Сообщение и информация в S-моделировании

Понятия «сообщение» и «информация» часто применяются не только в науке и инженерном деле. Существуют различные определения этих понятий. Определены они и в теории символьного моделирования (S-моделирования).
Выделение фрагментов текста. Для выделения определений, замечаний и примеров используются средства языка TSM-комплекса (TSM: textual symbolic modeling), разработанного в теории S-моделирования для формализованного описания текстовых S-сообщений. Префикс S- обозначает принадлежность термина к системе понятий теории S-моделирования.
В статье применены следующие средства выделения фрагментов текста:

• □ <фрагмент описания> □ ≈ утверждение (определение, аксиома и др.) (здесь и далее символ ≈ заменяет слово «означает»);
• ◊ <фрагмент описания> ◊ ≈ замечание;
• ￮ <фрагмент описания> ￮ ≈ пример.

Курсивом выделены первые вхождения названий понятий и фрагменты описания, к которым автор хочет привлечь внимание.

Понятие «сообщение» в теории S-моделирования (S-сообщение)

□ S-сообщение — конечная упорядоченная (в соответствии с некоторыми правилами) совокупность S-символов или её S-код в S-сигнальном представлении. Рассчитано на передачу, приём, распознавание и интерпретацию получателем (человеком или S-машиной) в S-среде. □

￮ S-модели систем понятий и систем знаний, в которых представлены результаты изучения некоторых сущностей (объектов исследований); программы, определяющие поведение S-машин; веб-страницы и файлы документов — всё это S-сообщения. ￮

□ S-файл — поименованная единица хранения S-кода S-сообщения (S-данных или S-программы) на накопителе (SSD, жёстком диске или др.) S-машины (компьютера, смартфона, цифровой камеры или др.).

В полном имени S-файла <where\file name.file extension> where — описание размещения на накопителе, file name — имя файла, file extension — расширение S-файла, указывающее на тип S-программ, способных интерпретировать содержимое S-файла (необязательная составляющая полного имени S-файла). Чтобы открыть S-файл без расширения необходимо указать S-программу.

Полное имя S-файла — уникально для конкретной S-машины. □

￮ d:\Photo\pict1206.jpg — файл изображения с именем pict1206 и расширением jpg хранится в папке (англ. file folder) Photo, размещённой на диске d: ￮

В S-среде люди с помощью S-машин формируют S-сообщения, представляя их на языках запросов, программирования и др.; выполняют различные преобразования [￮ из аналоговой формы в цифровую и обратно; из несжатой в сжатую и обратно; из одной формы представления документа в другую (￮ *.doc в *.pdf ￮) ￮]; распознают, используют S-сообщения для конструирования новых S-сообщений (S-программ, S-документов и др.); интерпретируют на S-моделях систем понятий (которые хранятся в памяти интерпретатора также в форме S-сообщений); обмениваются S-сообщениями [используя при этом программно-аппаратно реализованные системы правил (сетевые протоколы); сохраняют и накапливают S-сообщения (создавая электронные библиотеки, энциклопедии и др. информационные ресурсы], занимаются решением S-задач поиска и защиты S-сообщений.

Понятие «информация» в теории S-моделирования (S-информация)

□ S-информация — результат интерпретации S-сообщения на S-модели системы понятий.
Для извлечения S-информации из S-сообщения необходимо иметь:

• принятое S-сообщение, представленное в форме, рассчитанной на распознавание и интерпретацию получателем S-сообщения;
• хранящиеся в памяти S-модели систем понятий, среди которых — необходимая для интерпретации принятого S-сообщения;
• механизмы поиска необходимой S-модели, интерпретации S-сообщения, представления результата интерпретации в виде S-сообщения и записи его в память. □

Извлечение информации из сообщения

• ￮ Результат интерпретации сообщения ma, представленного на языке a, полученный переводчиком (человеком или роботом) в виде сообщения mb на языке b, — информация, извлечённая из сообщения ma. ￮
• ￮ Экранное представление веб-страницы, рассчитанное на восприятие человеком, — результат интерпретации S-сообщения, полученного браузером от веб-сервера. ￮
• ￮ Книга, кинофильм, музыкальное произведение, картина в художественной галерее — сообщения. Бывает, что книгу прочитанную в юности, перечитывают в зрелом возрасте. То же бывает и применительно к кинофильмам, музыкальным произведениям и картинам. Нередко результаты интерпретации того же самого сообщения существенно отличаются. Причина: изменились системы понятий (хранящиеся в памяти), на которых человек интерпретировал то же самое cообщение. То есть информация, извлечённая из сообщения, изменилась потому, что изменились системы понятий, используемые для интерпретации сообщения, изменился и механизм интерпретации. ￮

◊ Итак, информация — это то, что извлекается из сообщения путём интерпретации на S-модели системы понятий. Человеку для этого нужно воспринять само сообщение (для этого нужно, как минимум, владеть языком, использованным при формировании сообщения), отыскать в памяти требуемую систему понятий (если она там есть) и, наконец, — интерпретировать это сообщение на выбранной системе понятий.

Изменила ли извлечённая информация совокупность хранящихся в памяти систем понятий, повлияла ли на механизмы интерпретации и поиска требуемой системы понятий — ответы на эти вопросы вынесены за рамки предложенного определения. ◊

S-cистема понятий

□ Определение S-системы понятий — описание её S-модели, сопровождаемое указанием области применимости.

<Система Sc понятий> ≈ <множество S^Sc понятий, на котором определяется изучаемый объект>, <семейство rel (S^Sc) связей, заданных на S^Sc>.

