Рыжов Владимир Александрович,
канд. физ-мат. наук, президент «X-treme Infomatics», доцент МГУ им.М.В.Ломоносова.

Новоточинов Алексей Алексеевич,
руководитель главный координатор проекта «МИССИЯ-ИНТЕЛЛРОСС».

Фадеева Татьяна Ивановна,
директор «Фредерикс ДМСС».

Москва – 2013, © «X-treme Infomatics»

Введение.

Жизнь в эпоху перемен – суть неопределенности и непреложный факт, с которым приходится иметь дело специалистам, чья социальная функция – надежное управление стремительными изменениями и ситуациями. От их владения «загоризонтным видением» и особым системным интеграционным мышлением на основе знания, умения творить и фантазировать в проекции на реальность зависит многое [1]. Управление на всех уровнях сложности – от семьи до государства требует особой мудрости и системного чутья. Рецептами и одними технологиями не обойтись – здесь все определяют факторы: человек и сложность.

Постараемся развеять иллюзию, что полномасштабное применение ИТ и сбор данных – панацея. Самая простая и понятная реакция тех, кому приходится иметь дело с изменчивой ситуацией, заключается в попытке повысить уровни собственной ответственности, качества субъективной информированности и глубины понимания того, что происходит. Возможно, в настоящее время к человечеству приходит парадоксальное осознание, что даже самая полная осведомлённость о фактах, происходящих в действительности, не даёт полной гарантии для реализации качественного управления. То есть, поведение сложных систем в принципе непредсказуемо, а “теория всего”¹ – мечта несостоятельная [2]. В чем причины?

Перепутье ИТ, угрозы “сингулярности” и “что делать?”.

Объемы нынешнего производства информации и ее потребления вкупе со сложностью прогнозирования превышают пределы привычного и разумного. Чрезмерные объемы и темпы приводят к перегрузке сознания, а сложность прогнозирования – к потере ориентации. Все это сводит личность и общество в пограничное маргинальное состояние разрыва смыслов и целей, то есть, в постмодерн – своеобразную сингулярность² разума.

С ростом “добычи” объективной информации, даже выделяемой из недр “больших данных”, не всегда растет ее ценность. Необходим недостающий элемент, преодолевающий сингулярность “информационного взрыва”. В этих условиях прогнозы становятся неопределёнными, а зачастую ошибочными. А возникающий как следствие набор ложных целей и задач безграничен. Это больше напоминает подмену смысла попыткой угадать дату наступления «сингулярности» – аномалии бесконечно большого информационного бесцельного потока. Такая ситуация, искажая образы реальности, приводит сознание в ступор. На этом рубеже количество бит не играет никакой роли. Кстати, уже сейчас сумма ежегодно производимой информации в сетях в миллионы раз превосходит сумму информации во всех когда-либо напечатанных книгах вместе взятых. А темпы информационной экспансии все растут. И хотя значительная часть информации утилизируется, все равно беспомощность перед информационными потоками звучит как приговор.

Конечно, человечество, как обычно бывало в критических ситуациях, сумеет принять очередной вызов данного информационного цунами. Люди сумеют создать свой спасительный интеллектуальный ковчег, способный выдержать надвигающийся информационный потоп. В общественном сознании, разогреваемом страстями и различными прорицателями, возникает устойчивое ожидание чуда. Что, наконец, появится искусственный интеллект (этакий «джин из бутылки»!) и решит эти проблемы. Многие верят, что компьютеры так быстро сейчас умнеют, что скоро научатся решать за нас все проблемы. С другой стороны, идет много разговоров о коллективном разуме в виде различных экспертных сообществ, а также социальных сетей и даже “умной толпы”. Возникают вопросы – куда движется ум, с какой стороны общество будет быстрее прирастать интеллектом, со стороны умных машин или со стороны коллективного разума? Какие перспективы и какие угрозы могут нести различные проявления интеллекта?

