Informatsioon – mateeria universaalne omadus

Informatsiooni olemus avaldub läbi mõnede mateeria omaduste. Suurem osa reaalsuses kohatavaid materiaalseid objekte on lahutatavad väiksemateks osadeks. Antiikfilosoofid, arendades seda kogemust loogilise lõpuni, jõudsid välja ideeni algelementidest ja jagamatustest alusosakestest, millest koosneb kõik olemasolev (Lõhmus, 2003). Vaidlust elementaarosakeste ja nende jagamatuse üle jätkus aastatuhandeteks, intuitiivne ettekujutus süsteemist „kui niisugusest” võeti aga ilma suurema tülinata omaks.

Element on nii lihtne objekt, et koosneb vaid iseendast. Mingil viisil seotud objektid moodustavad struktuuri. Põhimõtteliselt omab struktuuri iga objekt, kuid teatud juhtudel võib elemente vaadelda struktuuritute algosistena (Kelin, 2001). Struktuursus tähendab nii kindla struktuuri olemasolu, kui struktuurist tingitust (EE 8, 1995).

Süsteem on määratletav tervikliku kogumina vastasmõjulistest elementidest, mille omavahelised seosed ajas ja ruumis moodustavad süsteemi struktuuri, elementidevaheliste seoste muutused ajas aga süsteemi organisatsiooni (elementide vaheliste seoste seisundi antud ajahetkel) (Kelin, 2001).

Materiaalseid objekte iseloomustab nende struktuur. Võib öelda, et igal konkreetsel objektil on ainuomane struktuur. Võrreldes erinevaid objekte omavahel ilmnevad sarnasused ja erinevused nende struktuuris. Elementidest ja nendevahelistest seostest koosnev struktuur on samuti materiaalne objekt.

1.1.2.1. Informatsiooni kvantitatiivne aspekt

Materiaalsetel objektidel on mitmesuguseid omadusi, nendega toimuvad mitmesugused protsessid, esineb kõige erinevamaid nähtusi.¹ Nähtused, igasugused mateeriaga aset leidvad protsessid saab samuti lugeda objektideks. Vaatlustel põhinev kogemus ütleb, et materiaalne maailm on liikumises ja muutumises, selles toimuvad erinevate objektide levimise ja arenemise protsessid.

Osutub, et materiaalsele objektile iseloomulik struktuursus võib edasi kanduda. See toobki meid informatsiooni² mõiste juurde. Arusaam informatsioonist on seotud mateeria struktuursuse edasikandumisega³, nö. suhtluse ehk kommunikatsiooniga objektide vahel.

Kommunikatsiooni all mõistetakse protsessi, mille käigus üks süsteem⁴ mõjutab teist⁵. Seega

1 Nähtust kirjeldatakse selle omadustega.

2 Sõna “informatsioon” võeti kasutusele 1930. aastate paiku täpsustamaks andmetöötluse ja kommunikatsiooni terminoloogiat ja käibib tänase päevani eelkõige selles tähenduses.

3 Näiteks „ENE” 3. köide (1988) ütleb (lk. 622), et informatsioon on „peegeldus- ja regulatsiooniprotsesside ruumis ning ajas edasikanduv struktuursus või mitmekesisus”.

4 Süsteem – elementaarobjektidest moodustatud struktuur.

5 Kommunikatsioon on:

• omavaheline suhtlemine;

• vastastikuse mõjutamine infovahetuse käigus; tähenduse loomine ja vahetus;

• sümbolite edastamise protsess, mis loob ja peab üleval ning muudab süsteemi tervikuna ja selle elementide ühtsust.

Kommunikatsioonis võib eristada kolme põhilüli:

• kommunikaator ehk teate saatja;

• teade ehk tähendust omav märk;

• retsipient ehk teate saaja.

võib öelda, et informatsioon avaldub süsteemi võimes indutseerida endasarnast struktuuri teistes süsteemides.

Mõnevõrra ette rutates märgime, et informatsiooni kvantitatiivsele hindamisele panid aluse Ameerika matemaatiku Claude E. Shannoni (1916-2001) ideed, mis avaldati esmalt 1948. aastal kahes artiklis ja seejärel Warren Weaweriga kahasse kirjutatud raamatus

‚A Mathematical Theory of Communication’ (1949).

