет точность до теоретико-множественного целого. Информационное проявление неточности именуют погрешностью (в ряде случаев — ошибкой).
Погрешность (П) информационной операции выражается как
...
где Sф и Sтр — фактическое и требуемое значения характеристик, а \ — знак обобщенного (теоретико-множественного [10]) вычитания.
Поскольку величина П носит принципиально случайный характер, для ее статистического описания используется вероятностная мера (ВерМ) (табл.4):
...
В общем случае информационная операция может иметь несколько (n) целей. Тогда рассматриваются n требуемых значений отображаемых параметров, погрешностей П и их статистических характеристик:
...
Свойство “точность” распространяется на все информационные операции: восприятие, воспроизведение и переработку. Подобное суждение высказывается в работе [11] применительно к “идентификации объектов управления”, “управлению как процессу выработки и реализации целенаправленных воздействий” и “вычислениям” (соответственно информационные операции восприятия, воспроизведения и переработки).
Следует, однако, отметить, что свойство точности относится не только к искусственным ( арт ) операциям. Оно органично присуще и естественным информационным процессам в ноосфере. Так, известное высказывание Ф.И. Тютчева “...Мысль изреченная есть ложь” в информационном отношении по сути представляет собой модель, иллюстрирующую погрешность нашей речи — принципиальное несоответствие фактического значения воспроизведенной информации (“ложь”) воспроизводимому номинальному (“мысль изреченная”).
Еще пример. Возьмем два варианта перевода строфы стихотворения “Зимняя ночь” австрийского поэта Николауса Ленау — профессиональный и подстрочный [12] (табл.5). Перевод может интерпретироваться как операция восприятия исходного образа зимней ночи. Данному образу соответствует некое истинное (требуемое) значение информации в представлении автора. Результаты переводов — это фактические значения информации, имеющие погрешность, т.е. отклонение от истинного значения. Очевидно, при профессиональном переводе погрешность ниже, чем при подстрочном.
Заметим, что термин “точность” при таком подходе оказывается тождественным понятию “единство” [13] (термин “единство” раскрыт в работе [14]). Следовательно, распространенное в метрологии устойчивое словосочетание “единство и точность” семантически избыточно.
Пожарная безопасность в Санкт-Петербурге Метрология информационных операций
Одно из важнейших свойств информационных операций — фундаментальность функции меры [5]. Это свойство выражается в обязательном включении функции меры в каждую информационную операцию. Важно, что вследствие свойства фундаментальности функции меры термин “информационные операции” оказывается синонимичным таким производным от слова “мера” понятиям, как операции “метрологические” [15], “измерительные”[16] и “мерительные” [17]. Как показывает анализ [5], свойство фундаментальности функции меры — необходимое и достаточное условие существования свойства точности. С одной стороны, без функции меры невозможно судить о какой-либо точности; с другой — определение (оценка) точности всегда происходит через информационное содержание меры. Следовательно, взаимно однозначное соответствие присуще не только понятиям “целенаправленные действия”—“информационные операции”, “информационные операции”—“мера”; но и “точность”—“мера”, что означает однозначное соответствие всех этих понятий между собой, включая изначальное понимание метрологии как учения о мере (“метрон” & “логос”).
Соответствие понятий “целенаправленные действия”, “информационные операции”, “мера”, “точность”, с одной стороны, и “метрология” — с другой, приводит к необходимости дать новое определение метрологии [14], распространив ее предмет с одних только измерений на все информационные (метрологические, измерительные, мерительные) операции. При этом важно столь же органично сузить предмет исследования, ограничив его таким сугубо “метрологическим” понятием, как точность. Например, собственно операцию и средства измерения наноамперных токов p-n-переходов должны разрабатывать специалисты по полупроводникам, а не метрологи. Иное дело, подход к оценке точности этой операции. В результате можно сформулировать определение, естественное и в то же время полностью выражающее этимологию термина “метрология”. Метрология – это наука и область деятельности, предметом которых является точность информационных (измерительных, мерительных) операций.
