2.1.4. Информационные операции и информационная логистика

В интеллектуальных системах размерность неопределенности произ­водства-получения информации связана с количеством «n» «свободных— занятых» для этой информации интеллектуальных компонентов.

В живой природе информационные операции производства—передачи-восприятия сложны и многоплановы, так как осуществляются различными носителями (квантами света, электронами и ионами, волнами, молекулами и пр.) с разными градиентами параметров (температуры, электричества, давле­ния, концентрации и пр.), соответственно, с разными коэффициентами пере­носа, в разнообразном множестве структур (рецепторы, синапсы, нейроны) с их биохимическими и электрофизиологическими механизмами.

Открытые в нейрофизиологии феномены возникновения потенциала действия и нервного импульса за счет ионных потоков через мембрану нерв­ных клеток (Д.Эклс, АХоджкин, А Хаксли, 1963), преобразования сигналов в нервной системе (А. Карлсона, П. Грингард, Э. Кандел, 2000) и др. сложнопе-реводимы на применяемый в технике язык, связанный с «системами пере­дачи информации», «теорией связи», «теорией передачи информации».

В информатике ЭВМ мерой количества информации служит число операций, необходимых для выбора сообщения, передаваемого двоичным кодом. Преобразование сигналов-команд на понятный для машины язык производится с помощью операционных систем (DOS, 1981; Windows, 1995,1998,2000, ХР и др.).

Выделение понятия «информационных операций» для объединения всего разнообразия их видов может создавать метрологические сложности при измерениях и нормировании. Между тем, наука благополучно пре­одолевала аналогичные прецеденты, например, энергию различных видов материи измеряют в системе СГС — в эргах (эрг = 1дин • 1см); в СИ — в

57

А.Л. Еремин. НООГЕНЕЗ И ТЕОРИЯ ИНТЕЛЛЕКТА

джоулях (Дж = 1Н • 1см = кг•м²/с²); кроме того, в атомной и ядерной фи­зике и физике элементарных частиц — электрон-вольтах (эВ), а также — в кгс • м; Вт-ч = Дж/с•3600 с; калориях; граммах нефтяного эквивалента (г н. э.); граммах условного топлива (г у. т.) и пр.

Информационная операция — минимальное количество (квант) информационного события (любого сообщения, сведения о чем-либо, осведомления, познания), хранимое на всевозможных материальных носителях, воспринимаемое, производимое и передаваемое с помощью различных специальных средств связи и сигналов (знаков, кодов, алгорит­мов, символов, образов), несущих смысловую нагрузку и обозначающих содержания, полученные в процессе приспособления интеллектуальной системы к внешнему миру.

Логистика взаимодействия. В статье Клода Шеннона «Математи­ческая теория коммуникаций» в 1948 году впервые было сформулировано положение о том, что энтропия любого блока информации равна веро­ятности его появления во всем массиве данных. Общая формула Шенно­на выглядит так:

Н = P1•log2(l/P1) + P2•log2(l/P2) + ... + Pn•log2(1/Pn),

где Н — количество бит информации в одном символе сообщения; Р1

Рn — вероятности появления символов X1, ..., Хn в тексте сообщения. Форму­- ла позволяла найти количество информации в случайном сообщении фиксиро-­ ванного алфавитного текста передаваемого по телеграфу (С. Е. Shannon, 1948).

Шенноновское определение информации связано с мерой неопреде­ленности (степени незнания того, что подлежит передаче). Соответствен­но, цель передачи информации — это снятие данной неопределенности. В соответствии с данным подходом по мере получения информации снима­ется неопределенность, при этом, чем больше информации получено, тем меньше степень неопределенности получателя.

Исходя из всего вышеизложенного в главе предлагается определение понятия «информационная логистика». Это процесс планирования, управления и контроля потока сообщений, данных, знаний, сведений, передаваемых с помощью специальных средств связи от места возник­новения этого потока до места его потребления с целью снятия незна­ния, неопределенности, удовлетворения запросов интеллектуальных компонентов, обеспечения интегративной, аналитико-синтетической, последовательной и творческой мыслительной деятельности интел-

58

Теория интеллекта

лектуалъной системы. Информационная логистика может быть фено­меном в нейрофизиологии и концепцией в человеческой деятельности, базирующейся на вовлечении отдельных взаимосвязанных элементов в общий процесс с целью предотвращения нерационального расходования ресурсов, оптимизации процессов информирования, минимизации общих затрат.

