Обработка информации
Публикация предназначена для творцов и созидателей «искусственного интеллекта».
И для тех, кто хочет понять принцип.
Кодирование информации мозгом
Наш мозг не хранит образы такими, какими мы их воспринимаем сознанием. Для того чтобы реализовать прямое хранение всей воспринимаемой информации, мозгу не хватило бы никаких ресурсов. Поэтому мозг совершает работу по извлечению из поступающей информации её сути. И эту суть сохраняет. Так ему легче справиться с реальностью. Дефицит ресурсов мозга привёл к кодированию информации. Кодирование стало основой абстрактного мышления и причиной того, что мы называем «разум». До появления разума человек обладал только рассудком, как все остальные животные.
Как мозг осуществляет кодирование информации?
Мы воспринимаем объект реальности. Видим его со всех сторон. Видим на разном расстоянии. Видим в движении. Трогаем. Нюхаем. Слышим звуки, которые он издаёт. Все ощущения от объекта ассоциируются друг с другом, сливаясь в единую нейронную конструкцию в пространстве психики человека. Все ощущения от объекта сливаются в образ объекта.
Если мы этому образу присвоим звуковой код, то этот образ сольётся в единый образ со своим кодом. Мы сможем произвольно вызвать в своём воображении образ с помощью кода образа. Код образа это слово. Нашу психику начинают кодировать с момента рождения. Кодирование продолжается на протяжении всей жизни. Воспринимаемые сознанием образы ставят в соответствие с их кодом, придуманным людьми задолго до нашего появления на свет. Люди создавали эти коды тысячи лет. В совместной жизни, деятельности, общении. Владение системой кодов позволяет управлять своим мышлением и мышлением другого человека целенаправленным образом. Вызывая с помощью кодов в воображении нужные образы в нужной последовательности.
Овладев кодами наиболее распространённых объектов, мозг начинает выделять в каждом объекте существенные черты. Происходит логическая операция, которая называется - анализ информации. Каждой существенной черте воспринимаемой реальности присваивается свой код. В дальнейшем, наше сознание воспринимает новую информацию в соответствии с результатами предыдущего кодирования. Теперь памяти не надо создавать новый образ объекта реальности. Сознание выделяет отличия и хранит только их. Экономятся ресурсы памяти. Сохраняется только главное и существенное.
Код образа представляет очень малую часть информации по сравнению с информационным размером самого образа. Общаясь друг с другом, люди передают друг другу не информацию о реальности, а коды той информации, которая уже есть в памяти у каждого. Из имеющихся образов создаётся новая псевдореальность. Вот причина, по которой общение словами имеет такую колоссальную ёмкость.
Сохранение информации вне мозга
Звуковая письменность. Человек произносит слова в виде последовательности звуков. Каждому звуку человек поставил в соответствие графический знак. Сущность графического знака - напоминание о звуке. Каждый знак связан ассоциативно со своим звуком. Слово, состоящее из последовательности знаков, служит напоминанием о последовательности звуков слова звучащего. А слово звучащее является кодом информации находящейся в памяти человека.
Звуковая письменность не содержит в себе истинной информации. Она является лишь последовательностью адресов, в которых находится истинная информация. Истинная информация находится в памяти каждого человека. Утратив содержимое образов психики, знаки слов потеряют свою ценность.
Ноты. Любой музыкальный инструмент это устройство, в котором реализован «образ» звука. Принцип точно такой же, как и в человеческой психике. Играя ноту, человек извлекает звук, соответствующий ноте. Нота - код звука, реализованного в инструменте.
Чтобы сохранить мелодию, состоящую из колоссально большого количества информации, достаточно записать на листе бумаги ноты, последовательность и длительность их звучания. А так же инструмент, в котором реализован образ звука, обозначенного знаком ноты. Запись мелодии в кодах будет содержать в миллионы раз меньше информации, чем истинная информация, содержащаяся в звучащей мелодии. Чтобы передать информацию от одного человека другому, достаточно передать очень ёмкий код мелодии.
