Информационная система

[VPolevoj]

На мой взгляд, пришла пора рассмотреть принцип работы информационной системы. Потому что без понимания этого мы никогда не выберемся из описательной стадии в науке этологии. Да и наши собственные мнения дальше ИМХО никогда не уйдут.

Для начала попробую дать определение:

Информационная система - это система выполняющая функцию обработки информации.

Структура у любой информационной системы, будь то техническое устройство или специализированная на обработке информации система в организме, всегда одинаковая:



У неё всегда должны быть в наличии устройства для ввода информации, устройства для обработки информации, устройства для вывода информации, места для хранения информации (память) и обязательно органы управления всеми этими процессами.

Так, например, схематично можно представить себе работу любого нашего компьютера. У компьютера, как мы знаем, есть специализированные устройства для ввода информации, есть так же специализированные устройства для вывода информации, есть память, и есть особое устройство предназначенное для обработки информации. А есть ли в компьютере устройства осуществляющие функцию управления? Есть, конечно. Причем как выполненные "в железе", так и реализованные на уровне программ. Без управления - никуда!

Интересно было бы в этом плане посмотреть на организм (скажем, человека): где у него что есть, и что в нашем организме можно отнести к информационной системе?

Давайте посмотрим.

Первое, что приходит на ум, это - мозг (именно в нём по представлениям наших учёных хранится и обрабатывается вся информация). А если уж мы взяли головной мозг, то наверное придётся добавить к нему и спинной мозг, да и всю нервную систему заодно, так как именно по нервам, как мы знаем, бегает туда-сюда вся имеющаяся в организме информация.
Что дальше? Органы чувств, конечно! Это у нас будут устройства ввода информации: глаза, уши, нос, язык... А вот интересно: кожа у нас - это что? Мы же чувствуем кожей! Через кожу (причем на всей её поверхности) мы ощущаем прикосновения, тепло, холод, боль, раздражение, давление... Значит, ВСЯ кожа - это один орган для ввода информации. Ну, пусть будет вся... Что ещё? Есть ещё сенсомоторная информация поступающая от мышц и сухожилий. Есть вестибулярный аппарат...
Да, а что мы запишем в органы осуществляющие вывод информации? Через что наш организм выводит информацию? Прежде всего это язык. Мы говорим - это способ вывода информации. Но он вовсе не является основным. А что же тогда? Главным для нас устройством вывода информации являются манипуляторы - руки и ноги, а в более общем виде - мышцы. Именно мышцы (прежде всего, скелетные поперечно-полосатые) и есть те исполнители, к которым обращается наша информационная система, когда ей что-то нужно сделать. Именно к ним идут исполнительные нервы. То есть, что получается? Все МЫШЦЫ следует относить к информационной системе? Да. Поперечно-полосатые мышцы относим к информационной системе. А скелет? Что такое, например, рука? Это же сложно устроенный манипулятор. Без костей и суставов мышцы сами по себе никакого действия произвести не могут. Поэтому любой исполнительный орган нужно рассматривать целиком. А это значит, что скелет, к которому собственно и крепятся мышцы - это тоже часть информационной системы организма. Вопрос только: все ли кости скелета следует относить к информационной системе? Руки-ноги - это понятно... Позвоночник? Допустим тоже... А череп? Он же (если не считать процесса жевания) никаких действий не совершает? Да, но он ЗАЩИЩАЕТ мозг от механических повреждений, а мозг, как мы уже говорили, это одна из главных частей нашей информационной системы. Так что и череп - это часть всей информационной системы (нужная и полезная её часть).

И что у нас в итоге получилось?

Если нарисовать только то, что мы относим к информационной системе, то это будет: скелет (весь), мышцы (скелетные поперечно-полосатые), кожа (вся), органы чувств (глаза, уши, нос, рот), головной и спинной мозг, нервная система.
Получилось, что к информационной системе относится почти весь человек.

А что же осталось на долю материальной системы?

Все органы пищеварения. Кровеносная система. Дыхательная, выделительная. Иммунная и гормональная система. Система размножения.
Всё?
Всё! Эти системы и органы к обработке информации никакого отношения не имеют.


Ну вот, что относится к информационной системе, мы теперь знаем, и нам осталось только разобрать как работает эта информационная система.

