МГЕО "Наш дім - Манява" » Каталог статей » Типи екологічної інформації

Типи екологічної інформації

25.03.2017 / Коментарів: 0 / Категорія: / Добавив: Гість

Екоінформатика — це область, що формується, і реально в науці і практиці є лише її окремі структурні елементи, мало пов'язані один з одним. Необхідність же розвитку цього напряму ясно визначається вимогами сьогоднішнього дня.

Типізація інформації в загальному випадку можлива на основі визначення класу об'єкта, управління, мети управління, належності до відповідного функціонального блоку інформаційної системи, фор­ми збирання, передачі, зберігання і зображення. Цілком зрозуміло, що типізація враховує кількісний, семантичний і прагматичний ас­пекти інформації.

Найбільш загальні типологічні одиниці, прямо не пов'язані з еко­логічною інформацією, визначаються належністю інформації до пев­ного функціонального блоку інформаційної системи.

Можна виділити інформацію на стадії її збирання, на стадії пере­дачі, зберігання, обробки і зображення.

Інформацію, зібрану безпосередньо за допомогою яких-небудь вимірювальних засобів, можна визначити як первинну. її характерис­тики повністю залежать від технічних особливостей вимірювальних

засобів, від принципів організації вимірювань відповідно до цілей збирання інформації.

Своєю чергою, первинна інформація може бути за цілями поді­лена на такі типи: науково-пошукова, науково-режимна і практично­го призначення.

Особливість науково-пошукової інформації, що збирається за­звичай в рамках фундаментальних досліджень під нові, іноді дуже нечітко визначені гіпотези і цілі: вона майже завжди надмірна й ін­терактивна. Надмірність пов'язана з великою невизначеністю при постановці завдань, висока інтерактивність визначається необхід­ною швидкою зміною методів і методик спостережень, що забезпе­чує розширений науковий пошук.

Другий тип наукової інформації — науково-режимна інформа­ція — пов'язується з дослідженнями, в яких здійснюється верифіка­ція досить реалістичних гіпотез і теорій. Характерною її межею є достатньо чітке обґрунтування змінних, методів, об'ємів інформації, що збирається. Такого типу дослідження, як правило, проводяться за добре обґрунтованими програмами.

Специфічною рисою первинної інформації в практичній сфері діяльності є її жорстке підпорядкування певним народногосподарсь­ким завданням із максимальним здешевленням всієї процедури збирання. Вимірюються тільки ті змінні і в такому об'ємі, в якому це необхідно і достатньо для надійних практичних дій в даній предметній області.

Звичайно, майже як усюди, реальні множини, що належать до то­го або іншого типу інформації, є нечіткими, і завжди можна виділи­ти деякі перехідні ситуації.

Передача інформації в систему обробки може здійснюватися за допомогою найрізноманітніших носіїв. У простому випадку — це польові щоденники, журнали запису спостережень. У сучасному варіанті — це магнітні носії інформації, канали телекомунікацій та мережі Інтернету. При передачі наукової інформації майже завжди застосовується принцип часткового або повного дублювання каналів. Цим знижується ризик втрати унікальної інформації, який завжди іс­нує навіть у найдосконаліших носіях. При передачі практичної інфор­мації принцип дублювання застосовується в тих випадках, коли раз зібрана первинна інформація в разі втрати в принципі невідтворна.

Надійшовши в систему обробки, первинна інформація тим або іншим чином перетвориться. Найпростішим способом її перетво­рення, що завжди реалізується, є класифікація, мета якої полягає в упорядкуванні за деякими змінними всієї інформації і її стискування за рахунок зменшення числа змінних і їх грубого квантування, не­обхідного і достатнього для вирішення конкретних цілей. Простим типом класифікації є усереднення даних за деякими підмножинами спостережень і оцінки статистичних параметрів розподілів.

У загальному випадку завдання обробки екологічної інформації — виявлення в тій або іншій формі залежностей між змінними. Методи такого аналізу можуть застосовуватися найрізноманітніші, але мета в усіх випадках одна: здобуття емпіричних залежностей.

У всіх випадках обробки первинної інформації одержують вто­ринну інформацію, яка сама по собі бере участь в різних перетво­реннях і має самостійну науково-практичну цінність.

В інформаційних системах з одним блоком обробки інформації результати обробки можуть розглядатись як основа для ухвалення рішень. У складніших системах вторинна інформація надходить в наступні блоки обробки й аналізу.