2.2. Формула интеллекта

Наступало третье тысячелетие, а ученые так и не сформулировали хотя бы примерные правила, раскрывающие качественно-количественный со­став и взаимоотношение характеристик, определяющих интеллектуаль­ную деятельность.

400-летняя история определения формул деятельности, взаимодей­ствия (греч. — энергии) такова:

• в XVII веке в механике определены формулы энергии;

• в XVIII—XIX вв. в электродинамике — формулы энергии заряженной частицы и энергии магнитного поля тока;

• в XIX веке в молекулярной физике — формулы энергии поступатель-­ ного движения молекул и энергии хаотического теплового движения мо-­ лекулы;

• в XX веке в теории относительности — формула энергии тела, а в ядерной физике — формула энергии связи атомного ядра. Вклад в откры-­ тие формул энергии различных видов материи внесли Исаак Ньютон, Джеймс Максвелл, Людвиг Больцман, Альберт Эйнштейн и другие великие ученые.

К XXI веку в теории интеллекта не спешил раскрыть своим обладателям формулу природы собственной деятельности «черный ящик», данный чело­веку и человечеству и называемый по разному — ум, разум (греч. — ноо; лат. — интеллект), мышление, идеальное, сознание, душа (греч. — психика).

Важность решения проблемы «формулы интеллекта» обусловлена, в том числе, актуальностью понимания интеллектуальной функции и само­познания человека, сравнительного анализа современных взаимодействий в интеллектуальной сфере, повышения эффективности интеллектуальной деятельности человека и прогноза развития интеллектуальной энергетики человечества.

59

А.Л. Еремин. НООГЕНЕЗ И ТЕОРИЯ ИНТЕЛЛЕКТА

В связи с этим была поставлена цель: определить общее понятие «ин­теллектуальной энергии», выраженное в краткой форме и применимое к частным случаям. Методология исследований подразумевала: а) продемон­стрировать единство природы, адекватность и конструктивность анало­гий морфофункционального подобия интеллектуальных систем (мозга и человечества), представляющих собой особый вид материи, носительницы интеллекта, характеризующейся движением информации; б) провести ана­лиз характеристик интеллектуальных систем — количеств их компонентов, скорости взаимодействия межу ними, частоты быстродействия, количества связей и длин путей коммуникаций; в) провести синтез словесного опреде­ления и математического выражения интеллектуальной энергии.

2.2.1. Измерение информации

Бит (binary digit — двоичное число) — минимальная единица изме­рения количества передаваемой или хранимой информации, обозначает один выбор, т. е. число операций, необходимых для кодирования инфор­мации передаваемой или хранимой двоичным кодом (0 и 1; • и —; + и —). Термин был введен, скорее всего, Клодом Шенноном (Claude Shannon) в 1940 г., либо Джоном Теки (John Tukey) в 1946 г.

В 90-х годах XX века для измерения быстродействия в информатике стали применяться единицы flops (Floating point Operations Per Second) — число чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду (бит/с).

В 1991 г. по опубликованным данным Г. Р. Иваницкого быстродействие «вычислительных функций» нервного импульса: период возбуждения (3 мс) и рефрактерный (невосприимчивый) период, со сниженной воз­будимостью, (6 мс) определяют быстродействие на нейронах — 100 опе­раций в секунду.

По данным исследователей университета Беркли в 2002 году челове­чеством было произведено информации 18-10¹⁸ байт, при этом в четырех информационных средах сохранения сохранено 5-10¹⁸ байт информа­ции (печать — 0,01%, видео- и кинопленка — 7%, магнитные — 92% и оптические носители — 0,01%). Эти данные можно отнести к измерениям глобальной аккумуляции информации в интеллектуальной энергетике.

60

Теория интеллекта

2.2.2. Ускорение интеллектуальное

2.2.2.1. быстродействие «вычислительных Функций» компонентов

Я только с теми, кто, стеная, ищет истину... Суть человеческого естества — в движении.

Влез Паскаль (1623—1662)

Быстродействие интеллектуальных компонентов — можно опреде­лить как количество информации (информационных операций) обраба­тываемой (производимой) в единицу времени, и передаваемой определен­ному количеству компонентов сети интеллектуальной системы.

Быстродействие «вычислительных функций» нервного импульса: пе­риод возбуждения (3 мс) и рефрактерный (невосприимчивый) период, со сниженной возбудимостью, (6 мс) определяют быстродействие на нейро­нах — 10² операций в секунду (Г. Р. Иваницкий, 1991).

Быстродействие мозга человека как «компонента человечества» не опре­делено. Между тем, известно быстродействие созданных человеком средств связи и обработки информации: у микропроцессоров ЭВМ — 10⁶—10¹² операций в секунду (Г. Р. Иваницкий, 1991). Правда, количество быстродей­ствующих ЭВМ и масштаб их использования несравнимо меньше количе­ства нейронов в мозге или людей на Земле.

Между тем, по имеющимся данным, быстродействие нейронов ниже быстродействия некоторых информационно-интеллектуальных средств человечества в 10⁴ —10¹⁰ раз (табл. 1.4 ).

Для измерения быстродействия в информатике в 90-х годах XX века стали применяться единицы MIPS (Mega Instructions Per Second) — число миллионов выполненных инструкций в секунду и FLOPS (Floating point Op­erations Per Second) — чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или элементарных арифметических операций над числами с плава­ющей точкой, выполненных в секунду, со всеми возможными десятичными приставками MFLOPS, GFLOPS, TFLOPS (М.Гук, 2000). К 1997 году самый быстрый суперкомпьютер выполнял 1,5 триллиона операций в секунду (1,5 Tops) (N. Bostrom, 1997) и по прогнозу, чтобы имитировать человече­ский мозг (100 Tops), требуемая вычислительная мощность компьютеров будет достигнута в 2004—2008 гг. При разности величин известных данных

61

А.Л. Еремин. НООГЕНЕЗ И ТЕОРИЯ ИНТЕЛЛЕКТА

и отсутствии единства в методологии на современном этапе попробуем все же провести приблизительные расчеты быстродействия интеллектуальных систем и их компонентов.

Быстродействие нейрона. Предположим, что каждый сигнал содер­жит 1 бит, а сигналы проходят через синоптические соединения с частотой 100 в секунду (100Гц) (N.Bostrom, 1997), и количество связей каждого нейрона с другими клетками по данным различных авторов колеблется от 500 до 10000 (допустим в среднем — 1000), — тогда быстродействие нейрона будет составлять 100 тыс бит/с (0,1 Mflops).

Быстродействие мозга человека как компонента интеллектуальной системы человечества. Допустим, что сигнал (слово, символ, цифра), пере­даваемый человеком с частотой 1 Гц (в 1 секунду) содержит 1 бит, а коли­чество коммуникативных связей между людьми колеблется от одной при разговоре до миллионов при телевещании (допустим среднюю — 1000), в этом случае быстродействие человека как компонента интелсистемы будет составлять в среднем 1000 бит/с (0,001 Mflops).

2.2.2.2. скорость коммуникации

Первое с чем мы встретились, обратившись

к внутреннему механизму работы полушарий, —

это было движение по массе полушарий...

И. П. Павлов (1849—1936)

Скорость взаимодействия — скорость прохождения импульса по нервным волокнам равна 20м/с (Л.Г.Воронин, 1979), 1—10²м/с (П.Г.Ко-стюк, 1976). В среднем — 50 м/с.

Скорости же взаимодействия между людьми в процессе эволюции возрастают от обусловленных физиологией человека природных скоростей зрительных, звуковых коммуникаций до скоростей с помощью специаль­ных средств связи, и находятся в диапазоне 3•10² — 3•10⁸ м/с (от скорости звука до скорости распространения электромагнитных волн, электротока, света). Допустим, в среднем — 10 тысяч м/с. Таким образом, скорость коммуникаций в мозге ниже скорости коммуникаций между компонен­тами человечества в 10² —10⁶ раз (табл. 1.4 ).

62

Теория интеллекта

2.2.2.3. ускорение интеллектуальное

Я смотрю на себя, как на ребенка, который, играя на морском берегу, нашел несколько камешков поглаже и раковин попестрее, чем удавалось другим, в то время как неизмеримый океан истины расстилался перед моим взором неиссле­дованным... Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов.

ИсаакНьютон (1643—1727)

Ускорение интеллектуальное можно количественно определить, как величину прямо пропорциональную скорости передачи информации и быстродействию интеллектуальных компонентов.

Ускорение интеллектуальное нейронов в отношении информационной операции в один бит может определяться их быстродействием умножен­ным на скорость проведения нервного импульса и составлять 5 млн м/с².

Ускорение интеллектуальное мозга человека как компонента интел­лектуальной системы человечества, по аналогичной логике, может состав­лять 10 млн м/с².