Этот способ кодирования информации был изобретён человечеством тысячу лет назад. Сначала придумали двурядный нотный стан для запоминания церковных хоралов, затем четырёх и пяти рядный нотный стан для запоминания звуков инструментов. Хотя сущность этого явления могла быть не осознана изобретателем.
Генетический код. Такую же сущность как нота и буква имеет код генома. Геном не содержит информацию о строении взрослого организма. Геном содержит лишь информацию о последовательности и количестве химических реакций, которые происходят «запланированным» образом только в строго определённых условиях. Нужны необходимые органические вещества, вовремя и в требуемом количестве, и соответствующая необходимости температура. Сома это случайное следствие закономерной последовательности химических реакций, управляемых генами, собранными в геном. Информация, заложенная в геном, разворачивается в действительную реальность посредством материи. Информация, содержащаяся в генетическом коде, на много порядков меньше, чем информация, содержащаяся в развёрнутой форме - соме.
Книга. В книге не содержится истинная информация. В ней содержится лишь строгая последовательность кодов образов, которые уже существуют в вашей памяти. Они будут возникать в вашем воображении один за другим, в той последовательности, которую создал автор книги. Если структура образов и соответствующих им кодов в вашей памяти такая же, как у автора книги, то в вашем воображении образы должны соединиться в такое же представление о действительной реальности, которое вкладывал в них автор книги.
Сжатие информации
Информация о звуке и изображении, созданная искусственными органами чувств, подвергается сжатию. Сжатие информации похоже по форме на кодирование информации. Но суть у них разная.
Из имеющейся информации о полезном сигнале, в форме непрерывно изменяющегося во времени напряжения (Вольт), берут для сохранения только некоторые части. Эти части берутся с таким интервалом времени, чтобы не утратить информацию о частоте изменения напряжения. Такой приём позволяет существенно уменьшить количество сохраняемой информации без утраты её воздействия на психику человека. Информация сжимается. Но, тем не менее, она остаётся информацией сама по себе. Кодом не является.
Алгоритм создания из информации - кода и образа
Кодирование информации о звуке
Исходная причина. Я поставил перед собой задачу «Создать способ кодирования звука и изображения в электронном виде в очень ёмкой форме. Использовать принцип кодирования, который природа реализовала в геноме, создающем сому». Необходимо найти способ сворачивать информацию в очень ёмкий код. Хранить и передавать только код. Процесс разворачивания кода в информацию производить с помощью вычислителя и специальной программы.
Долгое время не знал, как начать работу. Однажды, приснился сон, в котором с потрясающей ясностью увидел принцип кодирования информации. Когда проснулся, то, к величайшему разочарованию, понял, что ничего не помню, кроме факта самого сна. Опять столкнулся со способностями мозга, которыми не распоряжаюсь сознательными, волевыми усилиями. Потребовалось несколько месяцев интеллектуальных усилий, чтобы логическим путём восстановить утерянное знание.
Сущность идеи кодирования звука. Для создания информации о звуке необходимо создать специальное аппаратное устройство. Устройство, которое будет создавать код звука в реальном времени на основании электрического сигнала от микрофона. А уже сам код звука будет сохраняться и передаваться традиционными способами. Устройство, реализующее коды, ставит в соответствие каждому коду его звук. Синтезированный звук воспроизводится традиционным способом. Итак, передаются только коды. В них содержится адрес устройства, хранящего реальный звук. Экономия передаваемой информации должна происходить вследствие большей ёмкости кодов по сравнению с реальными звуками.
Оценка ёмкости информации кода звука. Произвёл анализ ёмкости кода для звуков музыки. И разочаровался. Код звука музыки содержал информации в 2500 раз больше, чем звук музыки в современном электронном формате записи. Продолжать работу, преследуя цель более ёмкой передачи и хранения информации, смысла не было. Но, неожиданно, появился новый смысл.
