Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

1.1. Сообщение и информация 25

начиная

с четвёртой, получим слово БУНДЕСТАГ. Пример g)

показывает, как незначительное изменение текста может су-

щественно изменить передаваемую информацию. В h) мы имеем

крайний

случай, когда сообщение является само по себе не-

понятным,

в первом примере из-за орфографически неправиль-

ного слова „фамильоино" (принадлежащего Генриху Гейне),

а во втором — из-за двусмысленности; игра слов и многие

остроты обязаны своим существованием кажущейся бессмыс-

ленности.

Второй из этих примеров становится при устной пе-

редаче однозначным благодаря ударению и фразировке. На-

конец,

пример i) выявляет недостатки написания всего текста

строчными буквами '.

Сообщения

имеют и коммерческую ценность —

существуют

информационные

агентства

(Agence

Havas (1832 г.), Reuter

(1851 г.)). Службы информации занимаются сбором информа-

ции

(бывает, и незаконным способом), а иногда распространяют

дезинформацию.

1.1.1.

Языковые

сообщения

"If

there

is one

thing

which

all

linguists

are

fully

agreed,

it is

that

the

problem

of the

origin

human

speech

still

unsolved."

Марио

Пей

Для сообщений, которыми обмениваются люди, в большин-

стве случаев имеются соглашения относительно их формы.

О таких сообщениях мы говорим, что они передаются в

языко-

вой

форме,

что они составлены на некотором

языке.

При этом

слово

„язык"

используется в существенно более широком смыс-

ле, чем в

случае

связанного с ним понятия „говорить"

. Мы

знаем разговорный и письменный языки, язык

глухонемых,

по-

строенный

на

жестах

и мимике (рис. 2), печать для слепых^

воспринимаемую осязанием (рис. 22). Два последних примера

показывают, что высокоразвитое языковое общение не ограни-

чивается устной и письменной речью.

Хотя многое говорит в пользу того, что именно разговорный

язык

знаменует начало истории человека, всё же и в современ-

В немецком языке существительные пишутся с прописных букв. В дан-

ном

случае

допустимы два толкования сообщения i): „пойманные

мухи"

(„die

gefangenen

Fliegen") и „пленные

летают"

(„die Gefangenen

fliegen).—

Прим.

перев.

„Если в чём-то и сходятся мнения

всех

лингвистов, так это в том, что

проблема происхождения человеческой речи всё ещё не решена" (англ.).—

Прим.

перев.

В немецком языке эти понятия связаны особенно тесно—они одногэ

корня:

говорить — sprechen, язык — Sprache. —

Прим.

перев.

Гл. 1. Информация и сообщение

ГМ F О Ft M

Рис.

2. Некоторые знаки языка

глухонемых

ном

обществе остаётся язык жестов, дополненный специфически-

ми

звуками, такими как шипение, мычание, свист и щелчки,—

хоть

и примитивное, но иногда решающее вспомогательное

-средство, обеспечивающее взаимопонимание.

Примеры

в конце предыдущего раздела даны печатным (ти-

пографским)

шрифтом; в рукописи они были сначала написаны

от руки, на лекции они

могут

быть сформулированы устно. Ра-

зумеется, их можно выразить и на языке

глухонемых

или языке

слепых (печать для слепых); наконец,

глухой

может понять про-

износимое

слово по движению губ. Когда мы говорим о

языко-

вых

сообщениях,

мы имеем в виду то общее, что присуще каж-

дому из этих случаев; способ передачи — письменно, устно, по-

средством осязания или ещё как-то — не имеет здесь никакого

значения.

При этом, однако,

следует

иметь в

виду,

что, напри-

мер,

информация, содержащаяся в устном сообщении, не всегда

полностью воспроизводится соответствующим письменным со-

общением.

Такие настроения, как гнев, радость, горечь, искрен-

ность,

находят своё полное выражение только в устной речи.

Выше уже отмечалось, что ударения и паузы также несут инфор-

мацию.

