МАТЕРІАЛЬНА І ЕНЕРГЕТИЧНА ВАРТІСТЬ ІНФОРМАЦІЇ

Згідно (8.8), швидкість зміни структури об'єкта визначається потоком інформації від інфоісточніка до монітора. Щоб виміряти потоки речовини і енергії, які переносять інформацію, необхідно розрахувати парціальні матеріальну До т або енергетичну Ке вартості інформації, які обчислюють за формулами:

де Am, АЕ - матеріальні та енергетичні витрати на передачу кількості інформації Д /. отже,

Парціальні вартості інформації До т і Ке - це функції пристрою інфоконтакта, а також способу передачі інформації. Тому парциальная вартість інформації - величина нетермодінаміческая, і, отже, зв'язок інформації з термодинамічної ентропією, якщо і існує, то опосередкована. Формально цей зв'язок можна представити таким чином.

Відповідно до визначення термодинаміки можна вважати, що приріст ентропії монітора AS = АЕ / Т, де Т - температура монітора. Тоді з (8.11а) отримують формулу, яка описує зв'язок ентропії та інформації:

де Ке / Т - шуканий коефіцієнт для оцінки приросту термодинамічної ентропії з кількістю переданої інформації.

Слід зазначити, що вартість інформації, розрахована за (8.10) і (8.11), не залежить від одиниць виміру інформації. Важливо, щоб міра інформації задовольняла аксіом А1-А6 і була однозначною функцією.

Якщо структура відома, то, відповідно до теорії інформації, її опис еквівалентно певного тексту. Словами цього тексту служать символи, що позначають елементи даної структури. У розглянутому прикладі ієрархічної структури (див. Табл. 1.1) - це параметри {/ *, Uu, Uu m , відповідні рівням j + 2 , j + 1 і / Мінімально для кодування елементів потрібно: три літери (цифри) для рівня j + 2, п'ять букв для j + 1, сім букв для j. Кількість інформації, необхідне для повного опису трьох рівнів, можна записати як

Відповідно до формули (8.1 la), енергетична вартість інформації становить Д Е = К Е А1, де До Е -.стоімость передачі одного байта.

Нижня межа енергії потоку інформації, пов'язаної з інформацією, що передається, визначається амплітудою теплових флуктуацій АЕ Т інфоісточніка і монітора. Це величини порядку Д? Г « ktT, де Т - температура джерела або монітора. Верхня межа енергії потоку інформації характеризується мінімальною енергією AE d розриву найбільш слабких зв'язків інфоісточніка і монітора, т. Е. При передачі інформації термодинамічна ентропія може змінюватися в інтервалі до ь <d / T:

Відповідно до формули (8.6), передана інформація може майже не змінюватися, що підкреслює її формальне схожість з термодинамічної ентропією.

У складних об'єктах окремі інфоконтакти з'єднані в інфоцепі, що утворюють петлі зворотного зв'язку (цикли, мережі). Їх можна представити у вигляді графа.

Стрілки на графі інформаційної мережі регуляторної системи вищих організмів (рис. 8.4) відображають інфоконтакти kl між частинами до і /. За рівняння (8.9) для кожного контакту kl розраховують кількість інформації Д /. Потім за формулами (8.10 а) і (8.11а) знаходять матеріальні Д m і енергетичні Д Е витрати.

Граф регуляторної системи вищих організмів

Мал. 8.4. Граф регуляторної системи вищих організмів:

ЦНР, ПР, ВР, ГР, МР - центральна, поведінкова, вегетативна, гуморальна, метаболічна регуляції; Р - результат; РР - рецепція результату

Регуляторна система володіє ієрархічним будовою. Елементарні регуляторні системи окремих клітин зв'язуються і підкоряються регуляторним системам тканин і органів. Останні контролюються центральної нервової та гуморальної регуляціями організму в цілому. Кожна система зі зворотним зв'язком має вигляд замкненого кола.

Матеріальні носії керуючих сигналів живих регуляторних систем - продукти їх метаболізму, т. Е. Інфопотокі пов'язані з метаболічними потоками.

Енергетика і кінетика метаболічних потоків розроблена, що дозволяє розрахувати матеріальну і енергетичну вартості інфовзаімодействія в різних биосистемах - від клітини до екосистем. У зв'язку з цим за допомогою рівнянь (8.10) і (8.11) можна визначити витрати на інформаційне забезпечення життя організмів. Наприклад, розрахунок показує, що у людини на нервову діяльність йде близько 30% енергії, що надходить з їжею.

Поведінка природних регуляторних систем відображає багато загальні властивості технічних інформаційних мереж, і розглянута тут процедура може застосовуватися для так званих організменних технічних систем.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >