Реальность и информация

Аватар пользователя Andrei Khanov
Систематизация и связи
Философия науки и техники

Если принять определение информации - "сведениями, независимо от формы их представления", то есть символическими или абстрактнными сведениями, тогда "сведения, зависимые от формы" - буквальные или иконические - можно сопоставить с инженерной реальностью.

Символические сведения о цвете писела экрана вашего компьютера - укладваются в 24 бит (3 байта), но реально, с учётом технологии создания, хранения и главное - донесения до вас этой информации -требуется значительно больше бит.

Цвет одного писела ни о чём не говорит, экран моего компьютера состоит из 1024×768 писелов, всего 786432=64х64х64х3. Это 3 знака (6ит, по 64 варианта каждый) и 3 ещё варианта (2 бит, 4 состояния, одно из которых не используется), всего 20 бит или 2,5 байт.

Умножить на 30 кадров в секунду, итого - 75 байт требуется только на нумерацию писелов в секунде. Плюс цвет каждого писела - 3 байта, итого 78 байт для передачи каждой секунды картинки на экране с цифровой частотой 30х44=1,32 килобита.

Далее встаёт вопрос, как это реализовать технически.

Для кофортного пользователю компьютера представления секундного видеоролика, разрешением моего экрана наобходимо 30 кадров 1024×768, каждый такой графический файл (если его не сжимать в джипиег, что связано с потерей качества) - требует 2,25 мегабайт компьютерной памяти, 67,5 мегабайт на секунду видео. После сжатия (с неибежной потерей качества) - около 3 мегабайт.

Сравните - 1,32 колобайта, реально необходимых для инженерной задачи передачи секунды видео, 3 мегабайта интернет-траффика и 67,5 мегабайт, необходимых для редактирования такого видео пользователем. Различие крайних значений - более чем в 50 тысяч раз. Это плата за комфорт пользователя. А потеря качества видео - плата за его оптимизици для интернета.

Но, наскольно объективно число 1,32 колобайта?

30 частей секунды нумеруются 5-ю битами:

2 варианта - 1 бит,

2х2=4 варианта - 2 бит,

2х2х2=8 вариантов - 3 бит

2х2х2х2=16 вариантов - 4 бит

2х2х2х2х2=32 варианта - 5 бит.

Пиксел моего экрана нумеруется 786432=64х64х64х3 - 20-ю битами.

Цвет пиксела - 256х256х256=64х64х64х64 - 24-ю битами.

Всего - 51 бит (6,375 байт).

Получается, что инженерная реальность модулирования картинки на экране компьютера - требует более чем 200 раз больше компьютерных ресурсов, чем это следует из теории. А пользовательская реальность - более, чем в 10 миллионов раз больше теоретической.

Практическая реальность интернет - траффика HD-видео (3 мегабайт/секунду) меньше пользовательской (67,5 мегабайт/секунду) в 22,5 раз, но больше теоретической (6,375 байт) в 470,6 тысяч раз.

На всё это - можно было - просто не обращать внимания, пряча различия

  • теоретической (51 бит),
  • инженерной (20 560 бит),
  • практической (24 000 000 бит) и
  • пользовательской (540 000 000 бит) 

реальностей - в частоте сигнала видеокарты, если бы не ограничения, при передаче сигнала через интернет. Вот, измерил свой интернет. Входящее соединение: 69.66 Мбит/с=8.71 МБайт/с. Исходящее соединение: 41.87 Мбит/с=5.23 МБайт/с. Если я попытась передать через такой интернет видео вдвое большей чёткости, чем HD, у меня это не получится, но посмотреть его, через интернет, поменяв разрешение монитора я его еще смогу.

С другой стороны, зачем впустую растрачивать компьютерные ресурсы, если можно ограничится наиболее компактной формой информации? 

Как это сделать? При наличие теории это число инженерная задача, а решение о поиске такого решения определяется только экономической целесообразностью.

На общую для всех пикселов экрана шину - поступает частотный цифровой (двоичный) сигнал, каждый пиксел выделяет из сигнала участок, предназначенный только для него, распаковывает двоичный сигнал одно из трёх цветовых каналов - абвгдеёж о цвете в аналоговый (4а х 2б + 1) х (4в х 2г + д + 1) х (4е х 2ё + ж + 1), максимум 256 значений прозрачности пиксела, каждую 1/32 часть секунды, и если он меняется, то применяет такие изменения.

