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

Подождите немного. Документ загружается.

1.2.

Органы

чувств

Луи

Альбер Неккер

1832

г.

нием",

коррекцией, предпринимаемой центром по обработке

зрительных впечатлений в коре головного мозга автоматически.

Так

что она выполняется

без всяких размышлений,

непроизвольно.

Эксперимен-

тально установлено, что из-

мерение расстояния, необхо-

димое для коррекции, осу-

ществляется статически за

счёт

искривления

хрустали-

ка,

смещения оптических

осей глаз

друг

относительно

Эрнст

Мах

1866

г.

Шрёбзр

друга

и стереоскопического

18585.

эффекта,

а также динамиче-

ски

за

счёт

параллакса при

движениях головы.

следует

упомянуть феномен

образа

(В. Кёлер, М.

Верт-

хаймер, около 1920 г.). На достаточно однородном

„фоне"

зри-

Рис.

Книга,

куб и

лестница.

Рис.

10.

Кубок

пара

лиц.

Рис.

11.

Картинка

секретом.

тельным восприятием выделяются некоторые обособленные

цельные замкнутые области с определенными очертаниями

(„фигуры").

На рис. 8а „с первого взгляда" видно, что всё это

изображения

одной и той же фигуры. Совершенно аналогично

Гл. 1. Информация и сообщение

построен и рис. 8Ь: здесь также мы имеем дело с поворотом

изображения и заменой чёрных полей на белые и наоборот.

Однако для того чтобы обнаружить это, нужно сравнивать

друг

другом

отдельные поля, клетка за клеткой. Здесь нельзя

распознать какую-либо фигуру, поворот которой можно было

бы заметить. За формирование зрительного образа отвечают

Рис.

12. Гистерезис при распознавании образов.

не

сами глаза. Это

следует

хотя бы из того, что • некоторых

изображениях можно распознавать несколько различных фигур.

Так

например, на рис. 9 книга, куб и лестница стереоскопи-

чески двусмысленны; на рис. 10 (по Эдгару Рубину (датский

психолог), 1915 г.) мы видим кубок или пару лиц в соответствии

с тем, берём мы фон чёрным или белым; на рис. 11 (карикатури-

ста У. Э. Хилла, 1915 г.) представлена картинка с секретом: мо-

лодая и старая женщина. При разглядывании этих картинок ча-

сто происходит периодическое „опрокидывание", перестройка

структуры зрительного образа.

этим явлением тесно связан феномен

гистерезиса

если

последовательно, одну за другой, рассматривать картинки на

рис.

12 слева направа и

сверху

вниз, то сначала мы видим

мужское лицо, а потом женскую фигуру; „перескок" происхо-

дит обычно на пятом шаге (на шестой картинке). Если же

От греческого

hysteresis

— отставание, запаздывание. —

Прим.

перев.

1 2

Ор'ачы

ЧУВСТВ

идти

по

цепочке картинок

противоположном направлении,

то опрокидывание зрительного образа происходит обычно тоже

лишь

на

пятом шаге

(на

третьей картинке).

Феномен

образа проявляется также

случае, когда

при об-

работке изображения

мозге

оно

дополняется деталями,

от-

сутствующими

рассматриваемой картинке

(дополнение обра-

за),

как,

скажем,

на рис. 13, где

буква

,А'

воспринимается

Рис.

13.

Дополнение (достраивание)

Рис. 14.

Марка (фирменный знак)

образа

(по О.-И.

Грюссеру). баварского радио (дополнение обра-

за

как

изобразительный приём).

как

пространственная, хотя

это

ощущение вызывается всего

лишь

тремя чёрными пятнами,

или в

фирменном знаке

ба-

варского радио

(рис.

14)—пример использования феномена

до-

полнения

качестве художественного выразительного средства.

Весьма широко известно явление

оптических обманов, или

иллюзий.

На рис. 15

приведён

ряд

примеров, среди

них

иллю-

зия

стрелок Мюллер-Люэра

(1889 г.)

(левый отрезок кажется

более длинным,

чем

правый), параллелограмм Зандера (диаго-

наль

АВ

кажется длиннее диагонали

ВС),

иллюзия параллель-

ных Херинга

(1861 г.) и

иллюзия окружностей Эббингхауза

(круг, который окружён большими кругами, кажется меньше

круга, окружённого малыми).