Проблема выяснения путей развития современных ИТ стала в последние годы популярной не просто из-за моды. Сейчас в для ИТ наступило перепутье. Можно говорить о системном пере-развитии ИТ. Мы видим структурный сдвиг и даже метаморфозы, происходящие по всем направлениям ИТ: информатика, компьютерные технологии (HW), программное обеспечение (SW), телекоммуникации и мобильные устройства, встроенные системы в технику и т.п.

Однако перемены касаются не столько специалистов ИТ (включая технику и программное обеспечение), но и, в конечном итоге, всех жителей планеты. Задача – увидеть в данной проблеме рациональный смысл, вскрыть глубинные процессы, заглянуть вглубь сингулярности “информационного взрыва”. Нужно посмотреть на все это с высоты перспектив развития, учитывая принципы и накопленный опыт гармонии выживания личности, семьи и общества в условиях быстрых перемен. Причем, уже достаточно ясно просматриваются горизонты для современной науки, технологий управления сложностью, экономики и бизнеса.

Развитие ИТ все увереннее становится междисциплинарным, раскрываются новые возможности организаций, формирования бизнесов и социальных коммуникаций. Инженерия человеческого фактора методом интеллектуальных и социальных технологий приобретает конкретный практический смысл. На новом витке ИТ-эволюции значительно расширяется организационный и интеллектуальный потенциал не только персонала, но и руководителей. Для персонала – это автоматизация бизнес-процессов, включая адаптацию, открытость, автономность, модульность. Для руководителей – ситуативность и стратегичность (среднесрочную и долгосрочную), поддержка принятия решений и генерация новых идей. А для организации в целом – единое информационно-коммуникационное пространство, управление знаниями, возможности обучения и самообразования, системная безопасность и еще много всего.

Создаются предпосылки и уже формируются  совершенно новые информационно-коммуникационные технологические платформы и инструменты:

• расширяется спектр, качество, уровень аналитики и управления знаниями;
• осваиваются новые виды нематериальных ресурсов и активов;
• внедряются принципы социальной самоорганизации и технологии сетецентризма;
• виртуализируются и автоматизируются бизнес-процессы;
• вводятся в действие технологии поддержки личности и коллективной работы.

Такой прогресс требует изменений не только в ИТ-инфраструктуре, но прежде всего в самом человеческом факторе на уровнях личности и малой группы. Необходим особый формат мобильных интеллектуальных групп (МИГ). Все это создает совершенно новые качества социума, которые мы называем “интеллектуальными месторождениями”. Феномен интеллектуальных месторождений – в способности к развитию, саморазвитию и самоидентификации; в понимании своих границ и компетенций; в возможности преодолеть угрозу информационной сингулярности; в перспективе освоения новых информационных просторов, доступных разуму.

Где-то здесь внутри интеллектуальных месторождений кроется безграничный потенциал будущего социума, способного наиболее эффективно и последовательно бороться с информационной инфекцией и проказой, а также восстать в полный рост против весьма специфической “информационной онкологии”. Составляя портрет современного состояния общества, трудно не заметить угрозу интеллектуальной идиосинкразии социума – “мир сошел с ума и катится в средневековье”, уничтожая вечные ценности, разрушая основы семьи, государства, науки и культуры [3]. Такая своеобразная «раковая опухоль» постмодернизма, уничтожающая смыслы, искажающая сознание и социальные коммуникации, навязывающая всеобщий культ потребления, является чрезвычайно опасной болезнью развития общества. Это один из важнейших факторов, которые необходимо учитывать в концепции управления сложностью. При этом формирование интеллектуальных месторождений – не только ключ к защите и преодолению этой «инфекции», но и основополагающий базис стратегического развития общества разумного.

Мы современники эпохи перемен на этапе начала строительства постинформационного общества. Сейчас очень важно, как когда-то герои Одиссеи, пройти живыми в проливе между скалами Сциллы и Харибды. С одной стороны – тупик утопических иллюзий разочарования и бесполезной жертвенности. С другой стороны – варварство антиутопии пучины всеразрушающего постмодерна. Подчеркиваем, нужно преодолеть тупики, не скатиться в варварство, гармонично выжить и быть способными не менее гармонично развиваться далее.

