В.Г.Кнорринг

Многие специалисты, работающие в области получения информации, говорят о необходимости формирования (или о существовании) науки об измерениях – Measurement Science. Однако, наряду с измерением, имеются другие познавательные процессы (или процедуры), такие как контроль, испытания, распознавание, диагностирование и т.д. Наличие между ними общих черт делает целесообразным формирование научной дисциплины, охватывающей сразу всю совокупность таких процедур и структурированной не по их видам, а по отдельным качественно различающимся сторонам (аспектам, функциям) этих процедур. Ниже рассматриваются состояние и задачи развития теоретической базы науки о получении информации в соответствии с ранее предложенным перечнем двенадцати таких функций (частично зависящих друг от друга). При этом разумно в основном ограничиваться техническими познавательными процессами, но иногда обращаться и к проблематике получения информации путем опроса людей или анализа документов.

1. Получение информации о любом объекте требует построения априорной концептуальной модели этого объекта. Эта функция поддерживается теорией подобия, указывающей целесообразную структуру параметров модели, и теорией аналогий, изучающей связь моделей физических систем различных видов. Отдельные вопросы концептуального моделирования встречаются в теориях геометрических, динамических, статистических измерений, идентификации, планирования эксперимента. Однако в целом теория такого моделирования не построена. Заслуживают внимания, в частности: возможность описания одних и тех же объектов моделями разного вида; связи между моделями, описывающими различные стороны объекта; использование человеком иерархий моделей, различающихся степенью наглядности (и вообще понятие наглядной модели). Интерес, по-видимому, представляет также дуализм между структурой модели и ее параметрами. Недостаточно изученным представляется вопрос о классах моделей, присущих тем или иным видам познавательных процедур. Наконец, мало внимания уделяется общему подходу к неопределенности моделей.

2. Если априорная модель объекта познания содержит числовые параметры или, по крайней мере, символьные атрибуты, необходимо построение шкал для этих параметров или атрибутов. Шкалы могут строиться заранее (как при измерении или контроле) или получаться в результате выполнения процедуры (как при кластеризации или шкалировании). Эта функция основательно поддержана репрезентационной теорией; однако и у последней есть нерешенные проблемы, из которых наиболее известна проблема описания неопределенностей репрезентации. Представляет интерес развитие теории лингвистических шкал: обычно их вводят как эквивалент нечетких числовых шкал; между тем, в реальном языке носители шкал больше напоминают траектории (возможно, ветвящиеся) в многомерном признаковом пространстве. Проблематика физических измерений в современной репрезентационной теории предполагается исчерпанной, но, по-видимому, недостаточно тщательно в ней описаны операции, с помощью которых метрологи строят шкалы неаддитивных физических величин.

3. Те познавательные процедуры, которые используют построенные заранее шкалы, нуждаются в передаче шкал объектам познания. Эта функция частично рассматривается в рамках метрологии в виде “передачи единицы рабочему средству измерений”. У подобной трактовки имеется два недостатка. Во-первых, почти всем рабочим средствам (за исключением мер и некоторых цифровых приборов) передается не единица, а необходимый участок шкалы. Во-вторых, поскольку непосредственной целью познавательной процедуры является нахождение места объекта познания на шкале, методологически правильно доводить рассмотрение процесса передачи шкалы не только до рабочего средства, но и до объекта познания. Тогда к этой функции будет отнесена вся теория погрешностей измерений. Кроме того, видимо, следует единообразным образом распространить теорию передачи шкал на другие познавательные процедуры

4. Все познавательные процедуры, требующие обращения к объекту познания, должны включать функцию, которую обычно называют восприятием, хотя с точки зрения биологической аналогии правильнее говорить о рецепции. В технике рецепция есть реализация некоторого процесса, общего для объекта и технической системы, несущего необходимую информацию об объекте. Свойства и возможности таких “несущих процессов” в общем виде, по-видимому, не исследовались, хотя взаимодействие конкретных технических систем с объектами изучалось с позиций возникающих погрешностей. В нефизических познавательных процессах также необходима рецепция, особенности которой требуют изучения.

5. Во многих случаях для осуществления рецепции требуется активное воздействие на объект – его стимуляция, или, по крайней мере, задание условий его функционирования (по терминологии планирования экспериментов – факторов). Теоретические вопросы стимуляции изучены в отдельных частных случаях, - например, для задач нахождения динамических характеристик направленных звеньев или тестирования электронных устройств. Вопросы задания факторов рассматриваются, в частности, в теории испытаний.

