Количественные методы оценки информационных потоков

Для количественного описания и анализа информационных характеристик деятельности человека используются математические методы теории информации и теории массового обслуживания. С помощью этих методов можно строить соответствующие математические модели и на их основе получать количественные оценки деятельности человека Зная их, представляется возможным определить степень напряженности, обусловленной воздействием информационных факторов на деятельность человека, и предпринять соответствующие меры по снижению информационной нагрузки, уменьшению информационного стресса.

Теория информации - это наука, изучающая свойства, количественные характеристики и методы кодирования информации. Ее основоположником является американский ученый К. Шеннон, опубликовавший в 1948 г. статью «Математическая теория связи». Созданная для изучения технических каналов связи теория информации со временем стала применяться и для описания процессов переработки информации человеком. Основная идея К. Шеннона заключается в том, что с информацией можно обращаться так же, как с другими физическими категориями, какими является вещество и энергия. Поэтому информация неможет быть определена через эти категории и является наряду с ними одной из трех самостоятельных субстанций окружающего нас мира. Следовательно, согласно К. Шен­нону, и транспортировка (передача) информации может рассматриваться подобно транспортировке вещества и энергии [5].

__

P_i = (i=1, n)

Согласно К. Шеннону, величина энтропии оценивается соотношением

n

H = ∑ Р_i log₂ Р_i,.(1)

i=1

Полученное сообщение о состоянии системы ликвиди­рует имеющуюся неопределенность и поэтому содержит количество информации /, численно равное Н. Единицей измерения энтропии и количества информации является бит, или двоичная единица информации. Энтропией в один бит обладает система, которая может находиться в одном из двух равновероятных состояний. Поэтому сооб­щение о конкретном состоянии такой системы содержит один бит информации.

Основными свойствами энтропии являются следующие. Энтропия есть величина вещественная, ограниченная и неотрицательная. Энтропия детерминированной системы, состояние которой полностью определенно (Р_i=1, Р_j=0), равна нулю. Энтропия максимальна, если все состояния системы равновероятны, т.е. Р_j= 1/n. В этом случае энтропия максимальна: Н_max = log_{2 n}. Величина энтропии обладает свойством аддитивности, т. е. общая энтропия системы, состоящей из нескольких независимых подсистем, равна сумме этих энтропии. Все эти свойства непосредственно вытекают из анализа выражения (1).

Методы теории информации позволяют определить количество информации, перерабатываемой человеком. Зная затраченное на это время T можно определить скорость переработки информации V.Эта скорость сравнивается с пропускной способностью человека, определяемой его предельными возможностями по переработке информации. Пропускная возможность человека (обозначим ее С) определяется характером его деятельности. Если эта деятельность может быть представлена как канал без памяти, то С = 10-70 бит/с (печатание на машинке, ввод данных в ЭВМ и т.п.); если как канал с кратковременной памятью, те С = 2-4 бит/с (большинство видов операторской деятельности). Свидетельством информационной перегрузки,! т.е. стресс-фактором, является выполнение условия 7>С| Установлена и нижняя граница С_min ≈ 0,1-0,2 бит/с. Выполнение условия V<С_minсвидетельствует об информационной недогрузке (сенсорном голоде), что также является нежелательным фактором в деятельности человека [26].

Для анализа и оптимизации деятельности человека в ряде случаев можно использовать математический аппарата теории массового обслуживания (ТМО). Она представляет собой раздел теории вероятностей, изучающий потоки требований (заявок) на обслуживания. Удовлетворение этих требований называется обслуживанием. Многие процессы, протекающие на транспорте, в торговле, медицине, связи, военном деле и пр., подпадают под категорию! «обслуживание» и поэтому могут быть проанализированы с позиции ТМО. Например, обслуживание покупателей в магазине, прием больных в поликлинике, ремонт приборов в мастерской, обстрел неприятельских целей процессе боя, устранение отклонений в ходе протекания производственного процесса и т. п. с позиции ТМО являются процессами обслуживания.

То, что (или кто) реализует процесс обслуживания, в ТМШ называется обслуживающим аппаратом. Очень часто им является человек (группа людей): продавец в магазине оператор в системе управления, боевой расчет огневом установки, мастер по ремонту оборудования и т.п. В этих и подобных случаях для анализа и описания деятельности человека (группы людей) и могут быть использованья методы ТМО. Для этого создаются специальные модели деятельности человека (группы людей), получившие название моделей обслуживания [9].