Для реализации концепции «интеллектуальных месторождений», их практического воплощения нами разработан информационно-аналитический мобильный комплекс «Сатурн» [4]. Всё это удивительно совпадает с коррекцией целей и реформой бизнеса компании IBM, а также других ведущих корпораций в современных условиях. Девиз IBM: «Взаимодействие людей, нацеленное на результат!». Наш набор дебютных идей более всего тяготеет к выработке основ по управлению ценностями будущего, особенно на стыках: интересов личности и общества; материальных и интеллектуальных активов; возможностей и ограничений. Есть основания полагать, что человек, являясь сутью совокупности жизненно важных циклов, и есть тот самый «байт Вселенной», выявляющий и образующий контуры будущего. Есть идея – обратить взоры субъекта в сложнейшем информационном пространстве, прежде всего, на познание самого себя.

Мифы ИТ, история вопроса и закулисье.

Кто из самых молодых айтишников сейчас помнит, что такое НТР? Тема НТР еще относительно недавно была на слуху как перспектива и не сходила со страниц журналов, газет, экранов телевидения. Теперь НТР – свершившийся факт, а результатами НТР пользуются как должным уже два поколения. Мы даже не задумываемся, что всего каких-то несколько десятков лет назад все было совсем иначе, а наш мир был другим. Еще совсем недавно ходили паровозы, люди вместо интернета пользовались почтой и телеграфом, писали и посылали письма в бумажных конвертах, посылали телеграммы. А личный телефон (настольный аппарат размером с голову) вообще был роскошью и только в крупных городах. Но метаморфозы в нашей жизни произошли очень быстро. Кстати, многие из молодых – из поколения двадцатилетних, скорее всего даже не знают, что аббревиатура НТР расшифровывается как «научно-техническая революция». Для них это кажется уже историей.

Мы как-то не заметили, что результаты науки и техники неожиданно и вдруг превратились в непосредственную производительную силу общества и основательно изменили само общество. НТР необратимо изменила уклад личной жизни, образование, всю экономику, управление организациями, производство, а вместе с этим и структуру рабочей силы. НТР перестроила качество и стиль жизни передовых стран мира, собственно сделав их еще более передовыми.

Незаметно завершившись, НТР уже в качестве фактора прогресса перешла из индустриальной фазы в информационную. А вот новый информационный уклад еще более деформировал инфраструктуру и социальные устои общества. Если раньше люди не поспевали за темпом прогресса и новизной, то теперь живут в непрерывном стрессе при всей притягательности и благах прогресса.

Выделим значимые смыслы и факторы влияния НТР и ИТ на общество для дальнейшего анализа их последствий:

1)      Перспективы развития НТР и ИТ предсказывались совершенно по-разному. Если прогнозы и фантастические сюжеты в связи с НТР были пронизаны духом романтической утопии будущего, то прогнозы ИТ несут в себе стрессовый дух футурошока антиутопии.

2)      Результаты НТР более наглядны и привычны, чем результаты ИТ. Развитие ИТ порождает много необычных сюрпризов для обыденного сознания.

3)      Период технического совершенствования ИТ достиг своего пика совершенства, он не так заметен (аппаратная часть и программы). Сейчас основной акцент ИТ сосредоточен гуманитарных проблемах – поддержка и управление знаниями, обучение, социальныt коммуникации, координация и.

Благодаря достижениям ИТ уже сейчас достаточно хорошо налажены процессы – документооборота, хранения передачи информации, поддержки коммуникаций (личность, группа), оцифровки производства и конструирования, управление и автоматизация различных процессов (включая производственные), безопасности (наблюдение и контроль) и т.п., что подлежит формализации. В ближайшей перспективе – средства коллективных коммуникаций, создаются инструменты для поддержки самоорганизации и многое другое.

Оказалось, что ИТ таят в себе значительно больший потенциал влияния на общество, чем виделось ранее. Теме исследования согласования ИТ с бизнесом более 30 лет, многое сделано: например, определены факторы согласования и зрелости ИТ в компании [5]. Сейчас, похоже, наступило самое время навести стратегические мосты между ИТ и решением бизнес-задач. Мы вторгаемся в область гуманитарного и социального. Сейчас стоим на перепутье. Предстоит открыть безмерные просторы новых рубежей и перспектив в синтезе социальных технологий с информационными. Дальнейший виток такого развития еще не раз перестоит нашу жизнь, а также раскроет много нового и удивительного. Но вернемся к теме предсказаний. Специалисты-футурологи и писатели-фантасты многократно пытались предполагать будущее. Говорилось о перспективах развития индустрии, далеких путешествиях, новых технологиях и особенно о кибернетических штучках – роботах и искусственном интеллекте. Но реальность всегда оказывалась богаче самых смелых фантазий.

Можно выделить два крайних мнения футурологов – от утопии про светлое гармоническое будущее, до антиутопии в виде ужасов постмодерна и киберпанка. Если утопия времен НТР обычно представлялась красивой мечтой, то современная антиутопия, наоборот, ассоциируется с катастрофой, упадком цивилизации и даже её крахом. Кибернетическое будущее в лице творческой интеллигенции пугает современников.

Вектор современной фантастики сместился в сторону фэнтези, где в основном звучат ноты киберпанка и ужасов. Все-таки в эпоху НТР в ранних произведениях Айзека Азимова и Станислава Лема в сюжетах с роботами еще проскальзывали светлые мечты, вера в будущее, некоторая ирония и даже юмор. Например, Айзек Азимов в рассказе «Хоровод» (1942) изложил свои знаменитые три закона робототехники, построенных на основе этики:

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинён вред.
2. Робот должен повиноваться всем приказам, которые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти приказы противоречат Первому Закону.
3. Робот должен заботиться о своей безопасности в той мере, в которой это не противоречит Первому и Второму Законам.

Далее в романе «Роботы и Империя» Азимов предложил Нулевой закон: Робот не может причинить вреда человеку, если только он не докажет, что, в конечном счёте, это будет полезно для всего человечества. Правда злые языки сразу стали иронизировать – а не стоит ли роботам защитить людей от самих себя, то есть, от людей?

Также, например, у Станислава Лема, начиная с середины шестидесятых и до конца семидесятых годов прошлого века, также была целая серия рассказов о роботах (циклы «Сказки роботов» и «Кибериада»), где фигурировали остроумие, ироничные сюжеты в виде забавных и поучительных приключений роботов. И все представлялось с изысканным юмором, остроумно и привлекательно.

С приближением эпохи информационного общества уже в более поздних футурологических предсказаниях и фантастических произведениях стали явно доминировать антиутопические постмодернистские нотки панка и ужасов. Здесь пионером, скорее всего, стал Артур Кларк в своей «Космической одиссее 2001″, написанной еще в 1968 году. Там искусственный разум предстал перед читателями уже в грозном виде, где по сюжету между человеком и искусственным разумом разыгралась настоящая борьба на уничтожение.

Другим примером жесткости современной футурологии является культовый фантастический боевик “Газонокосильщик” Стивена Кинга. В нем по сюжету в закрытой лаборатории проводились запрещенные опыты на людях (фильм «The Lawnmower Man» — 1992). Но эксперимент вышел из-под контроля и привел к катастрофическим последствиям. В финале герой фильма превращается в виртуального монстра, который может проникать в разум других людей. Затем он вырывается во всемирные компьютерные базы и по информационным линиям приходит в дом к каждому жителю планеты… Сам роман был опубликован в журнале «Cavalier» еще в 1975 году и посвящен проблеме возможностей виртуальной реальности и нейрометаболических лекарственных стимуляторов.

Еще одним мрачным примером является другой культовый фильм “Матрица” (The Matrix – 1999), научно-фантастический боевик, снятый братьями Вачовски. Здесь сюжет разворачивается в будущем — реальность, существующая для большинства людей, есть в действительности симуляция виртуальной реальности, созданная разумными машинами. Их цель — подчинить себе человечество. Сюжет прост. Главный герой, хакер по кличке Нео, включается в борьбу против машин совместно с другими людьми, чудом освободившимися из кибернетического сна. Показана очень жестокая борьба против машин, но перспективы не просматриваются. Матрица становится метафорой закодированной реальности, в которой роботы зомбируют людей и делают их своими рабами. В соответствии со стратегиями войны эта стратегическая матрица пытается захватить разум людей путем изменения их сознания, подменой культуры и даже смысла жизни.

