Информационный Завет. Основы. Футурологическое исследование

Математические основы гипотезы существования информационного человека

Меньше, чем за сотню лет, был проделан путь, наполненный парадоксами и гениальными догадками. Венец пути – теория информации как «математическое доказательство» бытия информационного человека.

«Демон Максвелла»: информация – такая же фундаментальная величина, как и энергия.

H-теорема Больцмана: логарифмическая зависимость энтропии от вероятности обнаружения элемента системы.

«Дактилографическое чудо» Бореля: проблема различения полезной и бесполезной информации.

Частота Найквиста: предположение о соотношении полезной информации и шума в канале передачи.

Формула Хартли: мера информации – количество шагов, которые необходимо сделать, чтобы отразить минимальный смысл.

Машина Тьюринга: концепция вычислительного устройства, эффективно перерабатывающего любую информацию в соответствие с алгоритмом.

Архитектура фон Неймана: принципы работы вычислительного устройства, включая двоичный код как систему записи информации.

Математическая теория информации Шеннона: расчёт объёма информации и информационной энтропии, понятие избыточности языковых систем.

Хорошая теория порождает хорошие инструменты. Математическая теория информации выдержала проверку временем. По моему мнению, её прямыми и косвенными следствиями являются:

1. Мы сами и всё вокруг нас – информация.

Всякое сложное явление (природное, социальное) может быть рассмотрено как информационная система или как взаимодействие таких систем.

2. Информацию можно посчитать и организовать.

Всякое количество информации характеризуется степенью упорядоченности, которую можно вычислить.

3. Информацию можно сжать.

В любом объёме информации присутствует избыточность, устранение которой помогает выделить смысл. Чем больше смысла можно вместить в единицу объёма за единицу времени, тем выше скорость передачи информации.

4. Бытие информационных систем сопровождается рождением смысла.

Системообразующим фактором информационной системы является такая переработка информации, при которой она из неупорядоченной формы преобразуется в упорядоченную.

Фундаментальное значение математической теории информации может быть оспорено. Критики не готовы переосмыслить новое содержание термина «информация», которое следует из предложенного здесь математического объяснения. Нелегко отказаться от привычки думать по-старому. Как приучили школьные учителя, как вещают маститые эксперты и модные публицисты.

Ограниченное толкование информации может и должно быть преодолено. «Всё проходит, и это пройдёт».

Что такое современный мир с точки зрения теории информации? Это мир борелевских обезьян. Мир, в котором вычислительные устройства (компьютеры и люди) рождают не столько новые смыслы, сколько бессмысленные информационные объёмы.

Как перестать быть борелевскими обезьянами? Надо выбросить пишущие машинки и взяться за компьютеры. Но не за те машины, которыми пользуются сейчас, и чьи вычислительные возможности относительно скромны. А за устройства, организованные по принципам, описанным современной наукой. Например, квантовые компьютеры.

Что случится с обезьяной, пересевшей за такое устройство? С его помощью она создаст больше полезной информации и будет обмениваться ею с другими информационными существами. Возникнут предпосылки для качественной трансформации как окружающего мира, так её собственной природы.

Тогда, возможно, она перестанет быть обезьяной и станет кем-то другим.

Глава 3. Благая весть от лингвистов

Другими словами

Есть ли связь между математикой и лингвистикой?

Первая оперирует бесстрастными цифрами и строгими формулами. Кажется, что в мире математики царит гармоничный порядок.

Вторая рассыпается словами, описывающими… другие слова. Причём одни и те же буквенно-фонетические сочетания могут означать разное. Бардак, да и только.

Тем не менее, связь существует.

Во-первых, в наши дни лингвисты тяготеют к математическому описанию своих теорий – рисуют схемы и псевдо-формулы, строят иерархии множеств и т. д. Таково требование времени. Языковеды тоже хотят быть современными.

Во-вторых, цифры и буквы суть знаки. Знаки – внешнее отражение информации. Для информационного устройства/существа нет принципиальной разницы, каким символом пользоваться. У компьютеров – двоичный код, у человека – языковая коммуникация. И то, и другое – система знаков.

