Роль теории информации в становлении единства научной и философской рациональности

Одним из важных средств такого представления знаний служат раз­личные как общие, так и специальные языки программирования, каж­дый из которых имеет свои преимущества и ограничения, различные концептуальные средства представления и возможности моделирова­ния, приспособленные к решению конкретных задач и имитации оп­ределенных аспектов моделируемой системы. В настоящее время для организации эффективного диалога с компьютером используются тех­нические и программные средства, которые дают возможность облег­чить ввод информации и выдачу результатов моделирования. К ним от­носятся, в частности, специализированные алгоритмические языки моделирования, в каждом из которых тщательно разработана система абстракций, закрепленная в соответствующей концептуальной схеме и представляющая основу для формализации. В них, как и в различных вариантах общей теории систем, в которых в качестве одной из основ­ных целей выдвигается разработка формализованного описания слож­ных систем независимо от их природы, эта задача во многом решена, разработаны сходные понятия и представления. Жестко заданная сис­тема понятий, объем и содержание которых четко определены, облег­чает формализацию проблемы, подлежащей решению. В этих поняти­ях задается образ объекта, детерминированный той или иной математической теорией, интерпретацией которой является данный язык (например, теорией массового обслуживания). Поэтому концеп­туальный каркас такого языка в значительной степени определяет и область его применения.

Использование алгоритмических языков имитационного моделиро­вания является сегодня также средством математизации многих наук, ра­нее ей не поддававшихся. Например, в социальных науках, психологии, науках о поведении, где теории традиционно не могут быть настолько же формализованными и точными, как математизированные физические теории, это приводит к экспликации в них теоретических положений и понятий, вскрытию разрывов в аргументации и обосновании теоретиче­ских предположений, проведению конструктивной критики этих теорий. Наряду с формализацией имитационные модели выполняют также важ­ную эвристическую функцию, особенно при моделировании динамики различных исследуемых процессов. Даже в случае достаточно тривиаль­ных моделей компьютерное моделирование дает возможность предста­вить результаты исследования яснее, проще и быстрее.

Центральное место в информатике занимает компьютерное моделиро­вание. Современный имитационный эксперимент коренным образом отличается от эксперимента в классической естественной науке, основ ная цель которого — воспроизведение в материализованном виде идеа­лизированных экспериментальных ситуаций, направленное на под­тверждение отдельных следствий из общих теоретических положений. В неклассическом естествознании важную роль сегодня играет идеали­зированный компьютерный эксперимент, позволяющий проимитиро-вать, проанализировать и рассчитать различные варианты возможного поведения исследуемой сложной системы. Незаменимым компьютер­ный эксперимент становится также в современной инженерной дея­тельности и проектировании.

Моделирование функционирования системы на ЭВМ позволяет уже на ранних этапах проектирования представить систему как целостный объект, а анализируя такую модель, можно принимать научно обосно­ванные решения по выбору наиболее подходящей реализации отдель­ных компонентов системы с точки зрения их взаимосвязи и взаимного функционирования, учесть заранее различные факторы, влияющие на систему в целом, и условия ее функционирования, выбрать наиболее оп­тимальную структуру и наиболее эффективный режим ее работы. Для сложных человеко-машинных систем такой анализ невыполним средст­вами традиционного моделирования, и ему обязательно требуется ком­пьютерная поддержка, поскольку без использования современной вы­числительной техники просто невозможно учесть те многочисленные данные о сложной системе, которые необходимы исследователю и про­ектировщику, особенно если иметь в виду их разнородность, связанную с использованием знаний различных дисциплин и участием в создании таких систем разнообразных специалистов. Такая автоматизация имита­ционного моделирования направлена на расширение возможностей ис­следователя и проектировщика для прогнозирования поведения систе­мы в различных меняющихся условиях и выбора адекватных этим условиям решений. Создание диалоговых систем позволяет значительно расширить аналитические средства, повысить качество и обоснован­ность решений проектных и исследовательских задач и существенно со­кратить время их выработки.

Имитационное моделирование на ЭВМ позволяет исследовать сложные внутренние взаимодействия в системе, изучать влияние струк­турных изменений на ее функционирование, а также влияние измене­ний в окружающей среде, для чего в модель вносят соответствующие трансформации и наблюдают их воздействие на поведение системы. Ни основе полученных в результате моделирования данных разрабатывают ся предложения по улучшению существующей структуры системы или созданию совершенно новой ее структуры. Влияние этих нововведений можно проверить с помощью имитации еще до их практического внел рения для предварительной проверки новых стратегий и решений, прел сказания на модели узких мест, имеющихся в системе, описания и про гнозирования на ней возможных путей естественного развития имити­руемой системы в различных условиях и обоснования выбора вариантов ее структуры при соответствующих изменениях этих условий. Это поз­воляет автоматизированным способом формировать и распознавать структуры, оптимизировать их по заданному критерию, осуществлять имитацию динамики системы на этих структурах и оценивать качество вариантов моделей проектируемой системы.

