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复杂系统与简单系统在信息处理层次上的八个区别

已有 6108 次阅读 2010-6-27 14:21 |个人分类:信息科学|系统分类:论文交流| 复杂系统, 简单系统, 信息处理差别, 语义附加, 信息创生

复杂系统与简单系统在信息处理层次上的八个区别

复杂系统与简单系统在信息处理层次上的区别在于有无信息语义的增值。复杂系统的信宿拥有(记忆)的信息在外部信息输入的作用下,记忆中的一部分信息将被激活,选择,提取并加入到被输入信息引发的完整的信息处理过程中。从信宿记忆库中被提取的信息以语义附加、信息创生的方式以间接实得信息的方式加入到信宿的实得信息集合中。这样,在一轮从信源----信道----信宿的信息过程中信宿得到的信息内容、数量、功能就不再局限于由信源、信道提供或输入的信息,而是产生了新的信息即语义的增值,这充分体现了信宿原有记忆信息的能动的功能或作用。二者的区别表现为八方面:

1,信息内容的简单性与复杂性区别、信息语义守衡与不守衡的区别

简单系统的信息处理在实得信息环节只有直接实得信息,没有间接实得信息。没有语义附加、信息创生。这样的简单系统其信宿要么是0信息系统,或者虽有信息存储但这些信息存储不参与信息的处理过程不影响信息对信宿的输入。信息语义是基本守衡的。复杂系统的信息处理则在实得信息环节既有直接实得信息还有间接实得信息,因此复杂系统的信息处理的内容比简单系统多,信息内容多出了语义附加、信息创生,其信息语义是不守衡的。

2、信息过程的主动与被动、单向与双向作用的区别

简单系统的信息处理信源、信道和信宿的关系基本上是单向的被动的,信宿被动接受信源和信道的信息,映射和显示信源和信道信息。复杂系统的信息处理信宿不完全是被动的,信宿有主动选择信息的机制,信宿根据自身的需要对输入信息进行选择,对信息过程进行引导,调控。

 

  3.信息传递中的区别

   简单系统中,信宿获得的信息是由信源通过信道中传递过来的,信宿中有什么样的信息,信道和信源中也会传递或获得什么样的信息。

 在复杂系统中信宿获得的信息有一部分是信源和信道提供的,由信源和信道中传递来的,称为直接实得信息,另一些可以是信宿自身提供的,其信息来源于信宿内部,其实是由外部信息的输入激活的信宿本身记忆有的信息。称为间接实得信息。例如,在语言符号的信息传递中,信宿(人)获得的直接实得信息是符号信息,而间接实得的是人脑中对该符号所代表的对象的语义信息。这些语义信息是信宿在长期的学习记忆中存储的信息,不是现实的在此通信过程中直接传递来的信息。如果信宿是机器,或是其他不懂语言的动物,它们就不可能通过符号信息的传递获得符号的语义信息。因为通信中并没有语义信息传递 ,只有符号信息的传递。    

  

4、信息过程的实有、实在和实得三个环节信息内容上有重大差异

简单系统中可能存在实有、实在和实得信息内容上相等情况。实有信息=实在信息=实得信息,只要研究了其中的一个环节的信息,相当于等价研究了其它二个环节的信息。这里假定在通信过程噪声的作用比较小接近于0,或当作0处理,通信过程中没有信息的语义畸变、没有信息增值和减值,或者实有信息≈实在信息≈实得信息,他们最多只有相似关系。复杂系统的信息过程中,信宿信息内容多出了语义附加、信息创生,造成与信源结合的实有信息内容≠与信道结合的实在信息内容≠与信宿结合的实得信息内容,

5、信息载体的差异

简单系统中信息载体主要是物理对象,如计算机和通信过程是用电流的开闭状态为信息载体。复杂系统中信息载体比较复杂,有物理对象、化学分子层次、生物的生理,生化变化、神经系统的变化等为信息的载体。

6、信息量量度的区别,可以精确量度和不可以精确量度的区别

   在简单系统如通信过程和计算机信息处理中,信息量的量度是精确的,一般可以用对数函数公式来表示,以2为底的表示为比特的表示,而且在实有、实在和实得信息三个环节只要信息编码方式不发生变化其三个环节的信息量的量度没有太大的区别,可以是相同的,即知道了其中一个环节的信息量,其他两个环节的信息量可以推出。狭义信息量的量度和表达在简单系统中完全适用。

   在复杂系统中,信息量的量度比较复杂,有的可以精确量度,大部分不可以精确量度,有的在现有的技术条件下不可以精确量度,狭义信息量的量度在复杂系统中基本失效。一般情况下,可以把广义信息量的量度看成是间接的相对的量度,广义信息量的量度是指映射、显示或反映特定对象的信息所耗费的信息载体的资源(如符号资源或其他资源)数量的量度。此广义信息量定义可以包容狭义信息量的情况,狭义信息量是个特例。广义信息量的量度在实有、实在和实得信息三个环节可以不一样。如表达同一对象,在信源环节和信道环节和信宿环节占用或耗费的资源量可以是不同的。如同一张照片的信息在通信传递中或传递到人脑中所占用的载体的资源量是不同的,甚至是不可比的。在通信过程中可以用电子信号来传递图象信息,可以用比特来计算,而在信宿人脑中图象信息由动态神经原集群活动负载信息,重现信息,或是神经网络构型连接权的变化或是蛋白质分子的空间构像存储信息。这样的信息活动及耗费的载体资源量不可以用比特来量度和描述的,至少目前是做不到的。