Описание представлено в форме S-сообщения, рассчитанного:

• на интерпретацию профессиональным сообществом;
• представление, сохранение, распространение, накопление и поиск в S-среде. □

◊ Определение S-системы понятий должно удовлетворять необходимым требованиям конструктивности:

• представление в виде пары <S-модель системы понятий>,<определение области применимости> ;
• в S-систему понятий, считающуюся определённой, не должны входить понятия, не имеющие определений (и при этом не относящиеся к понятиям-аксиомам). ◊

□ Определение области применимости S-модели — это описание типов:

• корреспондента (кому адресовано определение);
• цели, в процессе достижения которой определение имеет смысл (классы S-задач, при изучении которых определение может быть полезно);
• стадии, на которой целесообразно использовать определение (концепция, методология решения и т. д.). □

Область применимости S-модели может принадлежать совокупности областей, в которых исследуются природные и/или изобретаемые объекты.

￮ <S-система tr понятий треугольник> ≈ «множество S^tr понятий>, <семейство связей rel (S^tr), заданных на S^tr»

В tr элементами множества S^tr служат стороны треугольника (a, b, c), периметр p и др. Семейство связей rel (S^tr) включает связь p = a + b + c и др. ￮

Чтобы определить новое понятие (не являющееся понятием-аксиомой) необходимо указать его связь с некоторой уже существующей S-системой понятий.

￮ S-система tr^π/2 понятий прямоугольный треугольник может быть определена как специализация tr:

tr^π/2 ≈ tr [::angle = π/2].

Специализация типа определена путём добавления связи angle = π/2 (которая выделяет из множества всех треугольников подмножество тех, у которых величина одного из углов равна π/2). ￮

￮ message [::(interface = h → m)::means = tauch] — это специализация типа message [::interface = h → m], определяющего множество сообщений, соответствующих интерфейсу человек — s-машина, по связи means = touch, выделяющей множество сообщений, вводимых в s-машину посредством прикосновений (￮ пальцами рук к клавишам клавиатуры или сенсорному экрану ￮). ￮

￮ modeling ≈ symbolic modeling [#tools] — моделирование (modeling) можно рассматривать как обобщение типа символьное моделирование (symbol modeling) исключением связи tools (средства моделирования). ￮

Об определениях понятия «информация»

В работах К. Шеннона и А. Н. Колмогорова определения понятий «сообщение» и «информация» имеют иную область применимости. Они введены для того, чтобы решить задачи количественной оценки объёма кода некоторого сообщения или изменения предсказуемости исхода опыта.

Так, для оценки изменения предсказуемости исхода опыта b в зависимости от исхода опыта a применяется разность энтропий
I (a,b) = H (b) − H_a (b), где H (b) и H_a (b) — энтропия исхода опыта b при неизвестном и известном исходе опыта a соответственно.

При этом I (a, b) рассматривается как приращение предсказуемости исхода опыта b, если известен исход опыта a.

Заметим, что содержание опытов a и b и типы возможных исходов предполагаются заранее известными.

Предполагается также, что знание исхода опыта a поможет в предсказании исхода опыта b.

Другими словами, всё известно, кроме исхода опыта.

В упомянутой работе К. Шеннон определил основную задачу связи, как «точное или приближённое воспроизведение в некотором месте сообщения, которое было выбрано из некоторого множества возможных сообщений и отправлено из другого места».

Он предложил рассматривать эту работу как математическую теорию связи.

В коммуникационной модели К. Шеннона определены основные элементы, присущие любой коммуникационной системе, а теория связи К. Шеннона представляет собой методологическое обеспечение технологий кодирования, передачи, декодирования и приёма сообщений.

К. Шеннон разделяет задачи передачи сообщений и определения их смыслового значения: «семантические аспекты связи не имеют отношения к технической стороне вопроса»: «…часто сообщения имеют значение, то есть находятся в соответствии с некоторой системой с определённой физической или умозрительной сущностью».

Обратим внимание на следующее утверждение К. Шеннона: «Если множество возможных сообщений конечно, то число сообщений или любую монотонную функцию от этого числа можно рассматривать как меру информации, создаваемой выбором сообщения из этого множества, в предположении, что все сообщения равновероятны».

Сам по себе выбор сообщения не создаёт информации.

Нетрудно представить, что одно и то же сообщение, может иметь различающиеся результаты интерпретации. То есть одно и то же сообщение может порождать различную информацию (точнее, различные экземпляры информации).

Полученные экземпляры зависят от того, какие будут применены модели систем понятий и методы интерпретации на выбранных моделях.

В работах К. Шеннона и акад. Колмогорова А. Н. говорится о «количестве информации» и рассматриваются задачи, связанные с этим понятием.

Понятие «информация» там не определено.

В их работах и работах других авторов задача извлечения информации путём интерпретации S-сообщений на S-моделях систем понятий не изучалась.

Впервые эта задача была рассмотрена в 2006 году проф. Ильиным В. Д. и акад. Соколовым И. А..

Литература

• Ilyin V. D. Symbolic Modeling (S-Modeling): an Introduction to Theory. In: Silhavy, R. (eds) Artificial Intelligence Trends in Systems. CSOC 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol. 502. Springer, Cham., 2022. P. 585—591
• Ильин В.Д. Символьное моделирование и извлечение информации из сообщений // Современные информационные технологии и ИТ-образование, 2021 17(4):805-813 DOI: 10.25559/SITITO.17.202104.805-813

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Руниверсалис» («Руни», руни.рф) под названием «Сообщение и информация в S-моделировании», расположенная по адресу: — «https://руни.рф/index.php/Сообщение_и_информация_в_S-моделировании» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC BY-SA. Всем участникам Руниверсалиса предлагается прочитать «Обращение к участникам Руниверсалиса» основателя Циклопедии и «Почему Циклопедия?».