Shannon lähtus Rudolf Clausiuse poolt 1865. aastal kasutusele võetud entroopia mõistest, millele Ludwig Boltzmann 1877. aastal andis matemaatilise kuju:

W k

S = ⋅ln , (1.1.2.1)

kus Boltzmanni konstant J/K määrab entroopia termodünaamilise ühiku ja W on süsteemi oleku termodünaamiline tõenäosus (kõikvõimalike olekute arv, mida süsteem võib omada, tavaliselt W>>1). Boltzmanni teooria kohaselt entroopia on mõistetav kui korrapäratuse määr süsteemis. Termodünaamilist entroopiat saab piltlikult iseloomustada kui energia kalmistut

Entroopia infoteoreetiline (tõenäosuslik) tõlgendus: süsteemi entroopia on sündmuste kogumi määramatuse ja üksiksündmuse varieeruvuse mõõt, avaldub Shannoni valemiga:

, (1.1.2.2) (1.1.2.2) on entroopia dimensioonita suurus.

∑

=

Informatsiooniteooria seisukohast saab informatsiooni hulga ühes teates leida sündmuste kogumi määramatuste vahena enne ja pärast teate saamist (Metzler, 1996):

I = H₁ – H₂. (1.1.2.3)

Valemid (1.1.2.2) ja (1.1.2.3) on informatsiooniteoorias laialdaselt kasutusel informatsiooni kvantitatiivse aspekti hindamiseks, informatsiooni mõõtmiseks.

Valem (1.1.2.3) ütleb, et informatsiooni saamisel entroopia kahaneb, st. informatsioon on vastandiks entroopiale. Termodünaamikas nimetatakse negatiivset entroopiat negentroopiaks.

Analoogia põhjal võeti see mõiste ka infoteoorias kasutusele, mõistes negentroopia all informatsiooni.

Shannoni teooria näitab, et entroopia matemaatilised avaldised on esitatavad kujul:

, kus K on mingi mõõtühikute süsteemi valikust olenev konstant. Siit järeldub, et vaatamata entroopia mõiste sarnasele tõlgendusele nii termodünaamikas kui informatsiooniteoorias „korrapäratuse, segaduse määrana süsteemis”, on termodünaamilised süsteemid ja infosüsteemid erineva olemusega ning võrdusmärki termodünaamilise entroopia S ja informatsiooniteoreetilise entroopia H vahele panna ei saa:

∑

=

juba puhtformaalsetel põhjustel, kuna suuruste S ja H dimensioonid ei ühti.

1 Ilukirjanduslikult väljendudes: entroopia on võimetuse mõõt.

1.1.2.2. Informatsiooni kvalitatiivsed omadused

Seose (1.1.2.3) kohaselt kirjeldab informatsioon entroopia muutumist süsteemis.

Informatsiooni saamisel kahaneb alternatiive pakkuva situatsiooni määramatus, teisisõnu entroopia.

Problemaatilisem on olukord informatsiooni andmisega – ära antud informatsioon jääb süsteemi alles. Küsimus informatsiooni tekkimise ja hävimise võimalikkusest on vastakaid arvamusi tekitav filosoofiline probleem, mis puudutab sügavalt fundamentaalteaduse aluseid.

Käesoleva töö vajadusi rahuldab täielikult tõdemus informatsiooni lahutamatusest materiaalsete objektide struktuurist. Informatsioon saab hävida, kui hukkub seda kandev materiaalne struktuur. Uue struktuuri loomisel muutub see paratamatult infokandjaks.

Ülekandeprotsessides levib struktuursus materiaalse kandja vahendusel, sama kehtib informatsiooni kohta. Infovahetusega ei kaasne alati ja vältimatult entroopia kahanemine.

Vastupidi, on informatsiooni¹, mille saamine võib situatsiooni määramatust suurendada.

Milles on infovahetuse ja aine-energiavahetuse erinevus?

Informatsioon on ühe objekti struktuursuse kujutus teise objekti struktuursusesse, st.

infoallikas mõjutab materiaalse agendi kaudu vastuvõtjat, kutsudes selles esile muutusi.

Infovahetus ainult indutseerib ja juhib muutusprotsesse vastuvõtjas, need muutused aga toimuvad vastuvõtja siseste või väliste ressursside arvel, mis ei kandu üle infovahetuse käigus. Võib öelda, et infovahetuse käigus ülekantud mateeria hulk ∆minfovahetus on tunduvalt väiksem, kui vastuvõtja oleku muutmiseks vajalik mateeria hulk ∆Mobjekt:

∆minfovahetus << ∆Mobjekt. (1.1.2.5)

Mingit konkreetset kvantitatiivset piiri infovahetuse ja muu aine-energia ülekande vahele tõmmata ei saa. Tavaliselt on ülekanduva mateeria kogus ∆minfovahetus nii väike, et selle võib jätta arvestamata: ∆minfovahetus ≈ 0.