Досить типовим варіантом є інтеграція вторинної інформації першого роду про деякі змінні з аналогічною або первинною інфор­мацією за іншими змінними. Наприклад, спряжений аналіз тематич­них карт за різними компонентами природи.

В іншому достатньо типовому варіанті здійснюється узагальнен­ня емпіричної вторинної інформації в теорію, дедуктивну за своєю природою. Ця операція здійснюється на основі верифікації наявних моделей або моделей, спеціально розроблених для даного об'єкта. В результаті таких операцій відбувається ще більше стискування інформації і надання їй форми елементарних дійсних висловів.

Отже, доцільно виділити вторинну інформацію другого роду. Якісно вона відрізняється від вторинної інформації першого роду — продукту прямої обробки наявних масивів даних. В одних випадках ця інформація пов'язується з вищим рівнем інтеграції змінних, а в іншому — з глибшим теоретичним узагальненням відносин.

Нарешті інформація переходить в блок підготовки її для кінцево­го споживача. Аналіз первинної інформації дозволив її максимально стиснути, надавши форми, зручної для використання. Аби скориста­тися результатами, необхідно знов перетворити її так, щоб з обме­женого числа елементарних висловів можна було отримати множи­ну можливих істинних складних висловів — наслідків. Така інфор­мація є вже результат роботи моделі або теорії з її мовою. Це інфор­мація, в якій не залишилося жодної невизначеності, а там, де неви­значеність існує, вона оцінена з позицій статистичних гіпотез або ризиків, є кінцевим продуктом локальної інформаційної системи і може бути визначена як третинна. Вона може використовуватись і для практичних рішень, і для синтезів вищих рівнів інтеграції тощо.

Остаточно всі типи інформації можуть бути визначені як знання. Первинна інформація являє собою множину більш-менш точно зіб­раних фактів і відповідає суто кількісному аспекту інформаційного процесу. Вторинна інформація наділяється певною семантикою, тре­тинна інформація з необхідною і можливою повнотою розкриває структуру мови і правила перетворень елементарних висловів (пра­вила виведення наслідків).

Кожен із розглянутих типів інформації має власну потенційну прагматичну цінність і підлягає незалежному зберіганню. При цьо­му мається на увазі, що на будь-якому рівні обробки інформацію, як первинну, так і вторинну, можна перетворювати скільки завгодно різними способами, і немає гарантії, що прийнятий спосіб є найкра­щим. З цих позицій первинна інформація має найвищу прагматичну цінність, оскільки тільки при її збереженні можливе постійне послі­довне вдосконалення методів отримання вторинної інформації і вза­галі відображення об'єкта управління в системі знань. Якщо збере­жена первинна інформація, то завжди можна дістати будь-яку іншу. Якщо вона загублена, то реконструкція і розвиток досліджень здебі­льшого неможливі.

Типи екологічної інформації можна розглядати на основі таких незалежних підстав:

       розглядаються відношення в просторі і/або в часі;

       за масштабами в просторі і/або в часі, в рамках яких розгля­даються відносини;

       за типами відношень;

       за провідним об' єктом—функцією;

       за найважливішим аргументом;

       за залежним аргументом;

       за множиною аргументів;

       за відображенням тільки прямих зв' язків або прямих і зворот­них зв'язків;

       за логічним обсягом функцій і аргументів.

Найважливішою умовою збирання первинної інформації є прин­цип синхронності спостережень змінних, масштаб яких виділяється як провідна підстава.

Найбільш типові два способи синхронізації: синхронізація спо­стережень в просторі і синхронізація спостережень у часі. Згідно із загальною теорією адекватне, сумісне зображення двох типів син­хронізації в єдиній вимірювальній системі неможливе. Поліпшення часової синхронізації неминуче спричиняє погіршення просторової за якістю або об'ємом інформації і навпаки.

Тип екологічної інформації, при якому відбувається синхроніза­ція спостережень за змінними в просторі, можна визначити як гео­графічний або, точніше, еколого-географічний; тип синхронізації за часом — як власне екологічний.

