Сознающий ум. В поисках фундаментальной теории - Дэвид Чалмерс

Данная формализация фиксирует идею Шеннона о том, что информация существенным образом предполагает состояние, выбранное из множества возможностей (в реляционной структуре пространства), а также фиксирует ту идею, что сложная информация может быть составлена из простой (в комбинаторной структуре пространства). Единичный бит, по Шеннону, может быть информацией не менее, чем длинное «сообщение» типа «10011010». Шеннон также рассматривает случай, когда информация содержится в континуальном пространстве, или в пространстве функций с континуальной областью определения. В каждом случае существен выбор одного элемента в пространстве контрастирующих возможностей.

Сам Шеннон много занимается вопросом о количестве информации в информационном состоянии, и это количество оказывается мерилом того, насколько специфичным является состояние в информационном пространстве. Состояние в информационном пространстве с двумя состояниями несет один бит информации; состояние в пространстве с четырьмя состояниями — два бита; состояние в п-элементном пространстве — log2 п битов. Если пространство являет собой комбинацию подпространств, информация, которую несет состояние, равна сумме той информации, которую несут его элементы: десятизначное бинарное «сообщение» несет, к примеру, десять бит информации. Эта трактовка применима к дискретным пространствам; в континуальных пространствах количество информации должно определяться более тонким способом. Здесь меня не очень будет интересовать вопрос о количестве информации. Скорее меня будут интересовать сами информационные состояния, отношение которых к количеству информации можно мыслить наподобие отношения материи к массе.

Физически реализованная информация

Согласно данной мной дефиниции информационных пространств, такие пространства абстрактны, абстрактными состояниями являются и информационные состояния. Они не составляют какую-то часть конкретного физического или феноменального мира. Но при надлежащем взгляде на вещи, мы сможем отыскать информацию как в физическом, так и в феноменальном мире. Для этого нам надо обсудить различные способы реализации в мире информационных пространств и состояний. Сначала я обсужу физическую реализацию, а потом поговорю о феноменальной.

Кажется интуитивно ясным, что информационные пространства и состояния повсеместно реализованы в физическом мире. К примеру, мы можем рассматривать мой переключатель света как то, что реализует информационное пространство с двумя состояниями; его состояния «вверх» и «вниз» как раз и реализуют упомянутые два состояния. Или можно взглянуть на компакт-диск как на то, что реализует комбинаторное информационное состояние, образованное сложной структурой битов. Сходным образом можно усмотреть реализацию информации в термостате, книге или телефонной линии. Как можно было бы осмыслить эти интуиции?

Естественным путем установления связи между физическими системами и информационными состояниями было бы рассмотрение физически реализованной информации в терминах слогана, восходящего к Бейтсону (Bateson 1972): информация есть различие, производящее различие. Хотя мой переключатель света может занимать бесконечное множество позиций на непрерывной шкале, большинство этих различий совершенно безразлично для моего света. Находится ли переключатель в самой верхней позиции или на четверть опущен вниз, свет все равно будет гореть. Но если он смещается больше, чем на треть вниз, свет выключается. Пока речь идет о свете, у переключателя есть только два имеющих отношение к делу состояния, которые мы можем назвать «вверх» и «вниз». Различие между этими двумя состояниями — единственное различие, небезразличное для света. Поэтому мы можем рассматривать переключатель как то, что реализует информационное пространство с двумя состояниями, причем одни физические состояния переключателя соответствуют одному информационному состоянию, тогда как другие его физические состояния — другому.

В общем, информационное пространство, связанное с физическим объектом, всегда будет определяться относительно каузального пути (в данном случае — каузального пути от переключателя света к самому свету) и пространства возможных последствий в конце этого пути (в данном случае речь в этой связи будет идти о включенном или выключенном свете). Физические состояния будут соответствовать информационным состояниям сообразно их воздействиям на каузальный путь. Если два физических состояния оказывают одинаковое воздействие на данный каузальный путь — как это имеет место в случае двух положений электрического переключателя, в равной степени ведущих к включению света — то они будут соответствовать одному и тому же информационному состоянию. Если подобным образом скроить физические состояния, то мы получим базовый набор небезразличных физических различий, составляющих физическую реализацию информационного пространства.

Структура этого информационного пространства будет напрямую соответствовать структуре пространства последствий, которое, в свою очередь, будет либо дискретным пространством, либо континуальным пространством. К примеру, в случае света каузальный путь может вести к двум релевантным последствиям: свет может оказаться включен или выключен. Поэтому переключатель может рассматриваться как то, что реализует информационное пространство, заключающее в себе два состояния.

Сходным образом можно рассматривать и континуальные информационные пространства. Если бы мой переключатель позволял плавно регулировать свет, то поворот его рукоятки в разные позиции давал бы разную интенсивность света на непрерывной шкале. (На практике она могла бы быть дискретной, но я беру идеальную ситуацию.) Последствия, связанные с интенсивностью света, определяют непрерывное информационное пространство, реализованное в моем переключателе света. Физические состояния переключателя, производящие свет одинаковой интенсивности (состояния в тех областях, где рукоятка, возможно, нечувствительна, или состояния, отличающиеся друг от друга по нерелевантным параметрам, таким как цвет переключателя), будут связаны с одним и тем же информационным состоянием. Пространство информационных состояний имеет топологическую структуру континуума, где структура различий состояний соответствует структуре различий воздействий на интенсивность света.

Подобным способом можно проанализировать и информацию, реализованную на компакт-диске. У диска может быть бесконечное множество физических состояний, но если рассматривать его воздействие на проигрыватель компакт-дисков, то оказывается, что он реализует лишь конечное множество возможных информационных состояний. Множество изменений диска — микроскопическое изменение ниже уровня разрешающей способности оптического считывающего устройства, небольшая царапина на диске или крупный рисунок на его обратной стороне — не влияют на функционирование этой системы. Для информационного состояния диска значимы лишь те различия, которые отражаются на выходе оптического считывающего устройства. Это — различия, связанные с наличием питов и лендов на диске, соответствующих тому, что мы понимаем под «битами». С любым состоянием диска будет связано информационное состояние в большом информационном пространстве. Физические состояния различных оттисков одной и той же записи, если все нормально, будут связаны с одним и тем же информационным состоянием. Оттиски разных записей, да и дефектные оттиски одной записи будут связаны с различными информационными состояниями из-за разности их воздействий.

Это случай, в котором физически реализованное информационное пространство имеет комбинаторную структуру. Каждый «бит» на компакт-диске производит самостоятельное воздействие на проигрыватель компакт-дисков, так что можно считать, что каждый участок диска реализует собственное подпространство с двумя состояниями. Складывая все эти независимые воздействия, мы находим комбинаторную структуру в пространстве совокупных воздействий компакт-диска и тем самым находим ту же самую комбинаторную структуру в информационном пространстве, реализуемом этим диском. Это информационное пространство может рассматриваться как продукт большого множества подпространств с двумя состояниями, по одному подпространству на каждый пит или ленд диска.

Заметим, что, согласно этой концепции, физически реализованная информация является информацией лишь в той мере, в какой она может быть обработана. Как выражается в этой связи Маккей (Маскау 1969), «[Информация должна работать». Это согласуется с трактовкой информации и самим Шенноном. Его «количество информации» измеряет то, насколько специфичным является состояние в пространстве состояний, которые могут быть переданы, то есть которые могут сыграть особые роли на каком-то другом каузальном пути (именуемом Шенноном коммуникационным каналом). Информация для Шеннона — это всегда передаваемое состояние, и объем информационного пространства на деле неявно определяется функцией передающей инстанции. Информация — это различие, которое может произвести различие при его передаче.