Informatsiooni kvalitatiivsed aspektid:

• informatsioon iseloomustab korda ja süsteemi;

• informatsioon näitab allika ja tarbija vastastikust suhet, sidet suunatud süsteemis;

• informatsioon ei ole objekti absoluutne omadus, vaid omadus mingi teise objekti suhtes.

1.1.2.3. Tunnetusmudel, abstraktsioonid

Materiaalne objekt koosneb teatud kindla struktuuri moodustavate elementide hulgast.

Formalism koosneb teatud struktuuriga abstraktsete elementide hulgast. Abstraktsed objektid eksisteerivad ainult inimteadvuses ja väljaspool psüühikat neid pole (Alberts et al., 2001).

Seades omavahel vastavusse objekti ja formalismi, saame mudeli (Tammet, H., 1996).

Loodusteadused konstrueerivad materiaalsete objektide kanoonilisi kujutusi² abstraktseteks struktuurideks, st. teisendavad materiaalsed objektid inimpsüühika objektideks. Eksperimendi käigus uuritakse mateeria ja formalismi vahekorda (Tammet, H., 1996). Siinkohas tuleb silmas pidada, et teadvuse ja mateeria vahel on veel üks objekt – märkide ja sümbolite süsteem, mille kaudu mateeria tõlgitakse mõistusele arusaadavasse keelde.

Edaspidises on lähtutud järgmistest üldreeglitest:

1 Näiteks arvutiviirused, üldisemalt rääkides aga desinformatsioon.

2Kanooniline kujutus ehk faktorkujutus, loomulik kujutus (kanooniline – kõnekeeles: tavapärane, lihtsaim) – hulga niisugune kujutus tema faktorhulka, et mistahes elemendi kujutiseks on seda elementi sisaldav ekvivalentsiklass (Kaasik, 1992).

• materiaalsed objektid ei olene formalismist;

• iga teooria vajab vähemalt ühte definitsiooni, mida antud mõistetesüsteemis lahti seletada ei saa.

Viimane väide tugineb matemaatikas Kurt Gödeli (1906-1978) poolt 1931. aastal tõestatud nn. mittetäielikkuse teoreemile (Wikipedia, 2006), mis tavaliselt formuleeritakse nii:

pole olemas suletud aksiomaatikat, st. ei saa konstrueerida süsteemi, kus kõik tõestused ja definitsioonid tuleneksid ainult üksteisest ja toetuksid ainult üksteisele¹. Põhimõisteid selgitakse reaalsusest võetud näidete varal, kujundades aistingutele tugineva intuitiivse ettekujutuse², mille alusel luuakse loogiline struktuur - abstraktsioon.

Osutub, et informatsioon ja materiaalsed struktuurid on omavahel seotud (Callaos, B., Callaos, N., 2002) ja samas on materiaalsete struktuuride ja formalismide vahel olemas seosed. Jääb üle postuleerida mateeria edasikanduva struktuursuse ja inimteadvuses moodustuvate formalismide vaheline seos. Reaalsuse struktuursust kandev informatsioon võib inimteadvuses indutseerida formalismi. Nõnda see tunnetusprotsessis juhtubki. Samas võib ka formalism informatsiooni vahendusel muundada reaalsust vastavalt oma struktuurile.

Vastuolu eeldusega, et materiaalsed objektid ei olene formalismist, siin ei ole. Elutu mateeria laseb ennast mõjutada vaid mateerial, täies vastavuses jäävusseadustega.

Informatsiooniline vastasmõju (vt. 1.1.1.2) vähendab määramatust süsteemi käitumises, käivitades mingid protsessid. Informatsioon modifitseerib käitumist, ja ainult.

Inimteadvuses eksisteerivad kujundid ei saa muutuda materiaalseteks objektideks. Need infostruktuurid, omandades sideme täitevmehhanismiga, loovad enda kehtestamiseks organisatsioonilised, administratiivsed, tehnilised, energeetilised jne. struktuurid (Alberts, et al. 1999). Infosüsteem toimib mõttevõimendina.

Im Dokument INFORMATSIOONI LÕIMIMINE (Seite 9-12)