При синхронізації інформації в просторі зазвичай мають на увазі, що вона збирається в допустимо невеликому єдиному інтервалі ча­су, так само як при часовій синхронізації забезпечується допустимо невелика відмінність в розміщенні спостережень в просторі. У пер­шому випадку має бути «однорідним» час, у другому простір. В обох випадках мається на увазі топологічна однорідність об'єкта, тобто властивості елементів множини, що створює простір об'єкта, мають бути ізоморфними одна одній: за прийнятої точності вимірю­вання не відрізняється.

Реальні лінійні та часові масштаби синхронізації визначаються власними просторово-часовими відношеннями об'єкта і в окремому випадку для визначення цих масштабів потрібні спеціальні тестові дослідження. Тут масштаб задається власними властивостями об'єк­тів: у дерев він один, у трав інший. Проте масштаб може бути визначений і з погляду організації самого простору та часу. При цьому допускається, що в часі і просторі мають місце коливальні процеси з циклами різної тривалості та протяжності.

Коли йдеться про простір, то кажуть про локальний масштаб збирання інформації (зазвичай лінійні розміри системи спостережень мають порядок кількох кілометрів), субрегиональной, регіональний і глобальний.

Для часу в практиці застосовують поняття короткого екологічно­го часу, великого екологічного часу і тому подібне. Звичайно, це тільки вельми груба прагматична інтерпретація уявлень про просто­рово-часові масштаби. Реальний їхній спектр значно ширший і сам по собі є наочною областю екологічних досліджень й екологічної інформації. Поняття «локальний», «регіональний», «глобальний» дуже умовні і неточно типізують інформацію за просторовими мас­штабами. Те саме справедливе і для часових типів.

Важливим загальним принципом є певний зв'язок, або когерент­ність, між просторовими і часовими типами.

Так, наприклад, говорити про локальну просторову інформацію в еволюційному масштабі часу просто безглуздо, оскільки локальний масштаб у просторі просто нескінченно мала, багато разів зміщена точка в еволюційному масштабі часу. Справедливо і зворотне. Для багатьох реальних екологічних процесів, кажучи про глобальний масштаб змін, безглуздо розглядати такі часові масштаби, як добові, річні, десятирічні, а для деяких процесів і сто- і тисячолітні. Чим з меншою внутрішньою інерцією системи пов'язаний процес, тим менші часові масштаби змін зіставні з глобальним рівнем, чим більше інерційність, тим відповідно ці масштаби будуть більші.

Загалом зрозуміло, що коли йдеться про глобальні зміни клімату, то маються на увазі масштаби часу в кілька десятків років. Але якщо пов'язувати зі зміною клімату глобальні перетворення зональної структури рослинного або ґрунтового покриву, то йтися вже може про десятки тисяч, сотні тисяч і мільйони років.

Типологія екологічної інформації за об'єктами дослідження має автоматично відображати множину змінних. Кожна змінна може бути відображена, починаючи з найбільш високого загального рівня.

Звернемося до логічних побудов В. І. Вернадського. Його пер­шим логічним посиланням є твердження, що в найбільш спроще­ному вигляді земні оболонки — це відображення динамічної рівно­ваги незалежних змінних, таких як температура, тиск, фізичний стан і хімічний склад речовини тощо.

Другим посиланням є твердження, що всі емпірично встановлені земні оболонки (геосфери) можуть бути схарактеризовані такими змінними: термодинамічними (температура і тиск), фазовими (фізи­чний стан речовини — газоподібний, твердий і рідкий), хімічними (хімічний склад речовини).

Третє посилання зводиться до того, що в цій системі не врахо­вана ще одна незалежна змінна — жива речовина, що має абсолют­но автономне внутрішнє термодинамічне поле і внутрішні рівноваги всіх змінних, що і дає змогу виділити живу речовину, живі організ­ми як ще одну незалежну змінну.

Цілком зрозуміло, що взаємодія всіх змінних реалізується в по­тоці космічного і сонячного випромінювань (ще одна змінна) і в по­лі дії гравітаційних сил.

Визначення змінних дає, по суті, перший рівень класифікації можливих екологічних баз даних за об'єктами-функціями: біологіч­на екологічна база даних, геофізична екологічна база даних (термо­динамічні змінні, фазові стани), геохімічна екологічна база даних, екологічна база даних променевої енергії, екологічна база даних ко­смічного випромінювання.