Первоначально модель выдается необязательно в строго формализо­ванном виде, а на содержательном уровне — в языке, наиболее приближа­ющемся к естественному, поэтому такую модель часто называют вербаль­ной. На следующем этапе она должна быть представлена уже в виде математической модели с помощью различных языков профаммирова-ния. Экспериментирование с моделью на компьютере заключается в из­менении условий функционирования объекта моделирования, генерации вариантов модели, предсказывающих поведение системы в гипотетичес­ки изменившихся условиях. Выбор наиболее пригодного дня данных ус­ловий варианта модели и оптимизация этого варианта являются проект­ными задачами и находятся в прямой зависимости от целей исследования или проектирования. Такой выбор диктуется прежде всею содержатель­ными критериями, т.е. интерпретацией модели, заключающейся н опре­делении области и границ, в которых результаты, полученные на модели, являются справедливыми для исследуемой или проектируемой системы. Наряду с формализацией имитационные модели выполняют также важ­ную эвристическую функцию, особенно при моделировании динамики различных исследуемых процессов. Даже в случае достаточно тривиаль­ных моделей компьютерное моделирование дает возможность предста­вить результаты исследования яснее, проще и быстрее.

Постепенно мышление приучается работать с такого рода моделями, не обращаясь каждый раз к их интерпретации на уровне первичной ре­альности, и эта вторичная ре&аьность, в конечном счете, становится по­стоянным репрезентантом первичной. Оперирующий цифрами и знач­ками на экране монитора банковский служащий, играя на электронной бирже, не видит реальных процессов на рынке ценных бумаг, но точно отслеживает их в пространстве идеальных сущностей, скрытых в ком­пьютерной оболочке. Его действия могут привести тем не менее к впол­не реальным последствиям для конкретного предприятия, акции кото­рого он покупает и перепродает, для банка, в котором он работает, и для его собственного существования. Однако он не имеет представления о тех технологических процессах, которые протекают на производствен­ных предприятиях, о работающих там людях, а часто и о продуктах, ко­торые циркулируют на рынке. Он оперирует абстракциями, не осязая даже денежных банкнот, хотя через него могут проходить за несколько минут миллионы денежных единиц. Именно таким образом функцио нирует так называемая виртуальная реальность, которая хотя и не яшм» ется реальным объектом, но может вызывать реальные эффекты. И хоти, несомненно, развитие новых информационных технологий открывав! невиданные до тех пор возможности для реального деиствования в вир­туальной реальности, сама проблема известна со времен Античное ж, Когда мы задаемся вопросом, что значит существовать в действительно­сти, то на ум приходит ответ древнегреческих атомистов: на самом дсл| существуют не видимые и воспринимаемые нашими органами чувств i вещи, а лишь атомы и пустота, постигаемые разумом. С помощью сопро* менных информационных технологий можно придать любой виртуаль* ной реальности субстанциальность, заставляя пользователя восприни­мать ее как реально существующую, причем действия в виртуальной реальности благодаря этим технологиям действительно могут произво­дить реальные эффекты.

Собственно именно так и в современной технике первичная реаль­ность, данная нам в ощущениях, восприятиях и в повседневном социаль­ном опыте, замещается научной картиной мира. Мы не в состоянии почувствовать или увидеть электромагнитные волны, но верим постро­енной Герцем на основе электродинамической теории Фарадея—Макс-иелла и подтвержденной им опытами картине распределения электро­магнитных волн как истинной, а инженеры и техники строят на основе >тих представлений различные приборы, например радиоприемники, которые стали обычными предметами нашего социального опыта. Мы коспринимаем лишь идущие из них звуки, издаваемые за много тысяч километров, представляя себе в соответствии с научной картиной элект­ромагнитных взаимодействий, как радиоволны доносят до нас расшиф­рованные радиоприемником звуки знакомого голоса или музыки. Но с таким же успехом мы можем представить себе эту картину с помощью альтернативной теории Ампера—Вебера, основанной не на волновом, а на корпускулярном принципе. То же относится и к визуальным представ­лениям. Со времен В. Гильберта, предложившего использовать навигаци­онные инструменты, разработанные им на основе представления о маг­нитном поле Земли, которого мы без специальных приборов не видим, ориентация в море основывается не на ощущениях капитана, соотнося­щего положение судна в пространстве с видимыми естественными ори­ентирами, а с абстрактными показаниями магнитных приборов. Не име­ет ли дело современный навигатор в таком случае с виртуальной реальностью, подкрепленной научной картиной мира? Даже рассматри­вая в телескоп невидимые до тех пор простым глазом звезды, Галилей отождествляет полученное изображение с первой реальностью лишь с помощью особой научной теории — теории перспективы, развитой его предшественниками. Любой научный прибор построен и функциониру­ет на основе научных представлений, а связь этих представлений с реаль­ностью подтверждена соответствующей теорией, в которой, например, визуальная модель опосредована математической схемой, ничем не от­личающейся от компьютерной модели, где алгоритмические цепочки ма­тематических схем, реализованные в конкретных компьютерных про­граммах, гарантируют нам, что изображение на экране монитора соответствует реальности. Таким образом, виртуальная реальность стано­вится не только средством исследования реального мира, но иногда и его подмены и может быть определена как модельное отображение действи­тельной реальности с помощью технических средств, создающее иллю­зию этой реальности. Совершенно новые аспекты виртуальной реально­сти раскрылись после возникновения глобальной сети Интернета.