Данное определение согласуется с информационными представлениями проф. Ф.Е.Темникова, относящимися еще к 60-м годам (“метрология — ...способы определения ...качества информации”) [18], а в части примата термина “мера” и ее функции — и с исторически сложившейся традицией. Так, в 1831 году Ф.И. Петрушевский определял метрологию как “описание всякого рода мер” [19]. Начиная с 1833 года принципиальную значимость и широкую применяемость мер неоднократно отмечал Д.И.Менделеев. Обобщая их роль, он писал: “Точная наука немыслима без меры” [20]. Не противореча традициям, предлагаемое определение раскрывает особую — элементарную и фундаментальную — роль функции меры в информационных операциях. Оно также подтверждает важность ряда современных представлений, например прямых методов аттестации и поверки, основанных на метрологическом принципе автономности В.Н.Сретенского [21] и концептуально вытекающей из него применяемости источников природных констант.
В работе [11] утверждается, что метрология как наука “не содержит в своей основе каких-либо законов”. Однако в метрологии информационных операций таковые, безусловно, имеют место. Речь идет о свойственных метрологии и не имеющих непосредственного отношения к другим областям знания принципах фундаментальности функции меры, освобождения и связывания информации, а также о вложенности, или иерархии информационных операций (“принципе матрешки”) [5].
Связь метрологии с другими областями знания
Опираясь на рассмотренные метрологические принципы, и прежде всего на фундаментальность функции меры, а также на информационно-точностной, или информационно-метрологический* изоморфизм, можно установить гносеологические связи между различными проявлениями природы. Это позволит выявить и использовать ряд аналогий в технических, естественных и гуманитарных науках, что приведет к их взаимному обогащению и объединению, а в результате — к синтезу новых знаний [22]. В частности, если понимать информатику как науку об информационных операциях, а не только “computer science” [3, 23, 24], то метрология может рассматриваться как точностная ветвь информатики.
Одна из основных задач теории исследования операций — их анализ и синтез по таким критериям, как, например, риски (поставщика и потребителя, инвестора (кредитора) и производителя, страховщика и страхователя, аудитора и клиента в предпринимательстве, вероятностей ложного опознания и пропуска целей в технике); вероятности ошибок первого и второго рода в математической статистике и т.д. Информационно-метрологическое разделение операций на восприятие, воспроизведение и переработку позволяет учесть специфику определения рисков в каждом конкретном случае. В этом отношении метрологию можно квалифицировать еще и как информационно-метрологическую ветвь теории исследования операций (системного анализа).
Сегодня широко распространено понятие “информационные технологии”, под которыми понимают “процессы сбора, передачи, хранения и доведения до пользователей информации” [25] — т.е. все то, что в совокупности относится к родовой части предмета информатики. На языке метрологии это по существу операции восприятия, переработки и воспроизведения. Применительно к информационным технологиям представляют интерес два основных класса задач: системные (глобальные) и локальные — оценка (анализ) точности и точностная организация (синтез) отдельных информационных операций. И те, и другие могут быть решены точностными методами метрологии. Если такие задачи относятся к сфере предпринимательства, то метрология, решающая их инженерными методами (например, по критерию рисков), может именоваться и бизнес-инженерией.
Свойство точности представляет собой видовую часть предмета метрологии (родовая часть — сами информационные операции). Достаточно часто свойство точности не обладает интенсивностью, т.е. имеет не континуум, а только два состояния: “работоспособность” (цель операции достигнута) и “неработоспособность” (цель операции не достигнута). В этом необычном с точки зрения классических представлений случае свойство точности совпадает со свойством надежности. Таким образом теория надежности предстает как качественно-точностная ветвь метрологии, а специфической задачей метрологии становится официальная (на государственном уровне) гарантия правильности функционирования необходимой номенклатуры приоритетных артефактов: изделий военной техники, риск-машин, систем связи, терминалов (абонентских пультов) компьютерных систем выборов, средств безопасности, охраны и обеспечения жизнедеятельности, открытых (в т.ч. банковских) систем (OS) и их соединений (OSI). Это задача именно метрологии, ибо не существует других наук и областей деятельности, изначально предназначенных для подобных целей.
Мера, как известно, бывает физической (гиря, нормальный элемент, магазин сопротивлений, цифро-аналоговый преобразователь) и информационной, соответствующей физической (номинальное значение физической меры). Информационная мера первична по отношению к физической [26]. Сочетание принципа фундаментальности функции меры с феноменом первичности информационной меры позволяет более полно понять глобальную гипотезу об онтологической первичности информации в широком смысле. Следовательно, метрология по существу является методической основой развиваемой И.И. Юзвишиным науки об информационном представлении мира (генерализационной роли информации в картине всего сущего) – информационной онтологии, или информациологии [27, 28]. Сюда же могут быть отнесены и понимаемые в широком смысле известные естественно-научное и философское положения: “Функция рождает орган” и “Идея становится материальной силой”. Подобное толкование первичности информации делает возможной эксплицированную интерпретацию известной идеи монизма Вселенной К.Э.Циолковского [29].
Итак, объединяя на основе общности свойств фундаментальности функции меры, точности, феномена первичности информационной меры и пр. методические подходы из самых разных областей знания (информатики, исследования операций (системного анализа), бизнес-инженерии, теории надежности, информациологии, теории познания), метрология несет функцию взаимного обогащения и объединения (интеграции), а в ряде случаев и синтеза новых знаний. Механизм такой интеграции и синтеза — перенос уже разработанных информационно-метрологических методов из наук технических в смежные и более далекие области знания.
Литература
1. МИ 2247-93 Метрология. Основные термины и определения. — ВНИИМ, 1994.
2. International vocabulary of basic and general terms in metrology. — IOS, 1993.
3.Сифоров В.И., Суханов А.П. Информация, связь, человек. – М.: Знание, 1977.
4. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. — М.: Наука, 1998.
5. Бондаревский А.С. Метрология информационных операций. Теория рисков. — Электронная техника. Сер. 3, Микроэлектроника, 1996, вып. 1(150).
6. Розенберг В.Я. Радиотехнические методы измерения параметров процессов и систем. — М.: Изд-во стандартов, 1970.
7. ГОСТ 16465-70. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1970.
8. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. — М.: Наука , 1991.
9. Болычевцев А.Д., Цапенко М.П., Шенборт И.М. Качество отдельного результата контроля. — Измерительная техника, 1985, №2.
10. Фор Р., Кофман А., Дени-Папен М. Современная математика — М.: Мир, 1966.
11. Богомолов Ю.А., Исаев Л.К., Кульба В.В. Метрология—информатика—управление. Новый подход. — Измерительная техника, 1996, №7.
12. Волькенштейн М.А. Стихи как сложная информационная система. — Наука и жизнь, 1970, N1.
13. Бондаревский А.С. О соотношении понятий “единство” и “точность” измерений. — Метрология, 1995, №6.
14. Клир. Дж. Системология. — М.: Радио и связь, 1990.
15. Исаев Л.К. и др. Метрологические аспекты испытаний и контроля. — Измерительная техника, 1981, №3.
16. Земельман М.А. О понятии “измерение” и его обобщениях. — Измерительная техника, 1985, №2.
17. Бондаревский А.С., Сретенский В.Н. Расширенное толкование предмета метрологии на основе учета современных потребностей и классических представлений. — Измерительная техника, 1996, №7.
18. Темников Ф.Е. Автоматические регистрирующие приборы. — М.: Машиностроение, 1968.
19. Петрушевский Ф.И. Метрология как описание мер, весов, монет и времени счисления. — СПб, 1831.