Передача видео через интернет может происходить по такому-же принципу,

  • 5 бит требуются на нумерацию 1/32 доли секунды, при более длительном видео - большее, например - для нумерации 2-х часового видео требуется 22 бит. 
  • 24 бит требуются для нумерации каждого кадра 4К+ видео (4096 х 4096 пикселов)
  • и 24 бит для нумерации цвета каждого пиксела.

Всего 70 бит, что в реальности (для выбранной единицы измерения) реализуется частотой 32 (кадра в секунду) х 24 (число адресов пикселей = 2016777216) х 24 (число оттенков цвета = 16777216) = 18,432 килогерц.

Таким образом, один динамический файл 32 х 4096 х 4096 пикселов занимает на компьютере 1,5 гигабайта - может быть представлен 18,4 килогерцовым (70 битным = 8,75) - почти 9-байтным сигналом.

Исходящая частота моего интернета 41.87 Мбит/с = Делим на 70 бит, получается около 600 килогерц. Что в 32,5 раза больше, чем требуется для передачи 4К+ видео. При одном представлении (степени условности или типе реальности) информации и меньшее видео передать невозможно, при другом, достаточно для демонстрации фильмов максимально качества одновременно с 32-х камер.

Парадокс? Нет. 

В конечном итоге, имеет значение только скорость передачи сигнала через интернет (скорость интернета, рассмотрим - в секунду), представим её площадью, где длинна - условно - число всех цветов всех пикселов односекундного видео, а ширина - условно - цифровая (двоичная) частота.

Разделить эту площадь на длинну и ширину мы можем как угодно.

  • Чем меньше нам требуется бит на символическое описание видео, тем больше остаётся на цифровую частоту
  • и наоборот, чем менее эффективна символическая запись видео, тем ближе технологический предел частоты.

Оставаясь на (наименее эффективной, но максимально комфортной - иконической или буквальной, то есть - понятной интуитивно. т.н. "реалистичной") пользовательской точке зрения: односекундный 4К+ фильм занимает 1,5 гигабайта компьютерной памяти) - сама возможность "сжать" этот файл до 9 байт - может показаться абсурдом.

Но, при более детальном (более символическом) рассмотрении задачи, когда не сколько важен объём файла в битах, сколько траффик его передачи через интернет (или на экран компьютера) - то абсурдным представляется измерение файла в байтах или битах.

Сигнал характеризуется не только числом бит (или байт), но и цифровой (двоичной) частотой, которую пользователь просто игнорирует, что и приводит его к смысловой галлцинации необходимости передачи через интернет всех 1,5 гигабайт...

  • Есть инженерная (буквальная, технологическая) реальность
  • и есть теоретическая (предельно символическая).

Как 10 и 01. Но, возможны две промежуточные реальности

  • 00 - пользовательсткая (симулякр реальностей - не то и не другое, икона, "реалистическая реальность" - понятная интуитивно) и
  • 11 - практическая (пример, метафора, концептуальная - и то и другое одновременно).

И собственно, выбор человеком той или иной реальностей -лишь способ указать собеседникам на состояние своей души, не видимой больше никому - семиотическим знаком.

То, какая именно технология используется в компьютере - в тот или иной момент времени - просто знак внутреннего состояния некоей мировой души. Духа нашего времени. А состояние души некоторого конкретного человека - может совпадать или не совпадать с этим.

 

2.

 

Ин-форма-ция - буквально - вне-формации, бесформенное. Если представить метафорический сгусток мыслей - формацией, по аналогии с геологической формацией, то информацию можно определить только с точки зрения формации, как то, что вне её.

Если это так, то антоним информации - формация,  стадия чего-то. Например - стадия речи в теории дискурса Платона.

Мышление человека отражает ту или иную идею, складывая мысли (отражения) в формацию. Информация становится формацией - реальностью мышления. Но, "информация", с символической точки зрения, это просто то, что есть, Бытие.

 

Вне такой конкретной (реальной) формы - высокачастотного сигнала - фильм, как информацию, мы можем представить абстратно:
  1. Монтажом из 16 миллионов кадров, а каждый кадр - цветным файлом, то есть - таблицей 4096х4096 пикселей, фотошоп просит для такого файла 48 мегабайт, против теоретических 50,3. 
  2. Цепочкой 3-х экспэнсов (сразу условимся, что "экспэнс" это 2 дискурса, а "дискурс" - это 2 знака, а "знак" это два /квантовых/ регистра, "знак"=6 бит=64 варианта состояния), один экспэнс нам потребуются на буквальную передачу цвета пиксела, другой - на абстрактую (нереальную информальную, информационную) классификацию номера пиксела в кадре, а третий - на абстрактный номер кадра видео.

