книги / Электронная информация и электронные ресурсы

Энтропия информации

Второй закон термодинамики гласит, что в замкнутой, не подверженной внешнему воздействию, системе все изменения идут в одном направлении, а именно: любая система стремится к достижению состояния наибольшего равновесия. Житейски настроенный ум легко с этим согласится. Действительно, если уж куда-то и двигаться, то лучше к спокойному равновесию, а не к опасной неустойчивости. Итак, в жизни замкнутых систем более вероятно движение в сторону равновесия.

Следующий микроблок рассуждений касается соотноше­ ния порядка и беспорядка. Более вероятными, более равновес­ ными являются неупорядоченные системы, в которых все пара­ метры — положение компонентов, их скорости и т. п. — размы­ ты в довольно широком диапазоне.

Быть может, вам покажется наглядным пример с идеальным кристаллом обыкновенной поваренной соли (хлористый на­ трий). Если кристалл идеален, в нем нет примесей, дефектов и дислокаций, то для его описания в целом и описания положе­ ния каждого иона внутри него при фиксированной температуре достаточно совсем небольшого количества информации:

1)состав химических компонентов (ионы хлора и натрия);

2)тип симметрии кристалла (кубический);

3)размер кристалла (или его вес);

4)положение центра кристалла и

5)его ориентация в пространстве.

Этих пяти позиций вполне достаточно для того, чтобы с очень высокой точностью (вплоть до проявления квантовых эф ­ фектов неопределенности) описать положение каждого из мно­ гих миллиардов ионов в кристалле. Все дело в жесткой пред­ определенности строения, «привязке» каждого иона к точно вычисляемому месту в идеальном кристалле. Стоит появиться каким-то неидеальным элементам — примесям калия или иода, дефектам (трещинкам), дислокациям (смещениям) ионов от равновесного положения и т. п., — как картина существенно ос­ ложняется и для описания, даже вероятностного, потребуется огромное количество данных. Итак, более вероятным является неидеальный кристалл; точно так же и горные кристаллические породы рано или поздно будут перемолоты в глину и песок, этот

51

Глава 2. Информация и информационные ресурсы...

процесс направлен в сторону достижения более вероятных со­ стояний.

В статистической физике мерой термодинамической урав­ новешенности системы является энтропия. Любая система стремится перейти от упорядоченного состояния (это состоя­ ние с малой энтропией) к неупорядоченному (то есть состоя­ нию с большой величиной энтропии). Как определяет сетевой словарь www.hyperdictionary.com, энтропия — это мера беспоряд­ ка в системе. Кстати, одним из первых комплексный подход к измерению информации предложил Клод Ш еннон [9J на заре становления компьютерной эры.

Стакан, наполненный абсолютно чистой водой, обладает малой энтропией, — вы заранее знаете, какие молекулы там содержатся. Стакан с грязной водой демонстрирует намного большую неопределенность, — кто знает, что там намешано! Поэтому в замкнутой системе процесс всегда пойдет в направ­ лении загрязнения воды в стакане, а не в направлении ее самоочистки.

Энтропия имеет самое непосредственное отношение и к ко­ личеству информации, содержащейся в системе. Высокоупоря­ доченную систему можно описать немногим числом бит ин­ формации (мы помним из информатики о битах — минималь­ ных единицах для количественного выражения информации). И наоборот, для описания неупорядоченной, дезорганизован­ ной системы потребуется намного большее количество бит. Например, ряд, состоящий из одного миллиона единиц, можно записать в одной из возможных кодировок просто как х («О»,

1 ООО ООО).

А ряд случайно сгенерированных символов (бит, знаков) за­ писать существенно сложнее, если вообще возможно. Посколь­ ку информация снижает неопределенность, то можно говорить об уровне неопределенности.

Существуют различные определения энтропии, касающиеся разных отраслей науки и техники. Поэтому разумнее слово «эн­ тропия» сопровождать дополнением и говорить о:

•термодинамической энтропии;

•энтропии в теории информации;

52

Энтропия информации

•энтропии в экономике;

•энтропии в экологии и т. д.

Можно лишь предполагать эквивалентность всех этих поня­ тий, что мы, за неимением другого, и будем делать в дальней­ шем.

Основатель кибернетики Норберт Винер в своей классиче­ ской работе «Кибернетика» (Norbert Wiener, «Cybernetics or Control and Communication in the Animals and the Machine. The MIT Press, Cambridge, Mass., 1965) [18] отмечал: «Также, как ко­ личество информации в системе является мерой ее организо­ ванности, так и энтропия системы является мерой ее дезоргани­ зованности, и одна просто является негативом другой». Поня­ тие «энтропия» применительно к теоретической информации было введено в обиход в 1948 г. уже известным нам Клодом Шенноном. Инженер крупной американской телефонной ком­ пании «Белл» (Bell Laboratories) Клод Шеннон занимался изуче­ нием способов подавления так называемого белого шума, ме­ шающего телефонным переговорам. Этот шум проявляется как шорох и при его чрезмерном усилении передача полезного сигнала невозможна. В связи с этим К. Шеннон интересовался определением количества информации. Свои результаты он опубликовал в 1948 г. вначале в статье «Математическая теория коммуникации» (Mathematical Theory of Communications) в тех­ ническом журнале, выпускаемом своей компанией (Bell Systems Technical Journal), а затем и в ставшей классической моногра­ фии, на которую мы уже ссылались [9].

Ну, а сейчас — немного математики из работ Ш еннона (чи­ тателям, не знающим или испытывающим неприязнь к матема­ тике, эту часть можно пропустить).

Для процесса, имеющего $п$ возможных исходов (собы­ тий), вероятность какого-то конкретного события определяется выражением:

Р = Р \ > Р г * Р ъ - Р п .

Итак, неопределенность является функцией. К. Шеннон сформулировал несколько аксиом и показал, что если связать информационную энтропию с термодинамической энтропией,

53

Глава 2. Информация и информационные ресурсы...

то, приняв для константы Больцмана «к» значение 1, а для лога­ рифма натуральное основание, получим:

S = - I j-F'Pilnpj.

В формуле Шеннона энтропия Н(М) некоего сообщения М выражается в битах следующим образом: Н(М) = -/o g 2p(M ), где р(М) — вероятность послания М.

Например, если по проводам передается послание из двух букв АП, то первая буква содержит больше информации, чем вторая, поскольку она может быть любой из букв алфавита. В английском языке если первая буква послания — «q», то вы­ бор для второй буквы очень ограничен, ибо в английском языке вслед за буквой «q» обычно идет буква «и», иными словами, мы уже заранее знаем, что может появиться.

В заключение этого раздела мы хотели бы особенно под­ черкнуть, что количество энтропии в сообщении не связано прямым образом с ценностью сообщения. Можно потратить массу бит информации и передавать незначащую информацию, не содержащую нового знания, а можно в кратких и точных вы­ ражениях сказать то, что вы хотели бы поведать миру и людям. Обращаясь к нашему примеру с кристаллом, можно предполо­ жить, что для многих людей чистый правильный кристалл как-то симпатичнее стакана с грязной водой или горки песка. Точно так же неуклонное движение к неупорядоченному со­ стоянию не имеет приложений к открытым системам, в том числе к возникновению, развитию и/или возможной гибели на Земле высокоорганизованных форм жизни и человечества в це­ лом. Это уже выходит за рамки нашей книги, и желающим разо­ браться в проблеме мы предлагаем обратиться к другим источ­ никам.

2.3.Информационные ресурсы

Вэтом разделе, как нам кажется, к великой радости читате­ лей — библиотечных работников и студентов — перейдем уже к более «родному» и доступному понятию — информационные ресурсы. Но мы не могли не дать вышеизложенную информа­

54

Информационные ресурсы

цию хотя бы потому, что, кроме Ю. Н. Столярова и отчасти А. В. Соколова, практически никто не испытывал стремление просветить будущих библиотекарей. Возможно, не все вышеиз­ ложенное понятно, но мы надеемся, что создадим базу, с кото­ рой уже легче переходить к представлению информационных ресурсов как таковых, к электронным информационным про­ дуктам — темам, вынесенным в заглавие нашей книги.

Здесь и далее мы будем рассматривать в первую очередь биб­ лиотечно-информационный аспект, но не в узком, а в широ­ ком, общественном смысле — ведь уже никто не спорит с тем, что библиотеки сегодня выполняют роль катализатора при дви­ жении к информационному обществу. Информационные ре­ сурсы — это довольно широкое понятие, которое по разному трактуется разными учеными и практиками; тем не менее для нас важно сейчас проложить мостик между классическими под­ ходами к информации (разделы 2.1, 2 .2 настоящей главы) и сугу­ бо прикладным, практическим атрибутом которого и являются информационные ресурсы.