Менее известен,

но

очень эффектен феномен

последействия.

Если

некоторое время, зафиксировав взгляд, рассматривать

изображенную

на рис. 16

фигуру,

затем быстро перевести

взгляд

на

черную точку справа,

то

кажется,

будто

видно

мно-

жество движущихся линий, расходящихся перпендикулярно

имеющимся

на

рисунке. Напрашивается мысль

фильтрации

раздражения сетчатки

по

отношению

направлению очертаний,

тем более

что ряд

других

эффектов также говорит

существо-

вании

фильтрации.

Это,

например, известный

древних времён

эффект

водопада: если долго смотреть

на

водопад,

то

кажется,

будто

видно какое-то движение

противоположном направле-

нии,

что

также указывает

на

фильтрацию

(в

данном

случае

скорости).

2 Ф. Л.

Бауэр,

Г.

Гооз

Гл. 1.

Информация

и сообщение

Существуют

также цветовые иллюзии, интерес к которым

проявляется в изобразительном искусстве — от пуантилизма им-

прессионистов до поп-арта '.

слуховом

восприятии можно было бы высказать замеча-

ния,

аналогичные сделанным выше для зрительного. Вычлене-

Иогянн ПоггенЗррфф

1—7 '

1860

ЭеильЗ Херинз

1861г.

Вильгельм ВунЭт

1896

г.

/ \

\ /

Франц

Мюллер-Люзр

1869 г.

/ ,'/ Ф. ЗйнЭер

/// 1926 г.

ГугЛ

1913S.

РИС.

15. Оптические иллюзии.

Рис.

16. Эффект последействия.

ние

определённого голоса из

хаоса

звуков или определённой

музыкальной линии из полифонического произведения

даёт

представление об акустическом феномене образа; и здесь на-

ряду

со способностью воспринимать образы приходится счи-

таться с существованием иллюзий и последействий.

Поп-арт (от английского popular art) — направление в современном

зарубежном изобразительном авангардистском искусстве, использующее ре-

альные предметы, изображения, рекламу и т. д. и претендующее на обще-

доступность и демократизм. — Прим.

перев.

1.2. Органы чувств

1.2.3.

Значение

информационных

представлений

Знакомство

с физиологией и психологией чувств учит нас

многому, и прежде всего тому, что обработка информации

(а

не только её передача) есть обязательная составная часть

нашего чувственного восприятия. Когда мы ниже говорим об

искусственной, т. е. изобретённой людьми и выполняемой маши-

нами

обработке информации, это должно напоминать нам, что

обработка информации не является чем-то принципиально но-

вым.

Кроме того, это должно призывать нас к скромности:

наше

понимание истинного, действительного протекания процес-

сов обработки информации в мозге до сих пор неудовлетвори-

тельно, и мы не знаем, каких пределов этого понимания по

существу мы можем достичь. Следует отклонить как чересчур

поспешные

выводы, которые наивно делаются посредством (не-

Гл. 1.

Информация

сообщение

допустимой) редукции („человека можно объяснить

помощью

законов

физики",

„умственная деятельность

— не что

иное,

как

приём,

обработка, накопление

выдача информации"):

уже

сфера сенсорного восприятия говорит

столь сложных процес-

сах

мозге,

что

такие утверждения

не

могут

служить

даже

ра-

бочей гипотезой.

Другие

стороны „умственной деятельности",

не

относящиеся

непосредственному сенсорному восприятию,

включая феномен сознания, можно связывать

машинной

обработкой информации лишь чисто спекулятивным образом.

Во

все

времена человек пытался понять себя

свете

по-

следних естественнонаучных достижений

и при

этом

избытке

воодушевления впадал

рискованную крайность претендовать

на

всеобщность своих взглядов.

Так

было

древности;

так слу-

чилось

Декартом

Локком; материализм

хотел

объяснить

всё, исходя

из

понятия энергии.

На

рубеже

этого века, когда

появились

первые автоматические телефонные коммутаторы,

уже

им

пришлось стать

на

время козлом отпущения

попытках

объяснить функции мозга. Сторонники наивного „информацио-

низма"

считают,

что

посредством привлечения понятия информа-

ции

они

смогут

или

должны дать объяснение всего

на

свете.

Это снова может оказаться неверным.

1.3.