7、信息功能上的差异

简单系统的信息内容及功能存在于简单系统中,如计算机、非智能的通信过程,没有信息的语义增值,只能用于简单对象。复杂系统的信息内容存在多出了语义附加、信息创生,其功能大大扩展,如人类思维的信息处理是复杂系统的信息处理,在信息处理中添加了信息的语义畸变、语义附加、语义创生、功能创新。这些信息处理是人类产生创造性的信息层次的根源。有了信息创生指导下的智能行为其行为空间大大扩展,增加了智能主体在复杂环境中的生存概率。

8、模拟难度的区别

模拟和复制简单系统的信息处理比较容易,现有的计算机系统可以成功地复制和模拟简单系统的信息处理过程。复杂系统的信息处理要复制和模拟非常困难,在现有的技术条件下有的模拟几乎没有可能。

简单系统的信息处理过程没有语义信息的增值、信息语义守衡图示:

 




说明,简单系统的信息处理经历三个环节,信息语义是守衡的:

1、实有信息。2、实在信息3、实得信息三个环节的信息内容基本相等,实有信息内容=实在信息内容=实得信息内容。或者实有信息≈实在信息≈实得信息。信息内容的传递关系、决定关系是单向的由信源到信道到信宿,信宿是被动的接受信息。信宿没有能力改变输入信息的语义内容。

 

 

复杂系统的实有、实在、实得信息的语义畸变、语义附加和信息创生图示:

 


说明,复杂系统的信息处理经历ABCDEF六个环节,信息语义不守衡:

1、实有信息及输出,实有信息是信源拥有的信息,在信源开放的条件下其中一部分信息“A”可以输出(传递)到信源之外。

2、实在信息及输出,根据信源的开放程度和信道的接纳程度,实有信息中一部分信息可以输出到信道中成为实在信息,实在信息与特定的载体结合在一起存在于信道之中,可相对独立于信源而存在,从信息内容看实在信息是实有信息的子集。在简单系统中信源中的实有信息可以和信道中的实在信息语义相等。实在信息在信道中会受到信道噪声的干扰,产生实在信息内容的语义畸变,使来自信源的信息语义内容发生一定变化。

3、实得信息,是信宿实际得到的信息,根据信道和信宿的开放程度和信宿对信息的选择,实在信息中只有一部分信息可以进入信宿,信道实在信息中的一部分“B”可以作用于信宿成为信宿的实得信息。CD是外部输入信宿的信息集合,是实在信息的子集,包括内容重复信息和直接实得信息。进入信宿的信息又分成二部分:一是与信宿记忆库中信息内容相重复的信息C,二是直接实得信息D。内容重复信息是信宿事前已经知道的信息,对信宿来说是重复的信息,重复信息虽然在语义内容上没有增加但对信宿会有一定信息数量的效应。直接实得信息D是信宿事前未知信息,信息输入集合中的一部分成为直接实得信息。

E是记忆中被激活的信息,参与重组、创生的信息,其中一部分被提取,输出并重新参与到输入中成为信宿的间接实得信息,间接实得信息是对直接实得信息的语义附加。需要指出,间接实得信息的语义附加不是随意的,它有特定的方向和特定的内容,主体信息系统根据外部输入信息与系统内存储信息的相干程度对存储信息进行激活,重组与创生,并将这些信息作为附加加入到实得信息集合中。

F是间接实得信息及语义附加。间接实得信息是信宿主体在一有限时间尺度内被外部信息输入激活、重组、创生的主体内信息,间接实得信息素材来源于主体内部,但是,经重组的信息内容是新的,是主体原来没有的新信息,间接实得信息是对实得信息的语义附加,是信息创生之源。由于间接实得信息的语义附加和信息创生的存在即使是同一实有、实在信息对不同的信宿主体将产生不同的效用,信宿不同,信宿实际得到的信息内容就是不同的,信息在此环节具有主观性、语义附加性、不确定性和复杂性。

DF是信宿实得信息集合。实得信息是直接实得与间接实得信息的统一,是外部客观信息与信宿内部主观信息的统一,直接实得信息来源于外部信息,间接实得信息来源于信宿主体内部。

在复杂系统的信息处理中普遍存在语义畸变、语义附加和信息创生,它与简单系统的信息处理有重大的差异。简单系统中信源、信道、信宿的语义内容可能相等,在信息处理中没有语义增值,研究了其中一个环节的信息内容其它二个环节也就可以知晓,在信息内容上甚至可以不将他们区别开来,三者的关系是:信源信息内容决定信道信息内容,信道内容决定信宿信息内容,这是一个单向的决定关系。在复杂系统中由于信宿中产生的语义附加和信息创生使三者关系得非常复杂,在信息的最后环节即实得信息环节其信息内容、功能都不能单独由信源和信道信息决定,而是由信宿与信源和信道三者的关系共同决定,这是一个双向的决定关系。换句话说在信息处理过程中信宿实际得到的信息不但取决于信源和信道,还取决于信宿自身,甚至在特殊情况下信宿自身可能在获得信息方面起决定性作用。总之,复杂系统信息处理的特征在于有信息的语义附加和信息创生即有语义增值存在,实有信息内容≠实在信息内容≠实得信息内容。


  

 



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2 白图格吉扎布 杨华磊

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