20. Менделеев Д.И. Сочинения, т. XXII, Метрологические работы.—Л-д.–М.: АН СССР, 1950.
21. Сретенский В.Н. Систематизация и направления развития прикладной метрологии в электронике. — Электронная промышленность, 1994, вып. 7/8.
22. Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. — М.: Наука, 1982.
23. Темников Ф.Е. Информатика. — Известия вузов. Электромеханика, 1963, №11.
24. Моисеев Н.Н. Методы информатики в управлении народным хозяйством. — М.: АНХ при СМ СССР, 1988,.
25. Данилевский Ю.Г., Петухов И.А., Шибанов В.С. Информационная технология в промышленности. — Л-д: Машиностроение, 1988,
26. Темников Ф.Е., Афонин Б.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. — М.: Энергия, 1979.
27. Юзвишин И.И., Евреинов Э.В. Информатизация Вселенной — Журнал ИМРМВ, 1994, № 1.
28. Юзвишин И.И. Информациология или закономерности информационных процессов и технологий в микро- и макромирах Вселенной. —М.: Радио и связь, 1996.
29. Циолковский К.Э. Монизм Вселенной (конспект). — Калуга: 1925.
Р. Аккофф
В отечественной научно-технической документации (НТД) (МИ 2247—93 [1] и др.) понятие “метрология” определяется как наука об измерениях, а измерения — как нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств. Нормативное действие этих определений приводит к тому, что вне круга интересов метрологии оказывается ряд практически важных разновидностей измерений. Так, вниманием метрологов обойдены определение свойств громкости, затухания, твердости, качества (квалиметрия), красоты, потребительской полезности (продажа), рейтингов (например, политических); счет; метрологическая аттестация технических средств; органолептическое восприятие — определение расстояний “на глаз”, температур “ на ощупь” и др. Принятое в мировой практике (VIM, 1993 [2]) определение измерений как “совокупности процедур, осуществляющих оценку количества” (безотносительно специфики используемых средств и единиц измерения), несколько восполняет этот пробел. Тем не менее деятельностью метрологов все еще не охвачено огромное число потребительских операций, обладающих, как и измерения, свойствами единства и точности.
В связи с этим совершенно очевидно, что предмет метрологии необходимо существенно расширить. Особенно важно ввести в него информационные операции, что откроет возможность метрологической интеграции и синтеза информационных знаний.
Все операции измерения [1, 2] относятся к предельно широкой категории целенаправленных действий. Поэтому прежде всего рассмотрим соотношения целенаправленных действий и информационных операций. Затем определимся с систематизацией информационных операций, включающих, как оказывается, и измерения. И наконец, проанализируем такие определяющие для метрологической интеграции и синтеза свойства информационных операций, как фундаментальность функции меры, единство и точность.
Соотношение целенаправленных действий и информационных операций
Если допустить, что природа проявляется только в двух модальностях — материи и информации, все целенаправленные действия правомерно разделить на материальные и информационные. В 1977 году академик В.И.Сифоров и его коллега А.П.Суханов ввели понятие автонима — некоего информационного объекта, в котором носитель выражает собственную семантику, или сведения о самом себе [3]. Антиподом автонима как носителя связанной информации и элемента косносферы служит соответствующий элемент ноосферы [4], несущий свободную информацию об автониме, оторванную от него как в пространстве (результат наблюдения), так и во времени (результат запоминания).
Например, стол можно рассматривать как автоним. Его материальная реалия проявляется в физической массе, размерах, фактуре, цвете и т.д. В то же время данные характеристики выражают и семантику стола — то, что составляет его сущность (отличие от других предметов быта), т.е. информацию о столе. Измеряемое напряжение также является автонимом, а дискета, несущая информацию о результате измерения, — соответствующим элементом ноосферы.
Понятия ”автоним” и “элемент ноосферы” позволяют определить целенаправленные действия: материальные — как однородное преобразование связанной информации (типа автоним—автоним) и информационные — как преобразование неоднородное ( типа автоним—элемент ноосферы, элемент ноосферы— автоним и т. д.). Традиционно под информационными операциями понимают именно информационные целенаправленные действия. В работе [5] показано, что существует три и только три рода информационных операций:
— автоним 1—элемент ноосферы с семантикой 1 (восприятие, или кодирование информации);
— элемент ноосферы с семантикой 1— элемент ноосферы с семантикой 2 (переработка информации);
— элемент ноосферы с семантикой 2— автоним 2 (воспроизведение, или физическое моделирование, или функция меры).
Получается, что все многообразие информационной (информационно-познавательной) деятельности человека сводится только к трем видам: к восприятию, воспроизведению и переработке.
Систематизация информационных операций
Исторически сложилась и применяется система характеристик информации в виде тетрады Темникова—Розенберга: размер, пара “размер—размер” (функция), пара “размер—функция” (функционал), пара “функция—функция” (оператор в банаховом пространстве). Если ограничиться только двумя шкалами значений (наименования — для качественных характеристик и количественные характеристики — для всех остальных), то выяснится, что существует лишь восемь разновидностей операций восприятия и столько же операций воспроизведения [5] (табл. 1, 2).
В табл. 1 измерительным испытанием 1 (“измерение функции “ по В.Я. Розенбергу [6]) может выступать измерение мгновенных значений импульсных сигналов; измерительным испытанием 2 (“измерение функционала”) — измерение параметров импульсных сигналов по ГОСТ 16465-70 [7]; измерительным испытанием 3 (“измерение оператора”) — определение операторов динамических объектов по результатам экспериментов [8]. К контрольным испытаниям относится, например, функциональный контроль цифровых интегральных микросхем.
Существует множество других информационных операций, однако все они гомоморфны каноническим (перечисленным в табл. 1, 2). Примеры соответствия потребительских и канонических информационных операций приведены в табл. 3.
Точность информационных операций
Поскольку информационные операции есть целенаправленные действия, важнейший их показатель — достижение стоящих перед ними целей. Степень совершенства этого показателя характеризует точность [9] — соответствие фактического и требуемого значений результатов информационной операции (при восприятии: результата — истинному значению; при воспроизведении: истинного значения – номинальному и т.д.). Таким образом, точность представляет собой качество, потеря которого ведет к перерождению операции. Понятие “информационная операция” отвечает на вопрос “что”, “точность” — в какой мере имеет место это “что”. К примеру, достаточно неточное измерение по существу таковым не является. Неточность, или несоответствие фактического и требуемого значений результата операции, дополняет точность до теоретико-множественного целого. Информационное проявление неточности именуют погрешностью (в ряде случаев — ошибкой).
Погрешность (П) информационной операции выражается как
...
где Sф и Sтр — фактическое и требуемое значения характеристик, а \ — знак обобщенного (теоретико-множественного [10]) вычитания.
Поскольку величина П носит принципиально случайный характер, для ее статистического описания используется вероятностная мера (ВерМ) (табл.4):
...
В общем случае информационная операция может иметь несколько (n) целей. Тогда рассматриваются n требуемых значений отображаемых параметров, погрешностей П и их статистических характеристик:
...
Свойство “точность” распространяется на все информационные операции: восприятие, воспроизведение и переработку. Подобное суждение высказывается в работе [11] применительно к “идентификации объектов управления”, “управлению как процессу выработки и реализации целенаправленных воздействий” и “вычислениям” (соответственно информационные операции восприятия, воспроизведения и переработки).
Следует, однако, отметить, что свойство точности относится не только к искусственным ( арт ) операциям. Оно органично присуще и естественным информационным процессам в ноосфере. Так, известное высказывание Ф.И. Тютчева “...Мысль изреченная есть ложь” в информационном отношении по сути представляет собой модель, иллюстрирующую погрешность нашей речи — принципиальное несоответствие фактического значения воспроизведенной информации (“ложь”) воспроизводимому номинальному (“мысль изреченная”).
Еще пример. Возьмем два варианта перевода строфы стихотворения “Зимняя ночь” австрийского поэта Николауса Ленау — профессиональный и подстрочный [12] (табл.5). Перевод может интерпретироваться как операция восприятия исходного образа зимней ночи. Данному образу соответствует некое истинное (требуемое) значение информации в представлении автора. Результаты переводов — это фактические значения информации, имеющие погрешность, т.е. отклонение от истинного значения. Очевидно, при профессиональном переводе погрешность ниже, чем при подстрочном.
Заметим, что термин “точность” при таком подходе оказывается тождественным понятию “единство” [13] (термин “единство” раскрыт в работе [14]). Следовательно, распространенное в метрологии устойчивое словосочетание “единство и точность” семантически избыточно.
Пожарная безопасность в Санкт-Петербурге Метрология информационных операций
Одно из важнейших свойств информационных операций — фундаментальность функции меры [5]. Это свойство выражается в обязательном включении функции меры в каждую информационную операцию. Важно, что вследствие свойства фундаментальности функции меры термин “информационные операции” оказывается синонимичным таким производным от слова “мера” понятиям, как операции “метрологические” [15], “измерительные”[16] и “мерительные” [17]. Как показывает анализ [5], свойство фундаментальности функции меры — необходимое и достаточное условие существования свойства точности. С одной стороны, без функции меры невозможно судить о какой-либо точности; с другой — определение (оценка) точности всегда происходит через информационное содержание меры. Следовательно, взаимно однозначное соответствие присуще не только понятиям “целенаправленные действия”—“информационные операции”, “информационные операции”—“мера”; но и “точность”—“мера”, что означает однозначное соответствие всех этих понятий между собой, включая изначальное понимание метрологии как учения о мере (“метрон” & “логос”).
Соответствие понятий “целенаправленные действия”, “информационные операции”, “мера”, “точность”, с одной стороны, и “метрология” — с другой, приводит к необходимости дать новое определение метрологии [14], распространив ее предмет с одних только измерений на все информационные (метрологические, измерительные, мерительные) операции. При этом важно столь же органично сузить предмет исследования, ограничив его таким сугубо “метрологическим” понятием, как точность. Например, собственно операцию и средства измерения наноамперных токов p-n-переходов должны разрабатывать специалисты по полупроводникам, а не метрологи. Иное дело, подход к оценке точности этой операции. В результате можно сформулировать определение, естественное и в то же время полностью выражающее этимологию термина “метрология”. Метрология – это наука и область деятельности, предметом которых является точность информационных (измерительных, мерительных) операций.
Данное определение согласуется с информационными представлениями проф. Ф.Е.Темникова, относящимися еще к 60-м годам (“метрология — ...способы определения ...качества информации”) [18], а в части примата термина “мера” и ее функции — и с исторически сложившейся традицией. Так, в 1831 году Ф.И. Петрушевский определял метрологию как “описание всякого рода мер” [19]. Начиная с 1833 года принципиальную значимость и широкую применяемость мер неоднократно отмечал Д.И.Менделеев. Обобщая их роль, он писал: “Точная наука немыслима без меры” [20]. Не противореча традициям, предлагаемое определение раскрывает особую — элементарную и фундаментальную — роль функции меры в информационных операциях. Оно также подтверждает важность ряда современных представлений, например прямых методов аттестации и поверки, основанных на метрологическом принципе автономности В.Н.Сретенского [21] и концептуально вытекающей из него применяемости источников природных констант.
В работе [11] утверждается, что метрология как наука “не содержит в своей основе каких-либо законов”. Однако в метрологии информационных операций таковые, безусловно, имеют место. Речь идет о свойственных метрологии и не имеющих непосредственного отношения к другим областям знания принципах фундаментальности функции меры, освобождения и связывания информации, а также о вложенности, или иерархии информационных операций (“принципе матрешки”) [5].