Что информацию такого рода бывает невозможно или

непросто восстановить, исходя из контекста, показывают неко-

торые мучительные оговорки дикторов.

В немецком языке' слово язык (Sprache) используется не

только в смысле французского

langage

, но и в смысле фран-

цузского langue

. В этом последнем случае, т. е. когда мы го-

ворим о немецком языке, английском языке и т. д., лучше было

бы использовать термин

язык-речь

. Для различия

между

язы-

ком

и языком-речью характерно, что внутри данного языка-

И в русском тоже. —

Прим.

первв.

Язык как речь, стиль

(langage

image

— образный язык,

langage

arti-

cule

— членораздельная речь,

langage

fleuri

— цветистый язык); крик живот-

ных, пение птиц; также:

langage

fleurs

— язык цветов,

langage

sign-

es — язык знаков. —

Прим.

ред.

Язык как лингвистическая система

(langue

russe

— русский язык, lan-

gue

vivant

— живой язык,

langue

etrangere

— иностранный язык). —

Прим.

ред

В оригинале

Zunge

(близко по значению к французскому

langue,

частности в отличие от

Sprache,

имеет, как и

langue,

значение „язык" в ана-

томическом смысле; на русский в большинстве

случаев

переводится словом

,,язык").

—

Прим.

ред.

1.1. Сообщение

информация

речи можно говорить

на

высоком языке,

на

разговорном языке,

на

блатном языке (сленге)

или на

профессиональном языке

(жаргоне). Существуют также языки, которые

не

принадлежат

вообще

не

могут

быть причислены

ни к

какому языку-речи,

например искусственные языки вроде эсперанто (Заменхоф,

1887

г.) или

некоторые специальные языки,

в том

числе язык

формул математики

языки программирования.

Наконец,

понятие языка

не

ограничивается случаем обще-

ния

между

людьми,

оно

используется

и в

случае

сравнительно

высоко развитых форм общения

между

другими живыми

су-

ществами. Примером может служить открытый

К.

Фришем

язык

ориентации пчел.

1.1.2.

Письмо

'Verba

volent,

scripta

manent'

Для

нас

особенно важны языки,

которых

для

передачи

сообщений используются

долговременные носители информации.

Р)

400

8000

100

Рис.

Числовые знаки ацтеков.

При

этом передача освобождается

от

гнёта реального времени,

становятся

даже

возможными сообщения человека самому

себе

—

заметки

на

память

— и тем

самым уменьшение нагрузки

на

человеческую память

за

счёт использования „инструмента".

Представление сообщений

на

долговременных носителях

мы

называем

письмом

, а сам

долговременный носитель

—

носите-

лем

письма.

Слова

улетают,

написанное остаётся (лат.).

—

Прим.

перев.

Истоки возникновения письма

(а оно

впервые появляется лишь

в вы-

сокоразвитых

культурах),

равно

как и

истоки возникновения языка,

по-

крыты мраком неизвестности; по-видимому, важную роль сыграло иерогли-

фическое письмо

(см.,

например, числовые знаки

на рис. 3).

24 Гл. 1. Информация и сообщение

Прежде всего

следует

упомянуть

зрительно

воспринимаемое

письмо,

которое создается

вручную

(рукопись) или механически

(машинопись,

типографская печать).

Письмо,

воспринимаемое

на

слух,

долгое время было тщетной мечтой изобретателей',

пока

Эдисон не изобрел фонограф.

Письмом,

воспринимаемым

юсязанием,

является письмо слепых, которое пишется

вручную

(посредством наколов иголкой), а также механически. Фикса-

ция

изображений (например, в кино) также представляет со-

бой письмо.

1.2.