6. Еще одной функцией, непосредственно связанной с объектом познания, является локализация познавательной процедуры, т.е. задание (или нахождение) той области во времени и в физическом пространстве или в структуре объекта, к которой должен быть отнесен результат процедуры. В теориях таких познавательных процедур как поиск и диагностика, операции сканирования, задачи датирования результатов измерений и т.п. эта функция является важнейшей. Отметим, что в ряде случаев стремятся к тому, чтобы область локализации была возможно меньшей, но есть ситуации, когда ее желательно максимально расширить (как, например, при статистическом анализе стационарных процессов).

7. Наиболее заметной из функций общего характера является передача информации от объекта познания потребителю (как в физическом пространстве, так и в пространстве возможных информативных параметров сигналов или вообще возможных форм представления этой информации). Эта функция, вообще говоря, выходящая за рамки проблематики получения информации, особенно сильно поддержана – структурной теорией технических средств и теорией сигналов. Однако, что касается специфической части теории передачи информации - теории измерительных преобразований, то здесь, как показывают недавние работы А.Ф.Алейникова, еще остается поле деятельности

8. Во всех познавательных процедурах, работающих с реальными объектами познания, необходимо сравнение как операция, обеспечивающая переход от аналогового (образного) представления информации к кодовому (символьному, условному). Как это не удивительно, теория даже элементарного сравнения после основополагающих работ Г.Гельмгольца почти не развивалась. Но сравнение может быть и комплексным, как при распознавании образов.

9. Весьма существенную и разнообразную роль во всех познавательных процедурах играет хранение (память). С одной стороны, познавательные процедуры для того и выполняются, чтобы облегчить хранение информации благодаря ее представлению в знаковой форме. С другой стороны, это облегчение достигается благодаря хранению некоторых опорных объектов используемых шкал. Несовершенства этого хранения исследуются в теории физического старения, или, по терминологии П.В.Новицкого, динамики погрешностей средств измерений. Следует отметить неточность обычного представления о том, что измерительный прибор “хранит единицу величины”. За редкими исключениями прибору приходится хранить необходимый в соответствии с его диапазоном участок шкалы величины, а это – задача более трудная, чем хранение единицы.

10. Одной из наиболее сложных функций познавательных процедур является селекция или очистка информации. На физическом уровне очистка связана с выбором принципа рецепции, на сигнальном – с организацией инвариантных структур и калибровок, на уровне первичных данных и более высоких уровнях – с введением поправок. Соответственно вопросы селекции затрагиваются в большинстве теорий, относящихся к познавательным процедурам. По-видимому, недостает лишь общего подхода к селекции, который объединил бы все ее возможные уровни. Отметим, что для процедур, в которых функция селекции играет определяющую роль, часто используют родовое имя “анализ”: анализ веществ, анализ сигналов.

11. Некоторые познавательные процедуры, такие как контроль и испытания, требуют не только получения сведений о свойствах объекта познания как таковых, но еще и оценки того, насколько объект пригоден для некоторой ситуации. Связь комплекса свойств объекта с его пригодностью может быть совсем не простой, и она должна изучаться в соответствующем разделе теории. Часто в качестве критерия непригодности используют выход точки в признаковом пространстве за границы заданного многомерного параллелепипеда (учитывая при этом ошибки, обусловленные погрешностями измерений), но такой подход является упрощенным.

12. Когда познавательная процедура заканчивается, ее результат требует определенного представления в виде апостериорной модели объекта с указанием неопределенности ее параметров или иных атрибутов. Заметим, что в зависимости от типа шкалы неопределенность может принимать форму погрешности, вероятности ошибочной классификации и т.д. В качестве теоретической базы представления результатов естественно принять теорию представления знаний, развиваемую в области искусственного интеллекта.

Как видно из сказанного, отдельные аспекты процессов получения информации изучаются в целом ряде теорий, подчас мало связанных друг с другом, причем еще имеется множество “белых пятен”, требующих исследования. Глобальной задачей в рассматриваемой области знаний является объединение всех упомянутых теорий в единое целое. Но уже сейчас можно сказать, что получение информации заслуживает того, чтобы изучаться как самостоятельная научно-техническая область.

В связи с этим следует отметить, что анализ классификатора инженерных специальностей (в варианте 1994 г.) обнаруживает непропорционально малое число специальностей, относящихся к этой огромной области. Некоторые из них носят частный характер, например, относятся к геофизической разведке или к навигации; другие занимаются исключительно созданием технических средств и имеют конструкторско-технологический оттенок. Специальность наиболее общего плана 190900 – Информационно-измерительная техника и технологии – тоже готовит преимущественно разработчиков, хотя и фундаментально образованных. Представляется своевременной постановка вопроса о формировании отдельного направления подготовки специалистов, например, под названием: Технологии и системы получения информации. Своеобразие теоретической базы этого направления, в соответствии со сказанным выше, не вызывает сомнений.