Семантические свойства информации

Cемантика устанавливает смысловую связь между внутренним языком системы и языком внешней среды. И в отношении этой взаимосвязи информация обладает определенными специфическими свойствами, получившими название семантических.

Оценка объема семантической информации возможна различными способами. Все они в принципе сводятся к получению так называемого семантического конденсата сообщения. В частности, это может быть реализовано путем последовательного исключения из поступившего сообщения элементов, не несущих дополнительной по отношению к остающейся его части смысловой нагрузки.

Необходимо отметить, что понятие смысла сообщения не является вполне однозначным, так как смысл того или иного сообщения зависит и от того, что пытается передать источник информации, и от того, что в этом сообщении является интересным для получателя. Например, один собеседник говорит другому: «Нектоприобрел обалдевающе шикарный, cтрашно дорогой, импортный костюм».

Объем информации (в предположении равновероятности появления отдельных символов алфавита) будет равен

,

где m – количество символов алфавита; n – количество символов, вошедших в сообщение, или его семантический конденсат.

Нетрудно подсчитать, что для всего сообщения в целом

бит.

Если систем-приемник не интересуют эмоциональные всплески источника, то при оценке объема семантической информации он удалит из текста такие слова, как «обалдевающе» и «страшно». В этом случае объем семантической информации будет равен

бит.

Если же получателя интересует только сам факт приобретения, то объем семантической информации еще более уменьшится, поскольку в конденсате останутся только подчеркнутые слова. В этом случае будем иметь

бит.

Однако получатель информации может извлечь из этого сообщения такой смысл, о котором источник, возможно, и не думал. Действительно, он может из этого утверждения заключить, что источник завидует купившему. В этом случае конденсат будет выглядеть так:

«Некто приобрел страшно дорогой костюм – завидно».

(Величина I будет равна бит.)

Возможность вывода различных как чисто логических, так и чисто ассоциативных суждений в системе знаний получателя на основе одного и того же информационного сообщения выражает свойство интерпретируемости последнего.

В силу свойства дополняемости, о котором речь пойдет далее, сообщение, поступившее в некоторую систему знаний, может привести к появлению в ней некоторого дополнительного объема ассоциированной информации, получающейся путем логического, правдоподобного вывода или на основе каких-либо иных ассоциаций, связанных с воспринятым информационным образом. В связи с этим мы можем говорить и о количестве ассоциированной информации. Заметим, однако, что речь в данном случае идет только о такого рода информации, истинность которой не могла быть доказана в рассматриваемой системе знаний до появления данного сообщения или требовала дополнительных подтверждений.

Например, основываясь на полученном выше сообщении, адресат может сделать еще один неожиданный для себя вывод:

«Некто богат!» бит.)

или

«Да, некто модник». бит.).

Помимо этого, в разгоряченном мозгу могут возникнуть и другие, не менее удивительные предположения:

«Да, некто не собирается ли жениться?» бит.)

Мы видим, что получение некоторого сообщения может вызвать у получателя волнообразный, а иногда и лавинообразный процесс генерации ассоциативной информации; в некоторых случаях это может привести к весьма печальным последствиям.

Таким образом, общее количество семантической информации в принципе может превышать количество информации в сообщении. В общем случае величина и характер расхождения указанных мер зависят, помимо всего прочего, от систем знаний участников информационного обмена.

Если один и тот же текст записать дважды, то общее количество информации в этой записи будет ровно в два раза больше, чем в исходном тексте. Объем же семантической информации останется прежним.

Отношение объема семантической информации к общему объему (количеству) информации характеризует информативность сообщения :

.

В качестве примера сообщения, обладающего почти 100%-ной информативностью, можно привести известную стихотворную фразу: «Aх! Наконец достигли мы ворот Мадрида!..» (А.С. Пушкин. Каменный гость).

Каждое слово в этой фразе несет важную смысловую нагрузку: трудность долгого пути, желанность цели и т.п. Уберите из текста любое из этих слов и вы потеряете какую-то связанную с ним ассоциацию. Очевидно, что разные люди воспринимают смысл сообщений по-разному. И вполне очевидно, что характер и глубина ассоциативного осмысления зависят от уровня развития и индивидуальных особенностей их систем знаний. Не с этим ли связано такое разнообразие эстетических предпочтений?

В отношении систем, выступающих в роли источников знаний, данное свойство проявляется как информированность. Именно с этим свойством связаны некоторые методики оценки квалификации специалистов.

Семантически связанная область каких-либо знаний формально может быть представлена в виде некоторой информационной структуры, называемой тезаурусом. Он представляет собой упорядоченную по степени общности совокупность понятий, связанных между собой соответствующими отношениями. Общий образ бытия внешнего мира в системе естественного языка составляет его тезаурус. Путем иерархического деления последнего из него могут быть вычленены частные тезаурусы отдельных отраслей знаний. Понятие тезауруса сформировалось в процессе развития компьютерной обработки информации.

Между тезаурусами различных систем знаний могут существовать определенные несоответствия и даже противоречия. Например, понятие «функция» имеет совершенно различный смысл в математике и теории организаций.

Истинность – свойство информации, заключающееся в соответствии (изоморфизме) извлекаемого из нее образа тому прообразу исходного оригинала, который существует в системе знаний и к которому может быть приведен этот образ путем выполнения соответствующих процедур интерпретации.

Из этого определения, в частности, следует, что изображение какого-либо объекта или субъекта в кривом зеркале можно рассматривать как истинное только в том случае, если субъект, воспринимающий этот образ, способен так его интерпретировать, чтобы он совпал с прообразом его оригинала. В этой трактовке истинность и узнаваемость есть понятия, весьма близко связанные между собой. Поскольку истинность означает непротиворечивость утверждения, содержащегося в сообщении, в некоторой логической системе, опирающейся на свои аксиомы, то она, вообще говоря, имеет неоднозначный характер, так как источники и получатели информации могут обладать разными логическими системами (существует же, например, так называемая женская логика, и не все понимали язык Эзопа).