Возможности кодированной информации о звуке. Я закодирую речь человека с помощью кодов звуков. Чтобы их декодировать, необходимо создать программу. В ней, поставить соответствие между кодом звука и реальным звуком. На этом этапе появляется техническая возможность подменить программу. Поставить программу голоса одного человека, под коды звуков другого человека. Результат - человек будет говорить слова чужим голосом! Значит, эта программа позволит изменять голос человека любым желаемым образом.
Информация о голосе человека в форме кодов, имеет ещё одно важное преимущество по сравнению с обычной формой сигнала. Эту информацию можно подвергнуть анализу и выделить из звуков - слова, в соответствии со словарём языка. Программа сможет перевести речь в текст. Человек сможет начитывать текст, а не набирать его пальцами. Компьютер будет понимать речь, человек сможет управлять компьютером с помощью речи.
Можно решить и обратную задачу. Текст - преобразовать в речь. Для этого создаётся программа-код человеческого голоса и его манеры говорить. Этот процесс будет происходить под управлением специальных программ автоматически. Имея текст и программу-код человеческого голоса и речи, компьютер сможет говорить с человеком его же голосом. Или любым другим голосом, по выбору.
Возможность словами управлять работой компьютера и возможность компьютера воздействовать на человека словами это, по сути, «речевой интерфейс». Речевой интерфейс - новый инструмент могущества человеческой души. Способ связи человека с компьютером.
Станет возможен перевод человеческой речи с одного языка на любой другой. Голосом и манерами говорящего. Сначала создается программа-код голоса говорящего. Создаётся код его речи. Код анализируется в соответствии со словарём языка. Голос переводится в текст. Текст переводится на искусственный язык-клише. Из языка-клише производится перевод слова на любой государственный язык. Другому языку ставится в соответствие программа-код говорящего человека. Все эти процессы происходят в реальном времени. Человек говорит на одном языке. Сотни людей слушают его одновременно на сотнях различных языков. Слушают голосом говорящего или каждый, своим собственным голосом.
Применить такую программу можно для коррекции голоса певца. Певец управляет посредством своего голоса работой компьютерной программы. Компьютерная программа заново синтезирует голос певца в строгом соответствии с заранее созданным «образом голоса». Певец сможет петь в более широком диапазоне частот. Свобода для выражения чувств певца не будет ограничена его врождёнными голосовыми пределами. Каждый сможет создать такой искусственный голос, который необходим для воспроизведения задуманного образа и чувств. Программа сможет заменить голос одного певца на голос любого другого певца. Появится возможность отделить голоса двух людей, говорящих одновременно, друг от друга. Появится возможность отделить голос человека от музыки фона или любых шумов.
Появится возможность создавать голосовые книжки. Человек выбирает одну из предлагаемых «голосовых личностей», созданную специально. Реальных людей, или искусственно синтезированную. Ставит ей в соответствие текст. «Голосовая личность», читает любой текст, как живая личность.
Алгоритм кодирования звука.
Устройство для преобразования механического звука в код звука основано на принципе, аналогичном принципу работы головного мозга человека.
Весь частотный диапазон, который воспринимает человеческое ухо (16÷16`384Гц) разбивается на большое число очень маленьких интервалов. Внутри каждого частотного интервала происходит упрощение. Незначительно изменяющаяся частота звука заменяется звуком с постоянной частотой. Интервал должен быть настолько мал, чтобы человеческое сознание не было способно ощутить разницу в частоте звука начала и конца интервала.
Наш мозг воспринимает громкость звука по логарифмическому закону. Предполагаю, что и частоту он воспринимает тоже по логарифмическому закону. Значит, частотный диапазон, воспринимаемых звуков следует разбивать нелинейно. Каждое удвоение частоты разбивается, например, на 1000 интервалов. Таких периодов удвоений частоты будет всего 9 (16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 8192, 16384 Гц, геометрическая прогрессия). Частотных диапазонов будет всего 9×1000=9000. Каждому диапазону присваивается свой код (адрес). По этому адресу находится реальное звучание частоты середины каждого диапазона, реализованное аппаратно.
Теперь надо создать аппаратное устройство, состоящее из 9000 фильтров частот. Каждый фильтр производит оценку одного и того же звука в реальном времени на предмет соответствия частоты звука и частоты фильтра. На выходе он синтезирует свой код. «1» - если такая частота есть. «0» - если такой частоты нет. Код генерируется со своей частотой для каждого из 9000 интервалов. Частота генерирования кода равна частоте середины каждого интервала.
Результат работы частотных фильтров - реальный аналоговый звук преобразован в код звука. Информация о звуке приобретает вид кода частоты, времени когда она есть, и её величины (громкость частоты).
Если звуков нет вообще, то информация о звуке будет занимать очень мало бит памяти. Чем больше частот в звуке, тем больше бит информации занимает код звуков. Чем выше частота, тем больше бит памяти занимает код звука.
Посредством устройства кодирования звука, звук делается цифровой информацией, имеющей структуру. С этой структурой появляется возможность совершать логические операции. Обрабатывать в соответствии с программами. Производить анализ и синтез информации. То есть делать то, что делает с информацией человеческий мозг.
Алгоритм декодирования звука. Обратная задача. Синтез реального звука из кодов его частот. Нужна такая же матрица из 9000 одинаковых устройств. Когда на вход устройства подаётся «1», он выдаёт на выходе соответствующую себе частоту. Все частоты на выходе устройств суммируются. Получается реальный звук.
Каждый частотный диапазон должен создавать код с периодичностью своей частоты. Чем выше частота, тем больше кодов необходимо создавать в секунду. Оценка емкости информации кода звука: 98 МБ/сек. Но это предел и верен только для «белого шума». В реальном звуке отсутствует подавляющее число частот. Они не всегда есть во времени. Высоких частот, которые занимают подавляющее количество информации, в реальном звуке голоса почти нет. Поэтому, реальная емкость звука в кодах частот будет в тысячи раз меньше.
Коды частоты.
Код каждой частоты состоит из нескольких независимых друг от друга атрибутов:
- Адрес частоты. Это адрес частотного фильтра в матрице частотных фильтров.
- Адрес времени. Это время, когда появилась амплитуда данной частоты и время, когда данная амплитуда частоты закончилось (или длительность).
- Адрес амплитуды. Это величина амплитуды частоты в указанном промежутке времени. В форме кода амплитуды.
Все точки звуковой матрицы имеют свой уникальный адрес. Если звук в точке есть, то кодирующее устройство генерирует код её амплитуды, коды времени появления и времени исчезновения. Информация о звуке это файлы кодов звуков каждой точки. Компьютер реализует звук каждой точки на исполнительном устройстве (динамике) в соответствии с информацией, заложенной в каждую точку. Все файлы являются автономными и независимыми друг от друга кодами.
Коды звуковых объектов. Это извлечение информации о мелодии и голосах.
Если код частоты звука длительное время остаётся неизменным, значит это часть одного звукового объекта. Если существуют другие коды частот, совпадающие во времени друг с другом, значит, есть вероятность, что все они являются одним звуковым объектом. Если часть одного звукового объекта существуют то вместе, то порознь во времени, значит, это части разных звуковых объектов. Их можно разделить на два объекта. Если амплитуда разных частот изменяется синхронно, значит, есть общая причина. Эта причина является атрибутом объекта, способом его звукового движения - мелодией.
Таким путём коды частот можно преобразовать в коды звуковых объектов. В дальнейшем хранить не коды частот, а коды звуковых объектов. Эта форма записи будет более компактной. Коды объектов всегда можно преобразовать в коды частот по однозначному алгоритму. Информация не теряется.
Кодам звуковых объектов можно поставить в соответствие визуальный аналог, соответствующий по структуре сущности звукового объекта. Тогда появится возможность увидеть глазами структуру музыкального произведения. Написание новой музыки будет осуществляться визуально, в соответствии с желаемыми формами изображений звуковых объектов. Затем можно прослушать то, что получилось в форме реального звучания.