Связь метрологии с другими областями знания
Опираясь на рассмотренные метрологические принципы, и прежде всего на фундаментальность функции меры, а также на информационно-точностной, или информационно-метрологический* изоморфизм, можно установить гносеологические связи между различными проявлениями природы. Это позволит выявить и использовать ряд аналогий в технических, естественных и гуманитарных науках, что приведет к их взаимному обогащению и объединению, а в результате — к синтезу новых знаний [22]. В частности, если понимать информатику как науку об информационных операциях, а не только “computer science” [3, 23, 24], то метрология может рассматриваться как точностная ветвь информатики.
Одна из основных задач теории исследования операций — их анализ и синтез по таким критериям, как, например, риски (поставщика и потребителя, инвестора (кредитора) и производителя, страховщика и страхователя, аудитора и клиента в предпринимательстве, вероятностей ложного опознания и пропуска целей в технике); вероятности ошибок первого и второго рода в математической статистике и т.д. Информационно-метрологическое разделение операций на восприятие, воспроизведение и переработку позволяет учесть специфику определения рисков в каждом конкретном случае. В этом отношении метрологию можно квалифицировать еще и как информационно-метрологическую ветвь теории исследования операций (системного анализа).
Сегодня широко распространено понятие “информационные технологии”, под которыми понимают “процессы сбора, передачи, хранения и доведения до пользователей информации” [25] — т.е. все то, что в совокупности относится к родовой части предмета информатики. На языке метрологии это по существу операции восприятия, переработки и воспроизведения. Применительно к информационным технологиям представляют интерес два основных класса задач: системные (глобальные) и локальные — оценка (анализ) точности и точностная организация (синтез) отдельных информационных операций. И те, и другие могут быть решены точностными методами метрологии. Если такие задачи относятся к сфере предпринимательства, то метрология, решающая их инженерными методами (например, по критерию рисков), может именоваться и бизнес-инженерией.
Свойство точности представляет собой видовую часть предмета метрологии (родовая часть — сами информационные операции). Достаточно часто свойство точности не обладает интенсивностью, т.е. имеет не континуум, а только два состояния: “работоспособность” (цель операции достигнута) и “неработоспособность” (цель операции не достигнута). В этом необычном с точки зрения классических представлений случае свойство точности совпадает со свойством надежности. Таким образом теория надежности предстает как качественно-точностная ветвь метрологии, а специфической задачей метрологии становится официальная (на государственном уровне) гарантия правильности функционирования необходимой номенклатуры приоритетных артефактов: изделий военной техники, риск-машин, систем связи, терминалов (абонентских пультов) компьютерных систем выборов, средств безопасности, охраны и обеспечения жизнедеятельности, открытых (в т.ч. банковских) систем (OS) и их соединений (OSI). Это задача именно метрологии, ибо не существует других наук и областей деятельности, изначально предназначенных для подобных целей.
Мера, как известно, бывает физической (гиря, нормальный элемент, магазин сопротивлений, цифро-аналоговый преобразователь) и информационной, соответствующей физической (номинальное значение физической меры). Информационная мера первична по отношению к физической [26]. Сочетание принципа фундаментальности функции меры с феноменом первичности информационной меры позволяет более полно понять глобальную гипотезу об онтологической первичности информации в широком смысле. Следовательно, метрология по существу является методической основой развиваемой И.И. Юзвишиным науки об информационном представлении мира (генерализационной роли информации в картине всего сущего) – информационной онтологии, или информациологии [27, 28]. Сюда же могут быть отнесены и понимаемые в широком смысле известные естественно-научное и философское положения: “Функция рождает орган” и “Идея становится материальной силой”. Подобное толкование первичности информации делает возможной эксплицированную интерпретацию известной идеи монизма Вселенной К.Э.Циолковского [29].