Учёные-лингвисты, как и прочие специалисты, исполнены чувства профессионального самолюбия. Они ревниво оберегают свою территорию. С их точки зрения, я – самый заурядный любитель.

Пусть так. Говорят, что недостатки – продолжение наших достоинств. У всех специалистов есть неразрешимая проблема. Они настолько углубляются в свой предмет, что не видит того нового, что происходит в других областях знания. Им некогда. Поэтому, как правило, специалисты не способны к междисциплинарным обобщениям. И всегда отыскивается дилетант, ясно различающий и соринку, и бревно.

В этой главе мы исследуем факты, свидетельствующие о глубокой трансформации знаковых систем. Эти изменения невозможно обратить вспять, а их результат, скорее всего, навсегда преобразит профессиональный облик такой замечательной специальности, как лингвистика.

Вот эти факты:

1. Люди перестают читать буквенные тексты.

2. Люди всё больше предпочитают смотреть картинки и видео.

Что такое буквенный текст? Это средство передачи информации. Или способ записать какой-либо смысл. На протяжении более пяти веков записи ведутся на национальных языках.

В начале XIX века Вильгельм фон Гумбольдт (Wilhelm von Humboldt) изрёк: «Язык – дух нации»⁴. Иными словами, выдающийся лингвист указал на зависимость типа знаковой системы (национальный язык) от типа социума (национальное государство). Это прямая, нерушимая связь.

В предыдущей главе мы увидели, что избыточность национальных языков – не оборот речи, а математическое понятие. Оно вычислимо.

Но раньше, чем за что-то всерьёз берётся наука, явление подмечается «мастерами художественного слова» – ораторами, писателями, философами. О языковой избыточности было известно ещё в древности²⁴, а в индустриальную эпоху она стала предметом любопытной дискуссии с участием, как её апологетов, так и критиков^3,21,40.

В информационную эпоху тональность оценки языковой избыточности поменялась на добродушно-ироничную. Некоторыми проницательными литературными художниками, такими как Станислав Лем (Stanisław Lem), информационная природа языковой избыточности осознавалась вполне ясно¹⁴.

Какова связь между языковой избыточностью и двумя фактами, приведенными выше? Полагая людей информационными существами, естественно заключить, что общение между ними чрезвычайно важно. Коммуникация – частный случай информационного обмена. Тогда совершентсвование её средств и форм – насущная задача людей. Решая которую, они извлекают больше полезных смыслов и создают лучшее знание. В этом процессе отказ от неудобных средств передачи информации и переход к эффективным инструментам коммуникации – обычное и неизбежное явление. Если язык, как знаковая система, проявляет обременительную избыточность, значит, надо от него отказаться. И внедрить нечто более удобное.

Итак, мы займемся исследованием этого объяснения на прикладном уровне. А именно – с позиции языкознания.

Для этого потребуется ответить на вопросы:

1. Что такое коммуникация?

2. Что такое язык?

3. Каковы распространенные средства общения?

4. Что происходит с современными средствами общения?

5. Каковы альтернативные средства общения?

6. Каким образом на основе альтернативных средств можно сформировать новый способ коммуникации?

7. В чём состоят основные выводы?

По такому плану построена данная глава. В её финале мы увидим: хорошо ли нам удалось объяснить то, что люди предпочитают смартфоны печатным книгам.

Но прежде – две короткие зарисовки, характеризующие проблему языковой избыточности. У каждой из них будет свой оттенок.

Школьный этюд

Моя старшая дочь учится в обычной школе, в обычном восьмом классе. Она изучает русский, английский и немецкий язык. Родной язык преподается, конечно, более углублённо. Её и других школьников обучают делать всевозможные грамматические разборы: фонетический, морфемный, морфологический, синтаксический, пунктуационный и пр.