Кодирование звука и выделение из кодов частот кодов звуковых объектов это путь в направлении создания самостоятельного разумного духа в пространстве искусственной души. Компьютер обретёт способность находить в музыкальных произведениях сходные звуковые объекты, разделять их и компоновать в новые.
Кодирование информации изображения.
Осознание технической возможности осуществить кодирование звука, приводит к мысли о возможности и необходимости кодирования изображения. Создание кодов информации об изображении позволит разделить цельное изображение на самостоятельные компоненты - образы.
Появится возможность изменять любые из компонентов независимо друг от друга. Синтезировать из любых компонентов новое изображение. Поиск в видеопродукции схожих объектов. Этой способностью будет обладать компьютер. Это та способность, которой обладает человеческий мозг. Способность создать из изображения образ. Способность создать из готовых образов новую виртуальную реальность. Такая способность - способность к творчеству, является основой для мышления души с искусственным вместилищем.
Как совершить кодирование изображения?
Необходимо создать матрицу одинаковых светочувствительных элементов. Направить на матрицу элементов световое изображение с помощью линзы. Каждый светочувствительный элемент создаёт код, аналогично тому, как это делает частотный фильтр для звука. Если заданная частота света в сигнале есть, то элемент создаёт код «1», а так же код интенсивности сигнала в логарифмической шкале. Если сигнала данной частоты нет, создаётся код «0».
Природа удовлетворилась всего четырьмя типами светочувствительных элементов. Красный, зелёный, синий, и такой, который создаёт восприятие в сумерках. Каждый светочувствительный элемент является четверным. Таким образом, человеческое восприятие цветов - реконструкция мозгом образа изображения по трём выборкам!!! Реальный мир цветов не такой!!! И мы не знаем, какой он.
Подражая мозгу, можно создать такую же матрицу, всего из трёх типов светочувствительных элементов. Но потенциально, человек может создать матрицу из гораздо большего числа светочувствительных элементов. Каждая светочувствительная точка матрицы может содержать, например, 1000 элементов светочувствительных к фотонам всего спектра электромагнитных волн. Такой орган чувств человеческой душе не нужен. Но он может быть нужен искусственной душе. Чем совершеннее органы чувств, тем совершеннее душа. Тем совершеннее мышление. Тем совершеннее информационный организм.
Количество светочувствительных точек в матрице каждого глаза человека - 100 миллионов штук. Современный мне цифровой фотоаппарат содержит 10 млн. штук. То есть возможности искусственных органов чувств, приближаются к возможностям врождённых органов чувств человека. Частота создания кода изображения равна α-ритму человеческого мозга, то есть 16 раз в секунду.
Возможности кодированной информации изображения. Создание кода изображения откроет такие же возможности в обработке изображения, какие откроет кодирование звука.
Станет возможным выделять из динамичного изображения образ цельных его компонентов. Например, образ человека и образ фона. Теперь, можно заменить образ человека на другой, оставив закон его движения. Искусство кино изменится радикально. Актёры смогут играть в пижамах и непричёсанные, с хриплыми голосами. Программа будет заменять фон, образ актёра и его голос на другие, синтезированные специально. Игра актёров нужна лишь для того, чтобы наиболее простым способом управлять работой компьютерных программ.
Изображение и звук перестанут быть доказательством истины. Их компьютерный монтаж не будет отличаться от истинного изображения.
Старые видеозаписи с сильно испорченным изображением могут быть улучшены компьютерными программами в реальном времени. Программа воссоздаёт образ фона по самым качественным изображениям разных кадров. Программа строит виртуальный образ фона. Теперь, этот образ можно рассмотреть по собственному желанию зрителя, отдельно от объектов, которые были перед ним на видеозаписи. То же самое можно сделать с изображениями людей. Создав по изображению человека его виртуальный образ, можно использовать этот образ в дальнейшем. Заменять образ актёра на любой из синтезированных, виртуальный образ персонажа.