Пока это домыслы писателей. Специалисты понимают, что современные возможности построить искусственный интеллект еще туманны и далеки. Наука всё ещё испытывает большие сложности даже с более простыми проблемами: распознавание речи, перевод языков, целеустремлённость, эмоции. И хотя роботы немного научились ходить, не спотыкаясь, они все еще не освоили человеческую речь. Да и с пониманием окружающего мира у них все еще нелады. Современные технологии так называемого «искусственного интеллекта» пока не вырвались за пределы автоматизации отдельных рутинных процессов на уровне алгоритмов.

Как известно, военные разработки двигают прогресс. К сожалению, так было всегда. Последние виды вооружений и методы ведения военных действий все больше опираются на передовые информационные технологии и другие научные наработки из области сложных динамических систем, в том числе социальных, чем, например, занимается агентство США IARPA [6]. Теперь, действительно, основным объектом внимания военных специалистов становится психика и сознание обычных людей, а также социальные процессы в обществе. Например, очень большой интерес проявляется к контролю и управлению политизированной толпой с целью внешнего вмешательства для совершения государственных переворотов в зоне интересов США. Также особый интерес у военных к управлению коллективным сознанием общества, навязывая ему свои цели и ценности.

Именно в этом смысле зомбирование людей в массовом масштабе в мире происходит уже сейчас. Особенно это хорошо видно на экранах телевизоров, который сам давно уже стал инструментом зомбирования. Для этого средствами систем массовых коммуникаций (включая социальные сети, микроблоги и пр.) осуществляется перемешивание реальности с виртуальными смыслами, выгодными организаторам-манипуляторам.

В современных масс медиа, включая интернет, в стиле постмодерна выстроена гигантская «театральная сцена» под присмотром режиссеров-кукловодов, которая сама уже формирует социальную реальность, вовлекая зрителей. За кулисами обитает спин-доктор — своеобразный серый кардинал, кто умеет не только манипулировать событиями, но и создавать свои специфические сюжеты и мизансцены в мировом информационном пространстве. Спин-доктор подаёт публике реальность в выгодном для себя ключе, создавая новую информацию или просто трансформируя существующую. Например, летом 2013 всему миру в московском аэропорту Шереметьево-2 в зоне пограничного контроля был показан спектакль под названием «Сноуден». Где главный герой — разоблачитель американских спецслужб (сам экс-сотрудник ЦРУ (АНБ, NSA)) поведал всему миру изнанку своего виртуального информационного зазеркалья. Он подтвердил – практически все личные и публичные сообщения в информационном пространстве мира могут быть тут же прочитаны специалистами АНБ. А смартфоны – это «скрытые» микрофоны, камеры и системы определения местоположения, непрерывно работающие в реальном времени, сообщающие всё о своих владельцах «куда надо». В итоге полная информационная прозрачность любой личности перед «старшим братом». Что стало с личной информацией?

Мы видим, как на мировой арене с применением самых высоких технологий осуществляются массовые обманы и преступления против множества людей и целых государств. Но это не предмет рассмотрения в данной работе. Мы говорим о потенциале современных ИТ в сочетании с другими технологиями, включая мобильность, коммуникации, социальную и виртуальную реальность (ВР) [7, 8].

Упомянутые выше военные приложения всего лишь одна из возможностей применения социальной ВР, правда с целью агрессии. К сожалению, такие технологии в руках агрессоров могут быть очень эффективным оружием, противостоять которому большинство стран еще не в силах. С другой стороны, технологии ВР уже сейчас в различных инженерных задачах, производстве и обучении становятся просто незаменимыми и приносят огромную пользу экономике, бизнесе, в личной жизни и быту.