Заметим, что истинность очень часто носит вероятностный характер. Адекватная данной системе знаний оценка истинности сообщения осуществляется путем сравнительного анализа аргументов за и против относительно утверждения, извлекаемого из этого сообщения, и возможных его альтернатив, синтезируемых в рамках данной системы знаний. При этом, очевидно, что чем полнее синтезированное множество альтернатив, тем достовернее будет эта оценка. Однако следует иметь в виду, что свойство истинности в таком частичном его толковании следует рассматривать только лишь относительно рациональной информации. Поэтому данное свойство следовало бы трактовать как правдивость. Ведь относительность –атрибут скорее правдивости, нежели истинности. Истина в высшем смысле этого слова абсолютна и является предметом Веры.

Как показывает практический опыт, интерес человека к тому или иному сообщению существенно зависит от того, насколько велика степень новизны содержащейся в нем семантической информации (рис. 1.4.4).

Новизна информации свидетельствует, что в сообщении содержатся утверждения (образы), которыми система знаний до получения этой информации в явном виде не располагала. Последнее замечание весьма существенно, поскольку язык данной системы в принципе позволяет получить любые, допустимые в нем утверждения (в том числе, очевидно, и принятое). Поэтому новизну следует понимать только в плане интерпретации, т.е. в том плане, что указанное утверждение не выведено путем соответствующих преобразований имеющейся в системе знаний информации и не сопоставлено с приходящими извне образами (т.е. заранее предполагалась). Оправдывающееся предположение не есть абсолютно новая информация. Степень новизны может быть оценена как отношение

,

где – объем семантической информации, представляющейся получателю сообщения X новой; – общий объем семантической информации в сообщении X.

Рис. 1.4.4. Качественная зависимость интереса индивида
к тому или иному сообщению от степени новизны
семантической информации (пунктир – зависимость риска
разрушения системы знаний от степени новизны)

Влияние степени новизны на интерес внешне проявляется, например, в том, что много раз слышанное (или виденное) вызывает обычно скуку и порой даже отвращение, а чрезмерно новое и непонятное часто просто пугает. Однако внутренний смысл подобной зависимости связан с действием принципа сохранения, защищающего в данном случае систему знаний от проникновения в нее чужеродной, разрушительной информации. На рис. 1.4.4, помимо кривой интереса, представлена кривая степени риска разрушения системы знаний. Блокирование, снижение интереса фактически означает сопротивление системы вторгающейся в нее информации, сокращение интенсивности ее переработки. Можно сказать, что система отказывается от приема «неизвестной ей пищи, боясь быть отравленной».

Одна и та же семантическая информация может быть представлена в различной форме (не говоря уже о различных языках). При этом, как правило, ее общий объем существенным образом зависит от выбранной формы сообщения. Например, информацию о том, что решением данного уравнения является синус, можно передать в виде сообщения

или сообщения

Оба сообщения в семантическом плане будут эквивалентны. Однако объемы информации в них будут значительно отличаться.

Условием, определяющим выбор формы сообщения, являются возможности системы знаний источника и получателя. Действительно, форма сообщения должна быть такой, чтобы оно могло быть интерпретировано соответствующей системой знаний. Из сказанного следует, что, передавая или просто преобразуя информацию, можно осуществлять ее сжатие (уменьшение объема). Указанная возможность составляет суть свойства сжимаемости, характеризуемое коэффициентом сжимаемости

,

где – объем (количество) информации в сообщении ; и – семантически эквивалентные сообщения.

Как уже отмечалось выше, допустимая для данного сообщения величина сжатия определяется характером и уровнем развития соответствующих систем знаний (язык, память, интерпретатор). В природе и обществе существует невообразимое большое число различных форм представления информации, обеспечивающих достаточно высокую степень сжатия. Однако наиболее мощный способ сжатия информации – представление ее в форме некоторого закона (правила), позволяющего в случае необходимости перевести ее в развернутую форму. Так, вместо записанного выше бесконечного ряда можно использовать такую форму его представления:

.

Сжимаемость есть проявление принципа семантической эквивалентности различных форм представления информации. Сжимаемость заключается в возможности передачи одной и той же семантической информации (вообще знаний) в различных формах.

Свойство дополняемости отражает активную роль информации, которая, проникая в систему знаний, активизирует последнюю, индуцируя в ней некоторый дополнительный объем ассоциированной семантической информации. В результате этого, как отмечалось выше, реальный объем семантической информации может существенно измениться. Сообщение, проникая в систему, как бы обволакивается своеобразной информационной "шубой", дополняющей его в семантическом плане. Если бы информация не обладала свойством дополняемости, то она не могла бы обладать свойством сжимаемости, а значит, и в принципе не могла быть интерпретируемой. Ведь при интерпретации выявляются смысловые связи между элементами сообщения и элементами системы знаний.

Дополняемость порождает весьма важное свойство систем – способность восстанавливать смысл сообщения даже в случае потери некоторой части содержащейся в нем информации. Очевидно, что в каждом конкретном случае существует некоторый предельный объем потерь, при превышении которого восстановление становится невозможным.

Необходимым условием восстанавливаемости является наличие в апостериорной информации определенных закономерностей, выявляемых с помощью априорной информации (с помощью знаний). В этом смысле восстановление информационных сообщений есть, по сути дела, распознавание. Например, если вы знаете, что сумма углов плоского треугольника равна 180⁰, то вы сможете по двум известным (заданным) углам определить величину третьего.