10.16 信息生成原理
信息是怎样生成的?
根据系统定律Ⅰ,信息存在于系统中。因此,我们有:定义 10.26(信息生成)信息生成就是信息系统的生成。
一个信息系统由多个对象及对象之间的直接关系构成。
根据观察定律 II,现实世界的对象是可观察的,而且现实世界中对象之间的直接关系是可观察的。因此,观察是生成信息系统的基本策略。
一个信息系统直观地说是一个图,因此,理论上说,信息系统的生成就是生成图。
一个图由顶点和边构成,因此,生成一个图的基本操作就是生成顶点和边,其中顶点是对象,边是对象之间的直接关系。
具体的生成策略有很多,是开放的。然而基本的生成策略包括:
(1)联想
(2)联系
(3)想象等。
信息生成的原理是什么?
首先,一个生成策略是一个动作或操作,根据运动定律 II,任何动作都是有消耗的。因此,一个生成策略的执行必然消耗一些信息,即消耗确定性来保证动作或操作的执行。可供一个生成策略消耗的信息量就是生成策略的限制条件,或约束条件。
因此,一个生成策略是一个受限的动作或操作。
在给定限制条件下,可能有很多个生成策略,在这些生成策略中选择的原理是什么呢?
定义 10.28(信息生成原理)令 ℛ 是一个生成策略的限制条件,
𝒜 是所有满足限制条件 ℛ 的不可约非负矩阵 𝐴 的集合,即所有满足限制条件 ℛ 的信息系统 𝐴 构成的集合,生成策略原理是:
(1)一维结构熵极大化原理,即:
𝐴∗ = 𝑎𝑟𝑔𝑚𝑎𝑥{ℋ1(𝐴)}.
(2)结构熵极大化原理,即:
𝐴∗ = 𝑎𝑟𝑔𝑚𝑎𝑥{ℋ(𝐴)}.
(3) 假设 𝒯 是一个编码树类型,𝒯 型结构熵极大化原理,即:
𝐴∗ = 𝑎𝑟𝑔𝑚𝑎𝑥{ℋ𝒯(𝐴)}.
因此,生成信息的原理是使得所生成的信息系统的熵极大。直观地说,熵极大是信息生成的原理。
这一原理反映了自然界的如下生成法则:在没有干预的情况下,自然界按熵极大的方式演化。