Органы

чувств

В предыдущих разделах были упомянуты органы чувств, ко-

торые

могут

служить для передачи языковых сообщений. Эти

передающие и воспринимающие органы

чувств

человека и выс-

ших животных перечислены в табл. 2. Некоторые из восприни-

мающих органов

чувств

служат

также и для односторонней не-

языковой

связи с окружающим миром. У высших живых су-

ществ только слуховые, зрительные и тактильные восприятия

достататочно дифференцированы, чтобы естественным обра-

зом служить для передачи языковых сообщений. Наряду с язы-

ками

непосредственного общения: разговорной речью, призы-

вающими и предостерегающими звуками (слуховое восприятие),

языком

глухонемых

(зрительное восприятие) и воспринимаемым

рукой языком слепых (тактильное восприятие) выступают язы-

ки,

в которых используются инструменты: барабанный бой, стук,

свистки,

звуки рожка, трубы, сирена — сигнал тревоги (слухо-

вое восприятие), световые сигналы и сигналы флажками (зри-

тельное восприятие).

Определенные знания о свойствах и работе органов

чувств

человека оказываются существенными, когда мы хотим рацио-

нально

включить человека в цепочку обработки и передачи ин-

формации

(в её начало или

конец).

(Некоторые из количествен-

ных аспектов интересующих нас в этой связи вопросов обсуж-

даются в приложении В.)

1.2.1.

Работа

органов

чувств,

проведение

возбуждения

Функциональная

способность органов

чувств

лежит в опре-

деленных пределах. Здесь прежде всего

следует

назвать

время

реакции

(латентное, или скрытое, время). Для акустических

(звуковой импульс) и оптических (загорание лампочки) сигна-

Замёрзшие звуки почтового рожка Мюнхаузена решают эту проблему

леулоБлешорительно.

1.2. Органы

чувств

Таблица

Передающие и воспринимающие органы человека и высших животных

Передающий

орган

(эффектор)

голосовой аппа-

рат гортани

(дар речи)

мышцы

лица

другие

(мимика

жестикуляция)

мышцы

рук

кистей (навыки)

—

запаховые же-

лезы

Физический

носитель

сообщений

звуковые волны

(от 16 до

16000

Гц)

световые волны

(около

10" Гц)

давление

температура (от

—20 до +50

С)

концентрация

молекул в жид-

ком

растворе

концентрация

молекул газа

ускорение

механические и

другие

повреж-

дения

тканей

Воспринимающий орган

(рецептор)

слух

(улитка уха, во-

лосковые клетки бази-

лярной

мембраны)

зрение (сетчатая обо

лочка глаза, палочки

колбочки)

осязание

(рецепторы

прикосновения

и дав-

ления)

терморецепторы

вкус (язык, вкусовые

почки

слизистой обо-

лочки рта)

обоняние

(полость но

са, обонятельные ре-

цепторы слизистой

оболочки носа)

чувство

равновесия

(вестибулярный аппа-

рат)

болевая чувствитель-

ность (свободные

нервные окончания)

Способ

передачи

слуховой

оптический

(зритель-

ный)

тактиль-

ный

лов оно составляет для человека

140—250

мс до ответа, состоя-

щего в том, что испытуемый нажимает кнопку. Для более слож-

ных заданий время реакции заметно увеличивается (прочитать

указанное слово:

350—550

мс, назвать указанный предмет до-

машнего обихода:

600—800

мс). Это уже говорит о том, что

процесс восприятия — не только функция рецепторов. Сюда

примыкают проведение раздражения по нервным путям, пере-

работка его в мозге, а также проведение ответа к эффектору.

При

этом на глаз как на воспринимающий орган приходится

около

40 мс, а на срабатывание мышц руки как передающего

органа — около 50 мс.

Гл. 1. Информация и сообщение

Скорость проведения возбуждения по нервным путям со-

ставляет для нерва ноги виноградной улитки 0.4 м/с, для седа-

лищного нерва лягушки при 18 °С — 28 м/с, для двигательных

нервных волокон человека — 120 м/с.

При

этом по нервным путям пробегают импульсы электро-

химической природы с максимальной амплитудой 80 мВ и дли-

тельностью порядка 1 мс. Интенсивность раздражения опре-

деляет частоту таких импульсов, а именно: частота импульсов

6г

I I I 1 I 1 Г 1

О Z А 6 8 [5

]

интенсивность ралЭрожения S

РИС.

4. Закон Фехнера.

РИС.

5. Потенциалы действия нерв-

ного волокна при различной интен-

сивности раздражения.

в общем

случае

пропорциональна логарифму интенсивности

раздражения. Этот

результат

согласуется с постулированным в

1850 г. Г. Т. Фехнером и подтверждённым психологическими

экспериментами законом, утверждающим, что интенсивность

ощущения пропорциональна логарифму интенсивности раздра-

жения (рис. 4):

R =

C\g(S/So).

В терминах электротехники речь здесь идет об импульсно-

частотной модуляции (см.

1.3.2).

Такой способ проведения воз-

буждения (рис. 5) объясняет, кстати, почему при низкой интен-

сивности раздражения, а тем самым при низкой частоте импуль-

сов увеличивается время реакции. Для того чтобы орган вообще

смог что-либо воспринять, интенсивность раздражения должна

превосходить определённое

пороговое

значение

. Для

слуха

пороговое значение составляет около

2-10~

мбар '.

Чтобы вызвать

слуховое

ощущение, достаточно энергии в 10~

1г

эрг,

,для появления зрительного ощущения — Ю-

эрг.

1.2. Органы чувств 27

Кроме

того, при длительности импульса в 1 мс теоретически

возможна передача импульсов с частотой не более 1000 Гц, а

практически

— не более 250 Гц, откуда

следует

верхняя гра-

ница

для интенсивности раздражения. Болевой порог для

слуха

лежит

где-то

около

2-10~'

мбар.

Наряду с законом Фехнера сюда относится закон Вебера,

который

гласит, что разрешающая способность, т. е. способность

воспринимать

раздельно два различных раздражения, пропор-

циональна

интенсивности раздражения. Э. X. Вебер сформули-

ровал его впервые в 1834 г. для

чувства

осязания.

Если

через S обозначить интенсивность раздражения, а че-

рез 65 — разрешающую способность, т. е. минимальное измене-

ние

раздражения, которое приводит к еще улавливаемому раз-

личию ощущений, то закон Вебера

утверждает,

что

SS = kS, или 6(\nS) = k.

'1аким образом, в логарифмической шкале, которую в соответ-

ствии с законом Фехнера нужно взять для интенсивности раз-

дражения, разрешающая способность оказывается постоянной,

как

только раздражение превзойдёт пороговое значение.

Значения

безразмерной величины k распределены в широ-

кой

области и зависят от рассматриваемого ощущения и инди-

видуальности испытуемого. Ниже приведены минимальные зна-

чения

для особенно „тонко

чувствующих"

испытуемых:

яркость

света

длина отрезков

громкость звука

высота звука

Воспринимаемая интенсивность раздражения от порогового зна-

чения

до границы болевого ощущения для большинства видов

раздражений лежит в весьма широких пределах, для описания

которых приходится привлекать 10 в большой степени, на-

пример:

«0

га 0

«0

« 0

.015,

.025,

.03,

.003,

вес

вкус

запах

«0

.019,

.25,

.35.

для яркости 1

для громкости звука 1

для высоты звука 1

Так

как для

двух

максимально близких ещё отличимых

друг

от

друга

интенсивностей раздражения S и S', согласно закону

Вебера, справедливо соотношение

то отсюда вытекают следующие верхние оценки для общего

количества различимых

между

собой интенсивностей

."28 Гл. 1. Информация и сообщение

раздражения:

14/lg 1.015 =

14/0.0064

«s 2

степеней яркости,

6/lgl.O3

6/0.013

»2

степеней громкости,

3/1

1.003=

3/0.0013

~ 2

высот звука.

Совершенно

иная картина наблюдается, когда речь идет о числе

интенсивностей

раздражения, которые способен одновременно

уловить испытуемый. Если говорить о

слухе

— то всего лишь

от 5 до 7 различных высот звука.

1.2.2.

Обработка

раздражения

мозге

Функции

эффекторов и рецепторов более углублённо изу-

чаются психологией органов чувств, а проведение возбуждения

по

нервным путям — нейрофизиологией и нейроанатомией.

