Семантична і прагматична концепції інформації

Семантика вивчає знакові системи як засоби виразу змісту, тобто правила інтерпретації знаків, їх сполучень, тобто змістовий бік мови. Основна ідея семантичної концепції інформації полягає у можливості виміру предметного значення висловів. Однак зміст завжди пов'язаний із формою, саме тому синтаксичні і семантичні властивості інформації перетинаються. Дослідження семантики базувалося на понятті інформації як зменшення або усунення невизначеності.

Першу спробу створення теорії семантичної інформації зробили Р. Карнап та І. Бар-Хіллел. Дослідники запропонували визначати вимір семантичної інформації за допомогою логічної вірогідності, яка полягає у рівні підтвердження певної гіпотези. Кількість семантичної інформації, яка міститься у повідомленні, зростає зі зменшенням ступеня підтвердження апріорної гіпотези. Якщо гіпотеза побудована на емпіричних даних, які повністю дублюються у повідомленні, то повідомлення не несе нових відомостей.

Концепція Карнапа-Бар-Хіллела отримала продовження у працях Кемені, які прокладають шлях до сфери виміру змісту інформації, що передається. Ця концепція дозволяє, наприклад, встановити зв'язок між гіпотезою і початковим достовірним значенням. Незважаючи на певні досягнення, пропонови Карнапа-Бар-Хіллела виявились малопридатними для аналізу змісту природної мови, а також наукового знання. З точки зору цієї теорії, наприклад, вислів «На Місяці є нафта» містить інформацію, а «На Землі є нафта» – ні, оскільки це достовірне знання.

На початку 1960-х рр. Ю. Шрейдер зробив спробу розробити методи визначення того, як багатоманіття складу і структурність інформації впливає на її прийом та ефективність обробки для використання. Теорія Ю. Шрейдера відрізнялася від теорії інформації К. Шеннона своїми вихідними положеннями. У теорії Ю. Шрейдера акцентується на властивостях приймача, що сприймає і накопичує інформацію та на оцінці її змістового значення, але питання про канал передачі інформації відсувається на другий план. Основна ідея семантичної теорії інформації полягає у тому, що семантичну інформацію, що сприймається системою, можна оцінювати за ступенем зміни власне семантичної інформації, що вже була у системі.

Для того, щоб сприймати будь-яку інформацію від зовнішніх джерел система-приймач мусить мати мінімальний запас знань (внутрішня інформація), що позначається терміном тезаурус. Якщо внутрішня інформація дозволяє, система може розширити свій тезаурус аж до максимальної для неї доступної інформації, коли тезаурус збагачується до оптимального рівня. Подальше сприйняття інформації стає надлишковим (все менш значущим) і нарешті система постає насиченою та «знає все». Цю схему Ю. Шрейдер пояснює на прикладі сприйняття інформації людиною.

Таким чином, для визначення інформативності повідомлення для отримувача необхідно зафіксувати зміни, які відбулися у його уявлення про оточуючий світ після отримання повідомлення, слід побудувати модель семантичної інформації, оскільки саме ця модель, на відміну від структурно-синтаксичних концепцій інформації, стосується змісту повідомлення. Така модель було запропонована радянським ученим Ю. Шрейдером. Її сутність наступна: кількість інформації, яка видобувається людиною з повідомлення, визначається за ступенем змін її знання. Будова людського знання, згідно із семантичною теорією, розглядається у вигляді сукупності змістовиражальних елементів та змістових відношень між ними. Множинність змістовиражальних елементів та змістових відношень називається тезаурусом.

Слово «тезаурус» грецького походження, що означає «скарбниця». Отже, тезаурус – це знання, яке представлене у вигляді понять та відношень між ними, тобто певним чином структуроване знання. Тезаурус має складну структуру, в якій одні поняття та відношення, згруповуючись, утворюють інші, котрі, у свою чергу, формують складніші поняття та відношення. Позаяк тезаурус є засобом представлення знань, а знання у кожної людини відмінні, то, відповідно, відрізняються тезауруси.

Замінюючи поняття «знання» поняттям «тезаурус», можна стверджувати, що людина отримує інформацію лише у тому випадку, коли у її знаннях, тобто її тезаурусі, після отримання інформації здійснилися зміни. І чим більше змін у тезаурусі приймача зумовлено повідомленням, тим більшу кількість інформації він отримав. Змінити тезаурус означає змінити його змістовиражальні елементи та змістові відношення між ними. Ефективність передачі інформації залежить від співвідношення тезаурусів джерела та приймача. (Приклад: пояснити малюкові, що ліс – це сукупність значущої кількості дерев, що ростуть у безпосередній близькості, – означатиме те, що дитина нічого не зрозуміє і не лише тому, що пояснення містить незрозумілі лексеми, а тому, що характер зв’язку між поняттями залишиться нерозкритим).

Отже, значуща різниця тезаурусів джерела та приймача інформації призводить до зменшення кількості видобутої інформації. Приклад: довчасні наукові відкриття, які тривалий час залишаються «річчю у собі», адже суспільство не в змозі їх оцінити. Так, у 1826 р. у Казанському університеті математик Н. Лобачевский виступив із докладом щодо начал неевклідової геометрії. Текст докладу був загублений рецензентами. За декілька років були надруковані мемуари науковця «Про начала геометрії», що стало великим досягненням математичної думки. Але ці праці, як і подальші, були різко розкритиковані. Тільки через 12 років після смерті вченого світ визнав його відкриття. Така сама доля спіткала наукові розробки реактивних апаратів К. Ціолковського.

Дослідження співвідношення між знаками та їхніми користувачами з точки зору використання отриманої інформації та впливу знаків на поведінку систем складає основу прагматичної концепції теорії інформації. Усі підходи вирізняє прагнення пов’язати поняття прагматичної інформації з метою, цілеспрямованою поведінкою та висунути певні кількісні виміри цінності інформації. Виходячи з цих міркувань, А. Маркевич запропонував визначати вимір цінності інформації з виміром вірогідності досягнення мети при отриманні цієї інформації.

У прагматичних концепціях інформації засадничими є потреби враховувати цінність, корисність, ефективність, економічність інформації, тобто ті її якості, які визначально впливають на поведінку самоорганізувальних, цілеспрямованих кібернетичних систем (біологічних, соціальних, людино-машинних).

Однією з яскравих прагматичних теорій інформації є поведінкова модель комунікації – біхевіористська концепція Акоффа-Майлса. Вихідним положенням цієї моделі є цільова спрямованість одержувача інформації на рішення конкретної проблеми. Одержувач перебуває у «цілеспрямовану стані», отже, коли він прагне чогось, то має альтернативні шляхи, які не є однаковими для ефективності досягнення мети. Повідомлення, передане одержувачу інформативне, коли воно змінює його «цілеспрямований стан».

Оскільки «цілеспрямований стан» характеризується послідовністю можливих дій (альтернатив), ефективністю дії і значимістю результату, то передане одержувачу повідомлення може впливати попри всі три компонента. Відповідно до цього передана інформація класифікується на ту, що інформує, інструктує, мотивує.

Інший підхід до проблеми цінності інформації розроблений М. Бонгардом. Він упроваджує поняття «корисна інформація», пов’язуючи повідомлення з тим, яке завдання вирішує отримувач, що він знає до приходу повідомлення та як він його витлумачує.

Значну роль у розвитку прагматичної теорії інформації відіграли праці американського логіка Д. Харраха. Дослідник мав на меті висвітлення шляхів використання символічної логіки, а також теорії семантичної інформації в аналізі певних аспектів людської комунікації. Для її вирішення він намагається створити моделі того, як отримувач оцінює послідовність повідомлень на основі певних семантичних та прагматичних властивостей. Д. Харрах пропонує забезпечити отримувача «програмою обробки повідомлень», за допомогою якої з повідомлень, що отримуються, виокремлюється підготовлена для використання сума повідомлень. Саме до такого результату переробки повідомлень, а не до повідомлень у їхньому вихідному вигляді, застосовуються кількісні виміри інформації. Утворена Д. Харрахом логічна модель комунікації служить мовним первнем, у рамках якого програма може утворюватися та використовуватися.

Прагматичні та семантичні концепції інформації часто трудно відмежувати. Семантичні оцінки характеризують змістовність повідомлення, а прагматичні – їх цінність, корисність. Але, зрозуміло, що беззмістовні повідомлення не можуть бути корисними.

2.4.Поняття «ентропія»

Теорії інформації присвячуються наукові досілдження, які вивчають кількісні закономірності отримання, передавання, обробкою і збереження інформації. Для передачі інформації у різних каналах зв’язку вона кодується у вигляді символів. Це призвело до необхідності оцінки, яка кількість інформації може пройти крізь систему передавання, тобто виміряти інформацію кількісно. У теорії інформації обчислення кількості інформації абстрагується від її змісту. Оцінка кількості інформації засновується на теорії вірогідності і визначається через вірогідність події. Повідомлення має цінність тільки тоді, коли ми дізнаємося із нього про завершення події, результат якої заздалегідь невідомий. Чим більше подія, що зацікавила, має випадкових непередбачуваних завершень, тим більша цінність повідомлення про його результат. Отже, чим більша невизначеність притаманна системі, тим цінніше отримані відомості. Наприклад, порівняємо кість і монету. Невизначеність першої системи більша, оскільки більша кількість станів, у яких вона може опинитися. Як вимір невизначеності системи у теорії інформації застосовується спеціальна характеристика, що має назву ентропія.

Поняття ентропії уперше застосовується Р. Клаузиусом, котрий сформулював друге начало термодинаміки, згідно якого перехід від холодного тіла до більш теплого не може здійснюватися без застосування і витрат зовнішньої роботи.

Уперше поняття ентропії та інформації обґрунтував К. Шеннон. Завдяки вченому, ентропія стала використовуватися як міра корисної інформації у процесах передачі сигналів. Слід нагадати, що під інформацією К. Шеннон розумів сигнали необхідні користувачеві. Некорисні сигнали – це шум, поміхи. Якщо сигнал на виході з каналу зв’язку є точною копією сигналу на вході, це означає відсутність ентропії. Відсутність шуму означає максимум інформації.

Термін негентропія (негативна ентропія) з’явилося у 30-х рр. минулого століття. Е. Шредингер дійшов висновку, що біологічним системам для свого існування слід здобувати з оточуючого середовища негативну ентропію для компенсації внутрішнього виробництва ентропії та загальмувати рух до сфери термодинамічної рівноваги, тобто смерті. Порівнюючи інформацію та ентропію, Л. Бріллюєн сформулював негентропійний принцип інформації: «інформація є негативним вкладом в ентропію». Бельгійський вчений І. Пригожин отримав нобелівську премію за встановлення стійких структур (у хімії, біології) з негативною ентропією.

А. Моль, продовжуючи дослідження К. Шеннона у сфері інформації, підкреслював: інформація та її кількість є виміром складності структур, ступенем непередбачуваності, змістовної новизни. Банальне повідомлення завжди передбачуване. Виміром інформаційної насиченості є ступінь його непередбачуваності.