3.4. Загальне уявлення про надмірність інформації
3.4. Загальне уявлення про надмірність інформації
Розгляд питання про надмірність інформації доцільно почати з деяких загальних міркувань, що стосуються структури природної мови. Наприклад, російський алфавіт містить 32 букви. Яку кількість слів різної довжини можна було б скласти, якщо кожне нове сполучення букв означало б і нове слово, і нове поняття. Ця задача комбінаторики зводиться до визначення кількості N можливих різних розміщень з повтореннями з а елементів. Відомо, що N = аn.
У розглядуваному випадку N — можлива кількість різних слів, а = 32, n — довжина слів, тобто кількість букв у слові.
Отже, користуючись 32-буквеним алфавітом, можна скласти:
N1 = 321 = 32 однобуквених слова;
N2 = 322 = 1024 двобуквених слів (наприклад аб, ба, КП, ЛП, …);
N3 = 323 = 32768 трибуквених слів (вол, нал, лал, лаа, …);
N4 = 324 > 106 чотирибуквених слів (сіно, лена, ааба, баба, …);
N5 = 325 > 30 ´106 п’ятибуквених слів;
N6 = 326 > 109 шестибуквених слів.
Загальна кількість слів, що містяться в орфографічних довідниках, двомовних словниках, як правило, не перевищує кількох десятків тисяч — ста тисяч слів.
Отже, користуючись 32-буквеним алфавітом, можна побудувати деяку гіпотетичну мову з 32 768 трибуквеними словами, такими як «ааа», «баа», «ббб» і т. д. Ця мова за кількістю слів цілком може задовольнити потреби повсякденного спілкування. А мова, алфавіт якої складається з чотирьох букв, містила б понад мільйон слів, тобто значно більше, ніж взагалі існує в українській чи будь-якій іншій мові.
Тим часом як в російській, так і в українській мові є слова завдовжки у 18 букв (наприклад, «малокваліфікований»), а середня довжина слова наближається до шести букв.
Таким чином, застосовуючи штучну мову з трибуквеними словами, можна приблизно вдвічі скоротити обсяг книг, тривалість лекцій, телефонних розмов, службового перепису тощо. Однак побудова і використання такої мови практично нездійсненна з кількох причин.
По-перше, будь-яка жива мова є продуктом історії, історично сформованих категорій, що дуже непохитно зберігає свою особливу структуру, лексику, граматику. Водночас мова — динамічне явище, яке постійно розвивається. Тому більшість спроб упровадити навіть такі легкі для вивчення і логічно побудовані штучні мови, як есперанто, були невдалими.
По-друге, слова штучної мови є незручними для мовлення та важкими для запам’ятовування.
По-третє, така мова була б малонадійним засобом спілкування. Справді, будь-яка помилка, перекручування, погано розчутий звук міг би привести до зміни семантичного значення слова. Проте щодо більшості слів будь-якої природної мови, то перекручування чи помилка в букві, як правило, не заважає розпізнати зміст самого слова. Надійність розпізнавання слів досягається за рахунок їхньої зайвої довжини.
У будь-якій природній мові, таким чином, спостерігається надмірність — властивість, що характеризує можливість подання тієї самої інформації, тих самих повідомлень у більш економічній формі, тобто коротшими кодами. Як уже зазначалося, надмірність невигідна, оскільки вона призводить до подовження повідомлень.
Усе щойно сказане стосується і так званої інформаційної надмірності (чи надмірності кодування), що полягає у використанні слів, кодів, які хоча й містять зайві елементи (символи) з погляду економічності, проте забезпечують надійність повідомлень.
Поряд з інформаційною надмірністю у природних (біологічних) і штучних (технічних) кібернетичних системах для підвищення надійності використовуються й інші види надмірності: структурна, часова, функціональна.
Структурна надмірність полягає в дублюванні чи багаторазовому резервуванні обладнання, тобто тих чи інших органів (у живому організмі) чи деталей машини, агрегатів. Прикладами структурної надмірності в живих організмах може служити наявність у ссавців двох нирок, двох очей, а також великої кількості нервових волокон, що функціонують паралельно.
Часова надмірність являє собою сукупність методів підвищення надійності систем за рахунок збільшення часу розв’язання тих чи інших задач передавання та обробки інформації (наприклад, повторне передавання тієї самої інформації; повторне виконання обчислень в одній і тій самій задачі).
Функціональна надмірність — це сукупність заходів, спрямованих на забезпечення роботоздатності системи в разі виходу деяких її параметрів (наприклад, напруги, температури, тиску і т. ін.) за межі допустимих, які передбачено умовами нормального функціонування.
Одним із найефективніших засобів підвищення функціональної надійності є введення в систему від’ємних зворотних зв’язків. Скажімо, функціональна надійність живих організмів досягається, передусім, за рахунок дії комплексних механізмів, які реалізовуються за допомогою складної системи зворотних зв’язків.
У технічних, виробничих системах функціональна надмірність здійснюється за рахунок керування в контурах негативних зворотних зв’язків, а також різних аварійних систем (аварійна система
гасіння пожежі, аварійна система випуску шасі на літаку і т. ін.).