Цілком зрозуміло, що можуть існувати й існують або формують­ся бази даних у кожній предметній області без визначення «екологіч­на». Але в них жодним чином не відбиті відносини компонентів. Так, наприклад, в кліматичних базах даних зберігаються відомості про тиск на планеті за різні інтервали часу, про температури, про опади, про хмарність тощо як за станціями, так і за прийнятою раст­ровою мережею, але в них немає відомостей про стан живої речо­вини або відомостей про газовий склад атмосфери і навпаки.

Звичайно, за певних умов ці бази даних можна об'єднати і дослід­жувати відносини. Проте таке об'єднання не може бути здійснене суто механічно: по-перше, потрібно синхронізувати спостереження за різними компонентами, по-друге, в об'єднаній базі даних потрібні далеко не всі змінні і їх відповідним чином потрібно відібрати, по-третє, сама синхронізація все-таки буде неминуче не ідеальна і прийнятна лише з деякими допущеннями. Так або інакше створення бази даних екологічного типу — цілком спеціальне завдання і в іде­алі вона має будуватися на основі реальних синхронізованих спо­стережень, про які поки лише йдеться.

Залежно від того, яку змінну ми визначаємо як функцію, а які змінні — як аргументи, визначається і тип екологічної інформації. Якщо ми визначаємо як функцію живу речовину, то аргументами стає геофізична і геохімічна інформація та інформація про промени­сту енергію. Якщо як функція розглядається клімат, то відповідно змінюються і об'єм, і зміст інформації.

Складається враження, що неважко — окрім суто технічних за­трат — зробити інформаційну систему рівнопотужною, наприклад, і за кліматичними змінними, і за біологічними, і за хімічними, до того ж так, аби вона однаково задовольняла відповідних фахівців. Проте теорія і практика показує, що універсалізм приводить або до вели­ких втрат, так що система не задовольняє практично нікого, або до гігантизму, неповороткості і до подальшої неминучої диференціації на підсистеми, що функціонально діють відносно незалежно.

Оскільки ядром екологічної інформації є жива речовина і люди­на, то подальшу її типізацію логічно вести саме за цими змінними.

Ієрархічна структура організації живої речовини на надорганіз-менному рівні виглядає таким чином:

       популяційний рівень (сукупність споріднених організмів на обмеженій території, здатних до тривалого самовідтворювання);

       рівень співтовариств (сукупність організмів різних видів, об'єднаних єдністю місця і часу та здатних до тривалого сумісного стійкого співіснування і відтворення);

       екосистемний, або біогеоценотичний, рівень (співтовариство у взаємодії з абіотичними, косними природними тілами, що є його власним (внутрішнім) середовищем).

Для кожного з цих рівнів правомірно говорити про об'єкти різно­го просторово-часового масштабу: на популяційному рівні — від локальних популяцій до сукупності популяцій, що утворюють вид відповідного організму, на рівні співтовариств — від конкретної, відносно однорідної сукупності організмів до біомів, на екосистем-ному рівні — від конкретної екосистеми з лінійними розмірами кон­кретного співтовариства до біосфери.

Відповідно екологічна інформація може збиратися на рівні попу­ляції, на рівні співтовариств, на рівні екосистем з урахуванням від­повідних аргументів — зовнішніх змінних. При цьому для рівня по­пуляції аргументом можуть бути відомості, що відображають стани співтовариств.

Простір ознак, спостережуваних на кожному рівні, і простір ар­гументів можуть суттєво різнитися.

Оскільки відношення і відповідно процес є найважливішим ат­рибутом екологічної інформації, то наступна незалежна змінна при її класифікації зв'язується з функціональною роллю живої речовини в біосфері: продуценти (автотрофи, хемоавтотрофи) і консументи (гетеротрофи 1, 2, 3 порядків, деструктори, редуценти).

Найкомпактніше подається інформація про автотрофи (рослини), сукупності яких добре спостережувані як ціле. Відомості про гете­ротрофи на рівні співтовариств надходять в основному через сукуп­ність частинних показників. Цей класифікаційний рівень екологіч­ної інформації диференціює її на рівні популяцій і співтовариств, але не поширюється на рівень екосистем. На рівні екосистем функ­ціональні типи організмів утворюють ознаковий простір.

Далі класифікація екологічної інформації будується на основі класифікації життєвих форм, яка іноді збігається з токсономічною класифікацією, наприклад:

1.  Автотрофи (вищі рослини (трав'янисті (..., ...), дерева (..., ...),
чагарники (..., ...), (нижчі рослини (...,...)).

2.   Гетеротрофи (фітофаги 1-го порядку (безхребетні, хребетні)) тощо.
Найменування життєвої форми на кожному рівні з відповідною

повнотою відображає відношення об'єкта до структури всієї систе­ми і відповідно — функціональне значення відповідної інформації.

В екологічну інформацію на рівні популяції і на рівні співтова­риств інформація про параметри середовища зазвичай включається за тими змінними і в тому об'ємі, який необхідний відповідно до загальної концепції для відображення відносин.

Так, автотрофним організмам притаманні такі показники, як сумар­ний прихід прямої і розсіяної фотосинтетично активної радіації, серед­ні температури, суми біологічно активних температур, середні екстре­мальні значення температур, середня амплітуда температур за певний період або дисперсія, вологість повітря (екстремальні значення) за пе­ріодами, сума опадів за періоди, показники радіаційного балансу і різ­ного типу індекси сухості, тобто всі ті змінні, які відповідно до гіпотези можуть впливати на стан і функціонування автотрофних організмів. Цілком зрозуміло, що такого роду інформація здебільшого є результа­том спеціального перетворення інформації, зібраної в рамках вузько-предметної інформаційної системи. Відповідно в більшості випадків аргументи зображаються через вторинну інформацію.

Якісно інша класифікація екологічної інформації на екосистем-ному рівні. Тут як частини системи розглядаються не тільки живі організми, а й абіотичні змінні, значення яких є функціями взаємодії живої речовини із зовнішніми змінними в потоці сонячної радіації.

Сама ж жива речовина за структурними показниками виступає як аргумент, а за функціональними (продукційний процес) — як функ­ція самої живої речовини та решти змінних.

Основні змінні, покладені в основу загальної класифікації еколо­гічної інформації — жива речовина, термодинамічні параметри, фа­зовий склад, хімічна речовина, — класифікуються за середовищами: атмосфера системи, гідросфера системи, ґрунт (кора вивітрювання при еволюційних масштабах часу), атмосфера ґрунту.

Відповідно термодинамічні змінні утворюють такі поєднання з середовищами: температура і тиск атмосфери, температура і тиск в гідросфері, температура і тиск в ґрунті, фазовий склад відповідно у перелічених середовищах, газовий склад в середовищах, хімічний склад відповідних фаз у середовищах тощо.

Комбінуючи змінні, можна визначати основний зміст інформації. Наприклад: термодинамічна змінна, рівень локальних екосистем, атмосфера, хімічний склад; рівень біосфери глобальний (атмосфера, газова фаза) тощо.

За домовленістю можна визначити місце у вислові для кожного типу понять:

перше місце: загальне найменування змінної;

друге місце: системний рівень;

третє місце: просторовий рівень (просторово-часовий);

четверте місце: середовище;

п 'яте місце: основна предметна область (функція).

Слід зазначити, що для рівня локальних екосистем зовнішні змінні за ступенем своєї генералізації відповідають їхнім внутріш­нім аналогам. При переході до рівня територіальних поєднань еко­систем зовнішні змінні мають бути зображені сумірними, більш уза­гальненими показниками, аж до біосфери. Сумірність має забезпе­чуватись і відмінностями в рівнях квантування змінних, і в їх прос­торово-часовій інтеграції.

Функції мають бути зображені в системі вимірювання з більшою детальністю і з більшим об'ємом інформації, ніж зовнішні змінні. В цілому ж внутрішні змінні верхнього ієрархічного просторово-часового рівня системи являють собою зовнішні змінні для систем того самого типу нижчого рівня: елементами біосфери є екосистеми субрегіонального або регіонального рівня, а змінні біосфери в ціло­му — їх аргументами. Зрештою тип інформації визначається за клю­човими словами, що ідентифікують відповідні змінні.

Цілком зрозуміло, що ЛЮДИНА як об'єктна область визначає особливий тип інформаційної системи. За деякими елементами зміс­ту інформація тут схожа з рівнем популяції, проте неминуче більш деталізована за медико-біологічними показниками.


Коментарі (0)

Коментувати

Додавати коментарі можуть тільки зареєстровані користувачі.
[ Регистрация | Вход ]
Молодіжна громадсько-екологічна організація "Наш дім - Манява"© 2003-2017/ All right reseved / Design by VWStudio /