На мой вопрос, для чего им всё это, дочь честно ответила, что не знает. Наверняка школьные учителя давали подробные объяснения. Убеждён, что дочка их внимательно слушала (она учится хорошо). Тем не менее, для неё и для меня остаётся непонятным: зачем?

Напрашиваются такие ответы:

– Чтобы грамотно говорить и писать.

А для чего это нужно? Насколько можно судить по друзьям и подругам моей дочери, они не заморачиваются грамматикой в повседневном общении. Я уж не говорю о коммуникации в соцсетях, где правила словоупотребления попросту игнорируются. Возможно, грамотное говорение и письмо – залог общественного успеха? Ну-ка, прислушаемся и присмотримся: насколько грамотны телеведущие, блогеры и звёзды YouTube-каналов?

– Чтобы знать язык, потому что это наша культура, история и т. д.

Что такого есть в культуре, истории, традициях, что нужно трепетно хранить и передавать? Наверное, существует пара исторических фактов, о которых ребёнку нужно знать. Из тех, что, например, характеризуют ошибки, вследствие которых гибли миллионы людей. Об этом полезно помнить. Но какое отношение это имеет к грамматике? Обретёт ли ребёнок счастье, затвердив этимологию этого слова?

– Чтобы чётко выражать свои мысли.

Продолжив логику утверждения, получим: чтобы тебя лучше понимали. Однако, слово – сочетание звуков или буквенных знаков – не самое эффективное средство взаимопонимания. Жест выразительнее, понятнее и экономичнее слова. Сложную мысль удобнее донести схемой, графиком, рисунком.

– Чтобы лучше понимать других.

Это сильный аргумент. Собственно, именно поэтому в коммуникацию был введён алфавит. Со временем, однако, буквенная система стала проблемой. Многообразие слов, понятий, терминов грозит семантическим хаосом (подробнее остановимся на этом позже). Я бы не хотел, чтобы мои дети жили в таком мире.

Попробуем разобраться, действительно ли знание грамматики и прочих лингвистических премудростей помогает нам лучше понимать других людей.

Вот кто-то произнёс слово: нехороший. О чём оно?

Выполнив морфемный и компонентный разбор, получим: хорош – морфема, нехорош – семема, причём не – морфема и сема отрицания одновременно.

Ну, и что? Проблема в том, что, даже выполнив все положенные грамматические процедуры, мы не можем указать точный смысл сообщения.

Основа нехорош отражает не одно, а несколько лексических значений. Нехороший может означать: «плохо исполненный», «изношенный», «злой», «тревожный», «хаотичный», «дурно пахнущий» и ещё много чего. Всё, что мы можем сказать о смысле этого слова: «Ну, уж точно не хороший».

Изучение контекста мало что даёт по-существу. Я могу сказать: «нехороший человек» или «нехороший день». Что имеется в виду? Вы никогда этого не поймёте, если я не захочу посвятить вас в подробности. Употребляя определение «нехороший», можно подразумевать описание внешности, характера, погоды, конфликта и т. д. Комбинация букв прячет смысл, а не проясняет его.

Потренируемся в другом разборе. В грамматическом. Допустим, некто написал: В горах, где царит безжалостный холод, и властвуют ледяные ветра, я быстро ослабел: меня стало знобить – захотелось поскорее добраться до тёплой постели и уснуть сном младенца.

Главный (финитный) глагол здесь – ослабел. Это слово характеризует событие, произошедшее с героем. Таков смысл длинного предложения.

Есть подвох. Если рассмотреть слово ослабел изолированно (как сделали ранее со словом нехороший), то мы снова потеряем уверенность, что поняли всё так, как хотел автор высказывания. Глагол ослабеть толкуется широко. Как ослабел? Физически? Интеллектуально? Духовно? О чём вообще речь?

Возразят: для точной передачи смысла данного глагола служат остальные слова в предложении.

Да! Именно так. В том-то и состоит проявление избыточности фонетического письма. Чтобы правильно передать смысл, как и в случае со словом «нехороший», к существующей комбинации букв мы вынуждены добавлять другие комбинации других букв. Цепочки пояснительных знаков растут, как печатные тексты борелевских обезьян.

Разумеется, можно не следовать строгому синтаксическому алгоритму, а, прочитав предложение, сразу заявить: «Ну, всё понятно. Он заболел». Но ведь это произойдёт не вследствие магического действия закорючек на бумаге. Не нужно путать причину со следствием. Различение смысла – функция нашего мозга. Который попросту привык к буквенно-фонетическому способу коммуникации.

Сколько графических знаков в рассмотренном предложении? Это легко посчитать. Количество слов – 26. Однако графем гораздо больше – 175.

Картинка выразит смысл полнее и точнее. Схематичное изображение человека, лежащего в постели и укутанного одеялом, с полотенцем на голове и градусником в подмышке. Смысл будет ясен. При этом вместо 175 графических символов понадобится всего один.

Математический этюд

Согласно общепринятой в математической теории информации схеме принципиально существует три субъекта информационного обмена:

1. Источник или передатчик (transmitter).

2. Среда или канал (channel) передачи.

3. Получатель или приёмник (receiver) ²⁷.

Ничто не мешает нам представить живых людей в роли этих субъектов, ведь, как мы уже договорились, человек – информационное существо.

Допустим, троица хочет наладить общение. Они располагают развитым голосовым аппаратом, т.е. могут произносить различные звуки, и кистью руки, чтобы рисовать знаки и картинки. Посмотрим, как будет развиваться их коммуникация.

1. От устной речи – к картинкам.

На первом этапе общий объём звуков, которыми пользуются все трое, невелик и составляет, скажем, 20 единиц. Это звуковой запас их устного языка. Из 20 звуков может быть составлено большее количество их сочетаний – слов. Пусть их будет 100. Такое количество запомнить нетрудно.

Заметим, что, пока все трое находятся в зоне слышимости, никаких графических средств передачи информации не требуется. Нет необходимости ни в буквах, ни в картинках.

На этой стадии коммуникации чёткого разделения на субъекты информационного обмена не существует. Каждый является и источником, и получателем информации. Среда передачи у всех общая – воздух. Средство производства – голосовой аппарат. А основное средство восприятия – слух.

Представим, что один из людей по какой-то причине покинул общину. Одному из оставшихся понадобилось передать ушедшему сообщение. Как это сделать?

Кричать во весь голос? Он уже далеко – не услышит. Побежать, разыскать его? Да, но не самому же. Здесь – дела, хозяйство. Поручим передать сообщение третьему: ему всё равно делать нечего. Так дифференцируются источник информации, канал передачи и её получатель.

Звуковое сообщение через посредника благополучно достигнет адресата. Однако с развитием ситуации обнаружится проблема. Интенсивность коммуникации растёт. Количество слов возрастает до 1000. Чем больше слов нужно передать, тем больше придётся потратить на это сил и времени. Источнику – чтобы составить сообщение, посреднику – чтобы воспроизвести его без потерь и искажений.

Тогда приходит простое решение. Слово можно изобразить. Рождается пиктографическое и идеографическое письмо. Чтобы что-то нарисовать или написать, нужно зрение. Оно же необходимо, чтобы различить послание. Средой передачи становится свет (электромагнитная волна). А средством производства и восприятия – зрение. Носителем информации может служить любой пригодный для картинки материал: глина, древесная кора, бумага.

Поскольку рисунок способен вместить несколько смыслов, то изображений, которыми пользуется наша троица, меньше, чем слов. Требуется всего 100 картинок, чтобы передать 1000 слов. Таким образом, как и в самом начале, запомнить нужно только сотню оригинальных комбинаций. Разница в том, что теперь они не звуковые, а графические.

Итак, сухой остаток данного этапа:

Звуки – 20.

Буквы – 0.

Слова – 1000.

Картинки – 100.

2. От картинок – к алфавиту.

На предыдущем этапе главным способом коммуникации стала графика. Она остаётся ведущей и сейчас. Но её применение усовершенствуется. Почему?