Будем придерживаться следующего определения информа­ ционных ресурсов (ИР), которое приведено в Федеральном законе «Об информации, информатизации и защите информа­ ции» и которое принято сегодня многими, в том числе и авто­ ром нескольких книг по информационным ресурсам А. Б. Антопольским Ц9].

«Информационные ресурсы — отдельные документы и отдель­ ные массивы документов, документы и массивы документов в ин­ формационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)».

Это определение хорошо соответствует и нашей идеоло­ гии, ведь здесь ИР обобщает конкретные объекты (документ, фонд, массив), причем не абстрактные, а вполне реальные, под­ дающиеся (что очень важно) количественному учету. И в на­ шей книге мы последовательно представляем цепочку (рис. 7)

Рис. 7. Состав электронных информационных ресурсов

55

Глава 2. Информация и информационные ресурсы...

основных компонентов электронных информационных ресур­ сов или просто электронных ресурсов.

А. Б. Антопольский рассматривает ряд видов информацион­ ных ресурсов, в первую очередь программные средства, инфор­ мационные продукты, информационные массивы, и классифи­ кации информационных ресурсов.

Тематика информационных ресурсов очень обширна и включает в себя, помимо содержания и источников информа­ ции, такие важные элементы, как их назначение, форма собст­ венности, форма представления, технологии распространения, оценки качества технологии и ряд других. ИР сегодня рассмат­ риваются и как традиционные, и как электронные (ЭЙР); тен­ денции развития рынка ИР показывают неуклонный приоритет в формировании и распространении ЭИР. В разных странах к классификации и учету ЙР в масштабе страны подходят по-раз­ ному. В России в конце 1990-х гг. ежегодно выпускался Нацио­ нальный доклад по ИР, подготовленный большой группой экс­ пертов. Организаторскую и редакционную функцию по подго­ товке и выпуску Национального доклада выполнял научно-технический центр «Информрегистр». Однако с 2002 г. этот документ больше не издавался, и теперь сведения о состоя­ нии ИР в государственном масштабе можно получать уже не в таком систематизированном виде, а приходится отслеживать по публикациям известных специалистов.

Как отмечалось в национальных докладах, в России сложи­ лась система следующих видов информационных ресурсов:

•информационно-библиотечные;

•научно-технической информации;

•общественной и социально-политической направленно­ сти;

•образовательные;

•государственной статистики;

•правовые;

•органов исполнительной и правительственной власти;

•музейные;

•по экономике и финансам;

•гидрометеорологические, геологические и др., связанные с природными процессами;

56

Информационные ресурсы

•транспортные;

•медицинские и биологические;

•архивные фонды;

•патентные фонды и др.

Кроме того, все они подразделяются на текущие и архивные (кроме архивных фондов), на национальные и региональные и, наконец, на электронные и традиционные.

ИР составляют основу информационного рынка, главными участниками которого являются в первую очередь те, кто произ­ водит информацию, есть организации (центры) — генераторы информации. Кроме того, участниками информационного рынка являются центры обработки информации, информаци­ онные брокеры, библиотеки и информационные центры (служ­ бы).

Информационная инфраструктура и информационный ры ­ нок в стране сложились к концу прошлого столетия и сущест­ венно преобразились с наступлением эпохи Интернета.

Широкое распространение Интернета усилило роль ЭИР, хотя по-прежнему в информационном пространстве превалиру­ ют традиционные носители. Сегодня большинство подписных изданий библиотеки получают в печатном виде, хотя, безуслов­ но, доля Э И Р в библиотечных фондах и библиотечно-информа­ ционной инфраструктуре в целом неуклонно растет. Сразу же хотим развеять широко распространенное заблуждение — не за­ менят полностью ЭИ Р традиционные виды документов: книги, журналы, карты, ноты и т. д., и сегодня, и в будущем электрон­ ные и традиционные ресурсы будут сосуществовать, дополняя и обогащая друг друга. И если у научно-технической периодики вполне ясная перспектива — это электронные полнотекстовые подписки, то у книг, особенно художественных, обществен­ но-политических, у материалов по изобразительному и при­ кладному искусству, нот и др. — печатная полиграфическая перспектива видна надолго, даже если отдельные их компонен­ ты и будут иметь электронный вид. Трудно представить себе, например, пианиста с компьютером на подставке для нот или многочисленных любителей почитать на ночь, укладывающих­ ся в постель с ноутбуком (хотя таковые, безусловно, есть и бу­ дут). Поэтому, анализируя существующее состояние в области

57

Глава 2. Информация и информационные ресурсы...