Многие представляют это так: мы "скармливаем" ей данные (вводим их в систему), она их внутри себя как-то обрабатывает, осмысливает и обсчитывает, а затем выдаёт нам готовый результат. Совсем как производственный конвейер: на вход поступают детали и заготовки, а на выходе сходит готовый собранный автомобиль. Надо сказать, что такие "конвейерные" представления о работе информационной системы господствовали на заре развития вычислительных машин: мы вводим данные в ЭВМ, она их обсчитывает, а нам выдаёт готовый результат. Их, в общем и целом, именно так и именно для такой работы проектировали.

Но современные машины, предназначение которых - обработка информации, - устроены несколько иначе. Во-первых, у них появилась многозадачность. Даже если вы сидите за своим компьютером и заняты на нём всего одной задачей - это вовсе не означает, что ваш компьютер при этом не решает множество других. Потому что (и это будет уже во-вторых) обработка информации ведётся в реальном времени. А в реальном времени происходят разные события (которые, вполне возможно, не столь интересны для вас, но они очень важны для самого компьютера - вот он их и обрабатывает). А в современных системах, кроме вышеперечисленных двух, появилась ещё многопоточность (это когда вычисления ведутся параллельно несколькими потоками), и распределённость вычислений (когда вычисления осуществляются большим количеством независимых агентов, а их результаты потом стекаются в один центр).

Понятно, что всё это просто невозможно без участия системы управления. И даже в самых первых сугубо ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ машинах такая система управления обязательно была.

Но я не буду описывать, как происходит процесс управления (это сложно, да нам сейчас и не нужно). Давайте пока рассмотрим,

Как работает информационная система.

Её работа начинается с ПОТРЕБНОСТИ. Да-да, именно с потребности, а не с загрузки данных. Потому что не будучи простимулирована на ДЕЙСТВИЯ информационная система ничего делать не будет. Ты хоть по уши загрузи её данными - ничего считать она не станет.

Зато, как только у неё появляется потребность - сразу всё меняется!
Она начинает активно обрабатывать имеющиеся у неё данные, и если вдруг выясняется, что этих данных ей не хватает, она ищет новые. И тут же начинается обмен информацией с исполнителями на предмет их готовности выполнить те или иные действия, и на предмет возможности достичь нужного результата. И как только потребность будет удовлетворена (задача решена) система сразу же успокаивается и "засыпает" до тех пор, пока не будет активизирована новая потребность.

Когда активизируется потребность (или, в случае если таких потребностей у системы много, одна из них становится главной) из памяти извлекается необходимая для решения текущей задачи МОДЕЛЬ. Модель - это не только программа действий, но и образ объекта, который нужно найти во внешнем мире, чтобы эта потребность была удовлетворена. Эта активированная модель готовит исполнители для выполнения нужных действий, и она же требует от органов ввода информации, чтобы те "нашли" нужный объект. Это объясняет, например, избирательность наших органов чувств к объектам, которые соответствуют активной потребности. Как скажем у голубя, который токовал на тряпичную куклу, а затем и просто на тень (в описанном опыте у К.Лоренца). Потому что доминирующая потребность буквально требует от органов чувств найти так ей необходимый объект. И поэтому, как говорят биологи, "порог чувствительности" снижается, и система начинает реагировать на объекты, которые сначала лишь слегка похожи на искомый, а затем и вовсе на него не похожие.

Далее активизируется модель поведения и запускается последовательность действий, которая была извлечена из памяти и которая так же определяется актуальной потребностью. Модели поведения хранятся либо в уже готовом виде, либо нарабатываются в процессе опыта.

Затем система управления проверяет, а была ли потребность удовлетворена в процессе выполнения всех этих действий. И если выясняется, что нет, то активность продолжается (иногда усиливаясь, иногда стихая, а иногда видоизменяясь). И так продолжается до тех пор, пока потребность не будет удовлетворена.

Таким образом, в работе информационной системы можно выделить два важных фактора: это роль МОДЕЛЕЙ, которые хранятся в памяти, причём моделей не только объектов, но и действий; и роль управляющей системы, которая задаёт потребности и проверяет, приводят ли конкретные действия к требуемому результату.