И это только малая доля эпизодов в истории ИТ. На этом чудеса не заканчиваются. С завершением революции технической базы ИТ закончился лишь один достаточно бурный этап формирования информационного общества, всего лишь его технической базы. Теперь мы находимся на пороге нового витка развития – ещё более драматичного развития интеллектуальных, социальных и гуманитарных технологических преобразований. А толчок этому дали ИТ – информационные технологии.

Взгляд на ИТ через призму предметных областей информатики и кибернетики.

Один из парадоксов современности – мы живем в информационном веке, но не совсем понимаем сущности информации, мы строим индустрию знаний, но не можем объяснить, что такое знания. Причем, это непонимание касается не только простых граждан, а прежде всего ИТ-специалистов разного ранга и профиля: от разработчиков новых технологий и продуктов ИТ, до специалистов информационной безопасности. Существуют целые сообщества узкопрофильных ИТ-специалистов – системные архитекторы, программисты, инженеры по базам данных, инженеры по безопасности, системные администраторы. Однако их ареал знаний также не содержит внятного инженерно-научного определения информации и знаний, хотя это их основной «рабочий материал», с которым они имеют дело. Даже в преподавательской среде, готовящей специалистов для ИТ-индустрии, нет удовлетворительной ясности, что же такое информация и знания. Все это говорит о системной сложности самих концепций информации и знаний.

Но мысль не стоит на месте. В специальных областях информатики уже давно были созданы необходимые теории и модели, помогающие инженерам решать свои частные практические задачи. Например, построение эффективных каналов связи, защита информации от шума, сбоев и помех, а также средства для кодирования, хранения и упаковки информации. На современном этапе развития информатики появилось много новых направлений: распознавание образов; поиск, анализ и обработка данных; базы данных; семантический анализ неструктурированной информации; инженерия и управление знаниями; экспертные системы и т.д. Все это развивается. Исследователям еще только предстоит построить более обширную научную картину мира, совмещающую накопленную систему современных знаний с понятием природы информации и природой самих знаний.

Говоря об информатике, нельзя не упомянуть кибернетику, ранее обозначаемую как «искусство автоматического управления». Формально кибернетика является наукой об общих закономерностях процессов управления и передачи информации: • в различных системах, будь то машины, живые организмы или общество, • в организованных системах с обратными связями, в том числе и с механизмами самоорганизации. Так уж получилось, что к структурам и поведению сложных информационных систем исследователи подошли с двух сторон: со стороны автоматического управления – собственно кибернетики, и со стороны процессов хранения, передачи информации – собственно информатики. Такую точку зрения можно принять для упрощения ситуации. По существу, информатика и кибернетика имеют дело с одним и тем же объектом исследования – сложными, динамическими, целеустремленными, саморазвивающимися системами в виде живых или технических систем. Но в связи с массовым распространением компьютеров, акцент и внимание общества сосредоточились на информатике простых логических машин. Так прижился этот термин. Нужно было решать конкретные практические задачи по созданию системной архитектуры компьютерных систем, их элементной базы, логики и языков программирования, а также самого различного программного обеспечения. В результате термин “информатика” вытеснил термин “кибернетика”. Однако, по хорошему счету, исследованиями сложных информационных систем на нижнем, базовом системном уровне должна заниматься информатика, а на верхнем системном уровне (разделы автоматики, искусственного интеллекта, робототехники и т.п.) должна заниматься кибернетика. При этом сами области информатики и кибернетики являются междисциплинарными.

С целью понять сложную проблему – по какому пути пойдет развитие ИТ и заботой о читателе, ниже представлены основные достижения информатики и кибернетики. Здесь не нужны детали устройства компьютеров, процессоров и памяти, а также, каково их быстродействие и пр. Нам не нужно говорить о законе Мура. Все это простые логические машины. Это важно, но к теме не относится. Нас интересуют принципы, лежащие в основе ИТ, как они соотносятся с человеком, обществом, бизнесом. Это относится к пониманию сложности, управлению сложностью и к пониманию развития социума.

▶ Отметим ключевые элементы и достижения в области информатики.