распространения ИР, необходимо иметь в виду их гибридную (электронную и традиционную) природу.

В нашей стране исследованию и изучению ИР уделялось и уделяется достаточное внимание, помимо вышеотмеченных фе­ деральных целевых программ, этой проблематике посвящены разделы в ФЦП «Культура России (2006—2010 годы)», в ряде программ и проектов Российского фонда фундаментальных ис­ следований, в проекте новой концепции ГСНТИ, разрабаты­ ваемой Федеральным агентством по науке и инновациям. Пра­ вительство страны неоднократно предпринимало попытки ре­ формировать систему управления государственными ИР и наладить эффективное взаимодействие с их негосударственны­ ми и частными владельцами. Так, еще в 1998 г. М инсвязи РФ, ФАПСИ, Миннауки РФ и ряд других ведомств разработали «Концепцию управления государственными информационны ­ ми ресурсами» (ww.inforeg.ru), в рамках которой были распре­ делены государственные ИР между министерствами и ведомст­ вами. Им вменялась в обязанности организация сбора и кон­ троля за соответствующими отраслевыми ИР. Помимо этого, в ряде министерств и ведомств существовали собственные кон­ цепции по развитию ИР; следует отметить и уже много раз упо­ минавшуюся в наших публикациях межведомственную про­ грамму «Электронные библиотеки России», которая, хоть и не была реализована, но была тщательно теоретически и методи­ чески проработана и послужила исходной платформой для раз­ работки ряда других программ.

Государственная политика в области развития комплекса ИР в масштабе страны требует постоянного совершенствования и сегодня, в канун вхождения страны в информационное обще­ ство, должна, на наш взгляд, учитывать следующие моменты:

•соответствие правовой базы в области ИР интересам и за­ дачам их владельцев, распространителей, пользователей и международному опыту;

•определение финансово-экономического статуса, в част­ ности, процессов создания, распространения и использо­ вания ИР, особенно для библиотечно-информационной инфраструктуры;

58

Электронная информация

•организацию мониторинга и регистрацию ИР, особенно в части негосударственных ИР;

•соответствие отечественного комплекса ИР стандартам и рекомендациям мировой информационной инфраструк­ туры и ряда других, которые достаточно подробно изуча­ ются в соответствующих специальных учебных курсах и публикациях. Особенно важной эта задача становится се­ годня, в эпоху всеобщей интернетизации и интенсивного, порой бесконтрольного и хаотичного наращивания ЭИР.

Мы еще не раз на страницах настоящей книги будем возвра­ щаться к этой теме, так как основной задачей настоящего изда­ ния является рассмотрение главных составляющих ИР, вернее, ЭИР, поскольку именно проблемы создания, распространения и эффективного использования электронной информации по­ родили многочисленные вопросы, некорректные трактовки и далеко не всегда правильное восприятие и понимание элек­ тронных информационных продуктов.

2.4. Электронная информация

Понятие «электронная информация» (ЭИ) уже не раз ис­ пользовалось нами, и мы не будем вводить никаких специаль­ ных определений. В данном случае, как и в случае с ниже рас­ сматриваемыми объектами: электронными публикациями, электронными документами, электронными фондами и т. д., мы понимаем ЭИ как информацию, предоставленную, распро­ страняемую и используемую на электронных носителях; и все то, что относилось к определению, классификации, способу ге­ нерации и другим аспектам создания, изучения и использова­ ния информации в классическом смысле, относится и к ЭИ. По сути, электронная информация — это содержание всех видов ЭИР, начиная от электронных публикаций и заканчивая элек­ тронными библиотеками.

ЭИ вначале, как и сегодня, генерировалась на компьютерах и поставлялась на магнитных лентах, магнитных дисках, ком­ пакт-дисках CD -ROM и DVD-ROM, наконец, внешних устрой­ ствах памяти, например «flash». Сегодня, как правило, источни-

59