головного

мозга

гпаламус

проболговатый

мозг

спинной

люзг

О ООО АА А А

рецепторы эффекторы

Риг.

6. Уровни ответа на раздражение.

Остаётся вопрос, где и каким образом происходит собственно

обработка сенсорных сигналов и где возникает возможный от-

вет на них.

На

рис. 6 показано, что это может происходить на четырёх

различных уровнях нервной системы: в качестве

рефлекторного'

центра

могут

выступать спинной мозг, продолговатый мозг

(medulla oblongata), часть мозжечка, называемая таламусом,

поверхностный слой головного мозга, называемый корой

(cortex).

Удар

по коленной чашечке (точнее, по коленному

Своим происхождением слово „рефлекс" обязано представлению Де-

карта о том, что раздражение, исходящее от рецептора, как бы посредством

зеркала „рефлектируется" (отражается) к эффектору.

1.2. Органы

чувств

сухожилию)

вызывает непроизвольное подскакивание голени.

При

этом время реакции составляет около 30 мс. Центр „ко-

ленного рефлекса" находится в спинном мозге. Значительно

большее время реакции (порядка

200—400

мс) имеют условные

рефлексы, которые вырабатываются сначала посредством при-

учения, а затем становятся непроизвольными. В этих

случаях

лобная

ДОЛЯ

затылочная

доля

.Моторная

речевая

область

{центр

Брока)

ассоциативная

зона

зрительная

кора

сенсорная

речевая область

(центр

Вернике)

РИС.

7. Доминирующая (левая) половина головного мозга человека (по

О.-й. Грюссеру)

рефлекторный центр расположен на более высоком уровне, од-

нако

всё же не в головном мозге. О продолговатом мозге из-

вестно, что он является центром вегетативных функций и наряду

с другими рефлекторными центрами содержит дыхательный

центр.

Для наиболее важных рецепторов исходные и конечные точ-

ки

передачи раздражения расположены в коре головного мозга.

Проблема локализации (рис. 7), которой занимаются начиная

Альберта

Магнуса, в настоящее время частично решена.

О том, каким образом происходит переработка раздражения в

головном мозге, до сих пор точно ничего не известно. Однако

то, что такая переработка происходит и что речь

идёт

об очень

сложных процессах, в которых частично

участвует

и память, •

подтверждено экспериментально. В частности, можно

утверж-

дать, что

между

раздражением и ощущением пет однозначной

неизменной связи.

Гл. 1. Информация и сообщение

Для того чтобы пояснить последнее утверждение, рассмот-

рим

сферу зрительного восприятия. Прежде всего

следует

от-

метить, что ощущение света и цвета возникает не только при

действии на глаз света подходящей длины волны, но и в резуль-

тате

механического или химического воздействия. Образ, отве-

чающий ощущению, определяется не самим раздражением сет-

чатки глаза, а соответствующим центром в головном мозге

Рис.

8. Феномен образа: (а) положительный, (Ь) отрицательный.

(в

таламусе или коре). Это согласуется с тем фактом, что со-

стояние

полной слепоты вызывается не только повреждением

глаз, сетчатки или нервных путей, но и выпадением функций

определённого участка коры головного мозга. Повреждения в

двух

других

соседних участках коры приводят к нарушению

обработки зрительных ощущений, придающей им смысл (зри-

тельная агнозия—расстройство зрительного восприятия).

Дальнейшее представление о рассматриваемом предмете

даёт

явление

аккомодации.

Несомненно, что глаз передает на

сетчатку оптическое изображение, причём настройка на рас-

стояние

до объекта наблюдения достигается изменением фокус-

ного расстояния хрусталика. Если к наблюдателю приближается

человек, то его изображение на сетчатке глаза наблюдателя

будет

увеличиваться Несмотря на это, смотрящему не кажется,

что размеры приближающегося человека стали больше. Гельм-

гольц назвал это явление

(1866)

„бессознательным заключе-