Теория передачи информации. Вклад в теорию передачи информации внесли множество ученых разных стран, хотя наиболее известной работой является «Математическая теория связи» Клода Шеннона, опубликованная в 1948 году [9]. В этой теории определяется минимальный «квант информации» – бит и принципы измерения информации. Бит это емкость одного разряда носителя информации, имеющего всего два состояния, аналогично десятичной позиционной системе счисления, имеющей десять состояний на разряд позиции. Для измерения информации можно применять различные системы исчисления, а все системы исчисления легко сводятся друг к другу. И в этом смысле они идентичны. В силу предпочтения разработчиков современная компьютерная техника из-за простоты двоичных устройств получила распространение в виде двоичной логики, а также двоичной памяти и каналов передачи информации. Теория передачи информации дала инженерам возможность создавать реальные системы передачи данных, определять ёмкость коммуникационных каналов, вычислять их пропускную способность с учетом условий зашумленности ошибками и сбоями.

Теория Шеннона описывает возможности и ограничения кодирования информации для ее передачи по каналам связи. Основной смысл теоремы Шеннона:

В теории Шеннона главным образом используется математический аппарат теории вероятностей и математической статистики (энтропия, шум). Основные возможности теории – кодирование источника (сжимающее кодирование) и канальное (помехоустойчивое) кодирование. Теория передачи информации тесно связана с криптографией, архивированием и сжатием информации. Статистическая теория информации не годится для моделирования умственной деятельности человека, процессов восприятия и обработки им информации. Методами вероятности следует пользоваться с осторожностью при моделировании сложных систем.

Формальная логика. Предмет логики имеет древние корни. В ученых кругах считается, что автором логики, как научного метода, основанного на системном подходе исследования различных умозаключений, является Аристотель («Логика» – Органон). Аристотель определил правила дедукции – переход от общего к частному, сделав логику формальной. Например, из утверждения, «все люди смертны» и факта, что «Адам – человек», следует утверждение, что «Адам – смертен». Логика всегда основывается на высказываниях средствами некоторого языка, поэтому имеет дело с мышлением, основанном на конкретном языке.

Важной вехой в формировании формальной логики является мысль Канта об отвлечении от содержания понятия в формальных логических выводах. Логика имеет дело только с формой понятия (Кант «Критика чистого разума»). Правила преобразования высказываний не зависят смысла понятий, к которым они применяются. Формальная логика имеет высокий уровень абстракции и четко определенные методы, правила и законы логического исчисления [10].

Основными разделами математической логики являются: язык логики, алгебра логики, логика высказываний, теория доказательств, теория моделей. Применение в логике математических методов возможно лишь для суждений, сформулированных на особом формальном языке. Любой точный язык основан на его синтаксисе (правила построения объектов языка) и семантике (смысл и интерпретация объектов языка). При помощи синтаксических правил строятся сами объекты языка (в логике это формулы). Семантика опирается на смысловые парадигмы субъекта, определяющих заданную логику, как он понимает логические формулы и что позволяет ему считать одни формулы истинными, а другие – нет.

Главная задача формальной логики – вывод нового “знания” на основе ранее известного без обращения к опыту, а только с применением законов и правил логического мышления. Исторически формальная логика начиналась с традиционной логики, а впоследствии развилась в математическую логику, в которой используются математический аппарат. В получении нового знания применяется метод индукции – процесс логического вывода с переходом от частного положения к общему. В общем случае это особый вид обобщений, связанных с предвосхищением результатов наблюдений и последующих экспериментов на основе данных прошлого опыта.

В теории логики важное место занимает понятие аксиомы (не требующие доказательств). Аксиома (или постулат) – исходное положение какой-либо теории, принимаемое в рамках данной теории истинным без требования доказательства и используемое в основе доказательства других ее положений. Объективное обоснование индуктивного умозаключения основано на всеобщей связи явлений в природе. Индуктивное умозаключение связывает частные предпосылки (гипотезы) с заключением не строго через законы логики, а скорее через некоторые фактические, психологические или математические представления в форме аксиом.