Итак, объединяя на основе общности свойств фундаментальности функции меры, точности, феномена первичности информационной меры и пр. методические подходы из самых разных областей знания (информатики, исследования операций (системного анализа), бизнес-инженерии, теории надежности, информациологии, теории познания), метрология несет функцию взаимного обогащения и объединения (интеграции), а в ряде случаев и синтеза новых знаний. Механизм такой интеграции и синтеза — перенос уже разработанных информационно-метрологических методов из наук технических в смежные и более далекие области знания.
Литература
1. МИ 2247-93 Метрология. Основные термины и определения. — ВНИИМ, 1994.
2. International vocabulary of basic and general terms in metrology. — IOS, 1993.
3.Сифоров В.И., Суханов А.П. Информация, связь, человек. – М.: Знание, 1977.
4. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. — М.: Наука, 1998.
5. Бондаревский А.С. Метрология информационных операций. Теория рисков. — Электронная техника. Сер. 3, Микроэлектроника, 1996, вып. 1(150).
6. Розенберг В.Я. Радиотехнические методы измерения параметров процессов и систем. — М.: Изд-во стандартов, 1970.
7. ГОСТ 16465-70. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1970.
8. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. — М.: Наука , 1991.
9. Болычевцев А.Д., Цапенко М.П., Шенборт И.М. Качество отдельного результата контроля. — Измерительная техника, 1985, №2.
10. Фор Р., Кофман А., Дени-Папен М. Современная математика — М.: Мир, 1966.
11. Богомолов Ю.А., Исаев Л.К., Кульба В.В. Метрология—информатика—управление. Новый подход. — Измерительная техника, 1996, №7.
12. Волькенштейн М.А. Стихи как сложная информационная система. — Наука и жизнь, 1970, N1.
13. Бондаревский А.С. О соотношении понятий “единство” и “точность” измерений. — Метрология, 1995, №6.
14. Клир. Дж. Системология. — М.: Радио и связь, 1990.
15. Исаев Л.К. и др. Метрологические аспекты испытаний и контроля. — Измерительная техника, 1981, №3.
16. Земельман М.А. О понятии “измерение” и его обобщениях. — Измерительная техника, 1985, №2.
17. Бондаревский А.С., Сретенский В.Н. Расширенное толкование предмета метрологии на основе учета современных потребностей и классических представлений. — Измерительная техника, 1996, №7.
18. Темников Ф.Е. Автоматические регистрирующие приборы. — М.: Машиностроение, 1968.
19. Петрушевский Ф.И. Метрология как описание мер, весов, монет и времени счисления. — СПб, 1831.
20. Менделеев Д.И. Сочинения, т. XXII, Метрологические работы.—Л-д.–М.: АН СССР, 1950.
21. Сретенский В.Н. Систематизация и направления развития прикладной метрологии в электронике. — Электронная промышленность, 1994, вып. 7/8.
22. Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. — М.: Наука, 1982.
23. Темников Ф.Е. Информатика. — Известия вузов. Электромеханика, 1963, №11.
24. Моисеев Н.Н. Методы информатики в управлении народным хозяйством. — М.: АНХ при СМ СССР, 1988,.
25. Данилевский Ю.Г., Петухов И.А., Шибанов В.С. Информационная технология в промышленности. — Л-д: Машиностроение, 1988,
26. Темников Ф.Е., Афонин Б.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. — М.: Энергия, 1979.
27. Юзвишин И.И., Евреинов Э.В. Информатизация Вселенной — Журнал ИМРМВ, 1994, № 1.
28. Юзвишин И.И. Информациология или закономерности информационных процессов и технологий в микро- и макромирах Вселенной. —М.: Радио и связь, 1996.
29. Циолковский К.Э. Монизм Вселенной (конспект). — Калуга: 1925.
Отзывы читателей