Отделение визуальных объектов друг от друга является необходимым условием создания виртуальной реальности в пространстве технического устройства.
Оценка ёмкости информации кода изображения: Для записи кода одной светочувствительной точки понадобится 48 бит информации.
- Для телевизионного изображения: 6байт×25Гц×720×576точек×3шт=186Мб/сек. Изображение длительностью в 60 минут займёт 670 Гб памяти.
- Для «глаза» человека: 6 байт × 16 Гц × 100’000’000 шт × 3 шт = 28,8 Гб/сек. Изображение длительностью в 60 минут займёт 103,68 Тб памяти (103 680`000 000 000 байт).
Для обработки таких больших массивов информации не хватит производительности современных компьютеров. Нужны новые компьютеры.
Эти цифры являются предельными и верны для кодов, которые ещё не подверглись обработке. Существует множество точек, информация в которых одинакова и не изменяется во времени очень долго. Её достаточно указать один раз. Чем меньше изменений происходит в изображении, тем меньше информации требуется для его кодирования. Реальное изображение будет содержать в тысячи раз меньше информации, относительно предельного случая. Изображение, обработанное программами по выделению образов и закона их изменения, может содержать информации ещё меньше. Меньше чем современная видеозапись такой же длительности. Сжатие информации об изображении позволит существенно повысить разрешение телевизионных экранов. Улучшить качество изображения до идеального соответствия возможностям восприятия человеческого глаза.
Коды точек изображения.
Код изображения это название каждой точки изображения. Каждая точка изображения имеет название из несколько независимых друг от друга атрибутов:
- Адрес точки. Это её координата на светочувствительной двухмерной матрице. Это номер её строки и номер её столбца.
- Адрес времени. Это время, когда изображение точки началось и время, когда изображение точки закончилось (или длительность).
- Адрес яркости. Это величина яркости точки в указанном промежутке времени.
Все точки матрицы имеют свой уникальный адрес. Если изображение на точке есть, то кодирующее устройство генерирует код её яркости, коды времени появления и времени исчезновения. Информация об изображении это файлы кодов изображения каждой точки. Компьютер реализует изображение каждой точки на экране в соответствии с информацией, заложенной в каждую точку. Все файлы являются автономными и независимыми друг от друга кодами.
Коды объектов. Это извлечение информации об объекте.
Если код точки длительное время не изменяется, значит, есть вероятность, что эта точка представляет изображение одного объекта. Все соседние точки, имеющие одинаковую длительность - являются одним объектом. Таким образом, информация об объекте заключена не в яркости точек, а в одинаковой длительности их существования - в координате времени. Теперь есть возможность сформировать код объекта по кодам совпадающего времени. Если объект перемещается относительно фона, то все его точки изменяют координату синхронно. Значит, можно задать закон перемещения одной из его точек. Сформировать код перемещения объекта. Если объект вращается, можно задать закон его вращения по закону движения нескольких его точек. Это будет код его вращения. Если объект удаляется, его крайние точки сближаются. Можно задать закон их сближения. Это будет код удаления-приближения объекта.
Код объекта:
- Код времени.
- Код движения:
- код перемещения
- код вращения
- код удаления-приближения.
Код объекта формируется на базе кода времени и кода движения. Сформировав коды объекта, можно отказаться от первоначальных кодов точек. В дальнейшем хранить и использовать только коды объектов. Они требуют на порядки меньше информации для своего сохранения.
Коды разных объектов независимы друг от друга.
Кодирование информации других источников
По принципам кодирования звука и изображения можно закодировать любую информацию от искусственных органов чувств. В виде кодов она будет доступна для логических операций с ней - анализа и синтеза.
Кодирование информации это основа для появления автономных информационных объектов в виртуальном пространстве созданном техникой. Сущность таких объектов - дух природы, информационная копия объектов действительной реальности.
Кодирование информации - основа мышления искусственной души.
Выдержка из "Эссе Материальность", глава-08 "Техника". http://essay-materiality.wix.com/evgeniy