Потому что интенсивность информационного обмена продолжает нарастать. В словарном наборе – уже 10000 слов.

Что делать? Рост числа картинок вступает в противоречие с ресурсом, который готов выделить мозг для запоминания. Хранить в памяти тысячу картинок, каждая из которых отражает сложный смысл, непрактично. Это неизбежно сопровождается ошибками в передаче сведений.

Возникает идея алфавита. Алфавит – не культурно-эволюционное завоевание, а чисто математическое решение проблемы. Присвоим каждому из двадцати звуков определенный графический символ. Назовём его буквой. Их сочетания будут составлять все известные и ещё неизвестные комбинации звуков – слова. Сколько комбинаций? Простой подсчёт показывает – более 10²⁶ (!).

От пиктографического и идеографического письма наша троица переходит к буквенно-фонетической коммуникации. При этом технология носителя информации также совершенствуется: появляется машинное книгопечатание.

Количество потенциальных письменных слов практически неограниченно. Но штука в том, что все их помнить не надо. Нужно запомнить только 20 букв алфавита и правила их сочетания.

Картинки утрачивают свою универсальную коммуникационную роль. Они становятся исключительно художественным средством.

Так что:

Звуки – 20.

Буквы – 20.

Слова – 10000.

Картинки – 0.

3. От алфавита – к?

Количество слов – буквенно-фонетических комбинаций – увеличилось до 1000000. Разумеется, никто не использует все доступные слова. Но проблема в том, что словарный запас одного отличается от другого. И даже те слова, которые все трое произносят и пишут одинаково, толкуются ими по-разному.

Основным средством производства и восприятия информации остаётся зрение. Но скорость информационного обмена растёт. Ведь освоены новые способы электромагнитной передачи: телеграф, телефон, спутниковая связь. При этом печатные книги, составленные из чудовищно огромного количества слов, по-прежнему в ходу. Восприятие отстаёт от скорости передачи сведений.

Как так вышло? Откуда этот парадокс? Люди создали колоссальное количество информации и обмениваются её с космической скоростью, а взаимопонимание ухудшается?

Объяснение даёт математическая теория информации.

Применим формулу Хартли (см. главу 2). На втором этапе было 10000 слов (I = log₂N = log₂10000 ~ 13,3), на третьем этапе стало 1000000 слов (I = log₂N = log₂1000000 ~ 20,0). Значит, чтобы добраться до смысла передаваемых сообщений, людям приходится прилагать почти вдвое больше усилий.

Вспомним об информационной энтропии в понимании Шеннона. Частоты употребления букв и звуков в 20-символьном языке не изменились, значит, величина языковой избыточности прежняя. Но удлинились цепочки знаков. Следовательно, бессмыслица тоже увеличилась.

В сухом остатке:

Звуки – 20.

Буквы – 20.

Слова – 1000000.

Картинки —?

Как нашей троице помочь повысить эффективность коммуникации? Очевидно, что нужно сократить количество смысловых комбинаций. С математической точки зрения для этого существуют только два решения:

1. Уменьшить количество звуков и соответствующих букв.

2. Перейти от буквенно-фонетического способа к идеографическому, т.е. снова сделать картинку главным инструментом передачи информации.

Здравый смысл лингвиста (и большинства людей, которым лингвисты транслируют свои теории) подсказывает, что второй путь – это деградация.

Я полагаю, это единственный выход.

О коммуникации

Чтобы двигаться дальше, нам не обойтись без ясного понимания коммуникации. Тем более что термин употреблялся уже не раз.

Информационный обмен – фундаментальное явление бытия. Его субъектами может быть что угодно – атомы, галактики, Вселенная. Если субъектами информационного обмена становятся люди, то между ними он принимает форму коммуникации. Традиционно выделяют две её разновидности:

1. Невербальная (производятся запахи, позы, жесты, мимические гримасы, изменения дистанции, смещение направления взгляда и др.).

2. Вербальная (производятся звуки, т.е. собственно речь) ².