Устройства связи

Письмо

газета относятся

самым старым

и до сих пор не

устаревшим примерам (случайной

регулярной) передачи

со-

общений

посредством записи

на долговременном

носителе

со-

общений.

случае

передачи информации

помощью

недолго-

временного

носителя сообщений человек также использует

раз-

личные физические устройства

соответствии

уровнем разви-

тия

техники

на

данный момент. Примерами таких устройств

связи

служат

телефон, радио

телевидение, предназначенные

как

для

случайной,

так и для

регулярной передачи сообщений.

1.3.1.

Типы

устройств

связи

Внешне

устройство

связи, или,

точнее, „приёмо-передающее

устройство", состоит

из приёмника

(получателя)

и передатчика

(отправителя).

внутреннем строении устройств связи никаких

общих утверждений сделать нельзя, разве

что при

более

вни-

мательном рассмотрении многие

из них

оказываются составлен-

ными

из

нескольких более мелких устройств связи.

Может случиться,

что для

сообщений

на

входе

и на

выходе

используется один

и тот же

носитель. Такие устройства

служат

Авторы

имеют

виду

механистический материализм.

—

Прим.

ред.

1.3.

Устройства связи

лишь

для

возможного

усиления или регенерации

сообщения,

связанной

устранением помех,

называются

релейными ли-

ниями '.

Примерами таких устройств являются рупор, слуховая

трубка,

также

их

современные электронные варианты

— ме-

гафон

слуховой аппарат

(рис. 17а).

Если

для

сообщений

на

(а)

(Ь)

(с)

Рис.

17.

Простые

составные устройства связи:

(а)

устройства связи

для

усиления,

(Ь)

электрический

ток как

носитель сообщений,

(с)

передача

многократным преобразованием.

входе

выходе

устройства используются различные физические

носители,

то

устройство связи называют

преобразователем.

Если устройство предназначено

для

связи

между

людьми,

то сообщения

на

входе

или

выходе

должны быть производимы

или соответственно воспринимаемы людьми,

т. е.

носители

От

французскою

relayer

—

менять лошадей.

Гл. 1.

Информация

сообщение

должны соответствовать человеческим эффекторам

рецепто-

рам.

качестве примеров назовём музыкальный инструмент,

на

котором играют, нажимая

на

клавиши (физический носи-

тель

на

входе

—

давление,

на

выходе

—

звуковые волны),

осциллограф,

управляемый через микрофон

(на

входе

—

звуко-

вые волны,

на

выходе

—

световые волны).

Как

уже

упоминалось,

два или

более устройств связи

мож-

но

соединить

друг

другом таким образом,

что

результирующее

Носитель

Устройство

Промежуточный.

Устройство

Носитель

сообщения

связи носитель связи

сообщения

XVfe

{„треЭатчим'")

сообщения

{„приемник")

На

еыхоЯе

.кинокамера

кинопленка

(по

почте)

телекамера

частотно-модулиро-

еанныр электромаг-

нитные волны

свет ' считывающее

ист-

— телеграфные

~- ройетво телеграфа провода

микроскоп

свет

—•

Рис.

18.

Передача оптических сообщений.

устройство снова

будет

устройством связи. Приёмником состав-

ного устройства является приёмник первого устройства, участ-

вующего

соединении,

передатчиком

—

передатчик послед-

него устройства.

этом случае между передатчиком одного

устройства связи

приёмником

другого

могут

использоваться

такие носители, которые недоступны человеческим эффекторам

рецепторам. Примером

могут

служить телефонная связь

по

проводам

или

радио

(рис. 17Ь); на рис. 17с

изображено устрой-

ство связи

для

передачи акустических сообщений, составленное

из

нескольких преобразователей.

На рис. 18

приведены состав-

ные

устройства связи

для

передачи оптических сообщений.

Исходя

из

подобных примеров, протяжённую

пространстве

среду, „через" которую носитель сообщения передаётся

от пе-

редатчика

приёмнику, называют

каналом

(связи).

Современная

техника

качестве носителей

при

переда-

сообщений

по

каналам связи чаще всего использует

— механическое движение,

— механическое давление жидкостей

газов (гидравлика,

пневматика),

— волны давления

жидкостях

газах

(до 1 МГц,

включая

звуковые волны),

— электрические напряжения

токи,

— свободные электромагнитные волны

(от 10

кГц до

МГц),

в том

числе световые волны,

•— пучки электромагнитных волн (светосигнальные аппара-

ты, лазеры).