Можно выделить следующие основные применения формальной логики в информатике: булева логика и алгебра; теория и модели вычислений; семантические сети; логическое программирование; структурное программирование; семантика языков программирования; логика знания и онтологии; реляционная модель данных, реляционная алгебра и реляционное исчисление; комбинаторная логика. Формальная логика не годится для моделирования умственной деятельности человека, так как в ней не заложен смысл знаний, хотя логики манипулируют понятием “вывод нового знания”.

Теория алгоритмов. Другим наиболее известным подходом к практике информационных процессов является теория алгоритмов [11]. Алгоритм оперирует данными, он более понятен, чем информация. Аналогом алгоритма является, например, рецепт приготовления блюд, а аналог данных для рецепта – ингредиенты, из которых готовятся блюда. Само блюдо – выходные данные процедуры (алгоритма рецепта). Алгоритмы преобразуют информацию, но не всякую, а имеющую ограничения, что называется данными.

В основе понятия алгоритма на уровне парадигм могут лежать самые разнообразные формальные модели, например,

• машина Тьюринга (абстрактная вычислительная машина, работающая на бесконечной ленте с ячейками для записи и чтения),
• конечный автомат Маркова (модель переработки слов в различных алфавитах),
• теория рекурсивных функций (метод определения функции через ее предыдущие и ранее определенные значения, а так же способ организации вычислений, при котором функция вызывает сама себя с другим аргументом).

Таких подходов к определению алгоритма может быть множество. Однако, согласно тезису Чёрча – Тьюринга:

Еще одним важнейшим фактором, влияющим на информатику, а также на всю математику, является знаменитая теорема Курта Гёделя о неполноте формальных систем и их принципиальных ограничениях. В обобщенном виде теорема Гёделя звучит так:

На самом деле в теореме Гёделя имеются две формулировки – слабая и сильная. Слабая теорема Гёделя о неполноте утверждает следующее: «Любая формальная система аксиом порождает неразрешимые противоречия». Сильная теорема о неполноте такова: «Логическая полнота (также и неполнота) любой системы аксиом не может быть доказана в рамках логики этой системы. Чтобы доказать или опровергнуть эту полноту (или неполноту) потребуются дополнительные аксиомы. Однако новые аксиомы породят новую неполноту».

Теория структур данных и баз данных. Данные представляют собой информацию, которую могут преобразовывать и порождать алгоритмы. Структуры данных – информационные модели, в которых хранятся и обрабатываются множества однотипных и логически связанных данных [12], которыми можно манипулировать средствами языков программирования (алгоритмами). Теория структур данных достаточно развитое направление информатики, имеющие глубокие научные решения и практические достижения (наряду со своими проблемами). Ключевой идеей информатики является принцип фон Неймана. Принцип фон Неймана неразрывно связывает концепцию алгоритма с концепцией данных.

Еще этот принцип называют «архитектурой фон Неймана» компьютерных систем, подчеркивая, что архитектура современных компьютерных систем базируется именно на принципе совместного хранения алгоритмических команд и данных в единой памяти компьютера. Компьютерные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана».

Принцип «хранимой программы» радикально изменил потенциал использования компьютеров. Ведь вначале программы для компьютера задавалась путем установки особых перемычек на специальной коммутационной панели. Представление программы в символьном виде в единой памяти на ряду с данными радикально изменило сущность компьютера. Программы стали более понятными для программистов. Сверх этого, появилась возможность для компьютера выбирать и даже формировать для себя программы в соответствии с результатами, получаемыми в ходе вычислений. Модификации команд как данных, когда команды одной программы могут быть получены в результате исполнения другой программы, позволяет создавать трансляторы, то есть переводить тексты программ с языков высокого уровня на язык конкретной машины, что составляет основу современного программирования.

Данные различной структуры нужны не только программам, но и людям. И эти данные необходимо представлять в виде, удобном для человеческого восприятия в визуальной форме – тексты, схемы, фотографии и рисунки, или в формате мультимедиа – звук, кино, мультипликация, 3D-анимация (включая виртуальную реальность с интерактивностью, сенсомоторикой, звуком).