Для чего человеку речь? Как она возникла и почему усложнилась?

Антропологи объясняют так. Группой выжить легче, чем поодиночке. Сплоченность группы зависит от степени коммуникации между её членами. Обмен звуковыми сигналами – простейший способ общения у многих животных. Он был и у австралопитеков. Дальше – естественный отбор. У наших предков звуковой обмен был развит лучше, поэтому было больше шансов выжить и передать полезный признак (голосовой аппарат) потомкам^15,16,32.

Некоторые лингвисты склонны преувеличивать значение звуковой коммуникации. Что не удивительно, ведь буквенно-фонетические комбинации – их хлеб. Оставаясь на почве реальных фактов, следует подчеркнуть: главное в коммуникации – мозг, а не речь сама по себе⁶.

Следовательно, история коммуникации есть история человеческого мозга. Экспертиза генетического материала останков древних гоминидов позволяет утверждать: H.sapiens с его уникальным мозгом возник около 150—200 тысяч лет назад. Вероятно, какое-то время (века? десятки веков?) сосуществовали две ветви нашего вида. Неандертальцы и кроманьонцы. И те, и другие имели большой головной мозг. Первые были физически крепче, выносливее. Но вторые оказались умнее. Судя по всему, они обладали более продвинутой коммуникацией. И попросту съели конкурентов. В прямом и переносном смысле^7,41.

Поскольку подавляющее большинство специалистов по антропогенезу уверенно говорят о принципиальной схожести мозга кроманьонцев и человека, живущего в наши дни, можно предположить следующее. У людей, существовавших 40 тысяч лет назад, были те же мозговые функции, что и у нас. А именно: мышление, память, воображение, сложные эмоции и, конечно, речь. Самое любопытное заключается в том, что эти функции, как в совокупности, так и по отдельности, – избыточны.

Так что, речь – следствие избыточности человеческого мозга.

Приведённое выше разделение коммуникации на невербальную и вербальную целиком основано на идее прогресса. Мол, сначала из нечленораздельного мычания возникла устная речь, одновременно или немного погодя – внутренняя речь, и, наконец, появляется письменная речь, которая преподносится как наивысшее эволюционное достижение человека в коммуникации. Из этого следует характеристика невербального общения, включая обмен картинками, как регрессивного и даже ущербного. Такая оценка далеко не нова²⁰.

Это ошибка.

Существуют убедительные доводы в пользу другого объяснения. Не вербальный диалог, а внутренний монолог является наиболее поздним эволюционным приобретением. Тогда последовательность развития речи иная: устная – письменная – внутренняя.

Объёмы информации, перерабатываемые мозгом, растут на протяжении всей истории человечества. Поэтому поначалу достаточно было обмениваться звуками (внешняя устная речь). Затем потребовалось вводить знаки – пиктограммы, идеограммы, буквы (расширение внешней речи – письменность). Теперь мы имеем дело с множеством смыслов, которые надо не только быстро передавать, но и оперативно перерабатывать (совершенствование внутренней речи – поиск более ёмких форм коммуникации).

Такое объяснение согласуется с положением об избыточности мозга и тезисом об увеличении интенсивности информационного обмена.

Если широкий функционал клеток мозга существует уже, по крайней мере, 40 тысяч лет, то вопрос формы коммуникации вторичен. Буквы, картинки – какая разница? Древнейшая из существующих национальных цивилизаций, китайская, до сих пор использует графические символы, обозначающие и звуки, и смысл.

Таким образом, коммуникация определяется доступным нам средством производства информации, а его выбор – насущной потребностью в переработке извлекаемых сведений. В таком случае этапы развития человеческого общения выглядят так:

1. Фонокоммуникация (средство производства – голосовой аппарат)

2. Фотокоммуникация (средство производства – зрительный аппарат)

3.?

Звук и буква – не единственные инструменты коммуникации. Речь – не самая эффективная форма общения. А что тогда? Что вписать в третьем пункте вместо знака вопроса?