1.3. Устройства связи 39

Помимо

бумаги, используемой в письме и чтении человеком,

в качестве долговременных носителей текстовых сообщений в

современной технике чаще всего используются намагничивае-

мые и светочувствительные плёнки, а также перфорируемая бу-

мага (перфокарты, перфоленты).

Аналогии

между

рецепторами и эффекторами живых существ

техническими приёмо-передающими устройствами

служат

пред-

метом исследований в

кибернетике.

Кибернетика занимается

главным образом аспектами, общими для человека и техниче-

ских устройств с точки зрения передачи и переработки сооб-

щений.

1.3.2.

Сигналы

параметры

сигналов

Принципиальным

является то, что передача сообщений про-

исходит во времени. Поэтому в качестве носителей заслуживают

внимания

только такие физические величины, которые

могут

из-

/Л

Рис.

19. Амплитудная (слева) и частотная (справа) модуляции: 1) колеба-

«ия носителя, 2) переносимые колебания, 3) модулированные колебания с

амплитудой (слева) и частотой (справа) в качестве параметра сигнала.

меняться во времени Изменение некоторой физической величины

во времени, обеспечивающее передачу сообщения (а тем самым

информации), называется

сигналом

При этом для воспроизве-

дения сообщения

могут

использоваться различные свойства сиг-

нала. Та характеристика сигнала, которая служит для представ-

ления

сообщения, называется

параметром

сигнала.

В качестве примера рассмотрим радио. Сигналами здесь

являются электромагнитные колебания. В диапазоне средних

волн сообщение воспроизводится амплитудой колебаний, а в

диапазоне ультракоротких волн — частотой колебаний

(ампли-

тудная

частотная

модуляции

соответственно). Таким образом,

40 Гл. 1. Информация и сообщение

в первом

случае

параметром сигнала является амплитуда, а во

втором — частота колебаний (рис. 19).

Если для передачи сообщений используются импульсы, то

параметром сигнала может быть либо амплитуда импульса,

либо интервал

между

импульсами

(амплитудно-импульсная

частотно-импульсная

модуляции

соответственно). С последней

из

названных мы уже познакомились, когда рассматривали во-

прос о проведении нервного раздражения (см.

1.2.1,

рис. 5).

1.4.

Дискретные

сообщения

Сигнал называется

дискретным,

если параметр сигнала мо-

жет принимать лишь конечное число значений, и существен

лишь в конечном числе моментов времени (возможно, периоди-

чески повторяющихся).

Дискретными

сообщениями

называются такие сообщения,

которые

могут

быть переданы с помощью дискретных сигналов.

1.4.1.

Знаки,

наборы

знаков,

алфавиты

„Das

ABC ist

auflerst

wichtig,

Telefonbuch

steht

richtig."

Иоахим Рингельнац

Языковые сообщения в письменной форме строят обычно,

записывая знаки письма

(графемы)

друг

за другом. Хотя длин-

ные сообщения

могут

размещаться на многих строчках и стра-

ницах, это разбиение не имеет, вообще говоря, никакого зна-

чения;

оно не несёт важной информации. По

существу

такие

сообщения являются последовательностями знаков. Это оказы-

вается справедливым и для устных языковых сообщений, если

разложить устный текст на элементарные составные части, так

называемые

фонемы,

и под знаками понимать фонемы. Чтобы

можно было воспроизводить фонемы и письменно, принято со-

глашение о международных письменных знаках для отдельных

фонем.

В табл. 3 перечислены фонемы, встречающиеся в не-

мецком языке (исключая заимствованные слова).

Точка зрения, что сообщение есть последовательность зна-

ков,

не ограничивается, разумеется, тем случаем, когда зна-

ки—

это фонемы или графемы (например, знаки букв и

цифр,

знаки

препинания).

Знаки

планет или знаки зодиака и

даже

кивок

и покачивание головой также

могут

пониматься как зна-

„.Знать алфавит ужасно важно,

он

в телефонной книге каждой."

(нем.). Перевод Л. Макаровой. —

Прим.

изд. ред.

Joachim Ringelnatz

(1883—1934),

немецкий поэт-сатирик. —

Прим.

перев.