В реальности же (формально) такое наше информационное представление видео - знаками, лишь помогает инженеру рассчитать необходимую частоту передачи сигнала на экран.

Компьютер создаёт нам иллюзию вещественности такой информации, позволяет нарисовать кадр видео в фотошопе и сохранить его в файле. Но, реально - мы лишь вмешиваемся в модуляцию высокочастотного сингала.

Другой прибор создания такого информационного кадра жизни - фотоаппарат. Живопись - всё таки, не сколько аналог фото, сколько спектакля.

Третий - реальная вселенная, а фото или глаз человека - лишь фиксируют мимолётное информационное состояние Бытия. Неизвестно с какой точностью.

С передачей информации сложнее - человеку требуется прожить жизнь, как сыграть спектакль, что-бы передать другим свою информацию. Ну или словами... Что тоже требует реального действия, открывания и закрывания рта, вдоха и выдоха, манипуляции языком или моторики руки. Та-же жизнь.

Настрой живой компьютер - наш мозг иначе - при той-же реальности, информация будет иной.

Но будет ли иной структура информации? Разбиение на знаки?

Сомнительно.

Таким образом мир реальности это не то, что-бы непосредственно сама волновая среда распространения информации, но другой тип среды, как средство (форма) организации такого распространения ин-формации.

В таком контексте любопытно посмотреть новым взглядом на спор реалистов с идеалистами - одни - условно - темные, другие - условно - синие, когда эти два цвета - только два из 8 элементов квантового регистра. А жизнь-то, она полноцветная.

Продолжение следует.

Завтра всё-таки попытаюсь согласовать концептом две - столь разные - концепции: реальности и инреальности, другими словами - формации и информации. На том-же примере компьютерного видео повышенной четкости или даже - другого фильма, как человек видит жизнь. 

Но это завтра и речь вовсе не о видео.

Решение всё-таки есть и оно очень простое.

Опять, на примере компьютера.

Представлять графический файл (символической) таблицей пикселов - удобно пользователю компьютерной программы, но технически (реально), он получает на экран не такую таблицу, а высочастотный сигнал видеокарты, вызывающий на экране компьютера те или иные образы.

Сигнал разбит на участки - знаки, каждому пикселу экрана соответствует моделирующий его знак. Он содержит условный временной код - адрес пиксела, его место на экране и цвет. При этом у сигнала есть ещё один параметр - частота. 30 кадров в секунду.

Знаки прошиты в технологии воспроизведения файла на экране. Инженеры их просчитали и забыли. Технология работает, преообразует одну символическую реальность в другую, зачем профанам (программисту и пользователю) вникать в её тонкости?

А вот зачем. Она неэффективна. 

Идея в том, что-бы передавать видеокарте - только знаки, без промежуточных объектов. Это чисто инженерная задача.

Любой цвет RGB (которых стандартно 256x256x256=16777216 оттенков) записывается 4-мя знаками по 6 бит, 3 байта. На пиксел передаётся только один вариант цвета.

000000 000000 000000 000000

Первый знак - первое приближение цветового оттенка - 64 варианта, шаг каждого из RGB каналов через  64 единицы из 256-ти.

Второй знак - уточнение, шаг уже по 16 единиц.

Третий знак - большее уточнение, шаг по 4 единицы.

Чертвёртый знак - максимальное уточнение, шаг по 1 еднице.

Там где не требуется большая точность цветопередачи, можно ограничится меньшим числом знаков, сжать код для видеокарты. Пользователь может сам выбрать цветовое качество картинки (количество делений осей цвета).

Мы можем использовать для разных писелов экрана разное число знаков.

З байта информации о цвете пиксела - предел, там, где это оправдано -  мы можем ограничится меньшим числом байтов или даже бит. Это серьёзная экономия интернет-траффика.

Глаз человека различает около 100 градаций цвета (в среднем), и неравномерно для разных участков спектра, это по 2,56 единицы, если по 2, то знак цвета 2,5 байта, если по 4, то вообще можно ограничится 2-мя байтами вместо 3-х. Если по 16 единиц, то достаточно 1-го байта.

Сложно угадать во сколько раз можно сжать цвет писела, без заметной - определенным пользователем - потери качества.

Допустим, что вдвое, если так, то для передачи цвета одного пиксела потребуется 21 бит вместо 24-х (2,625 байт вместо 3-х, это сжатие потока информации на 12,5 процентов).

Адрес пиксела на экране сейчас прошит аппаратно, в частоте сигнала видеокарты. 

Продолжение следует