Станислав Янковский
1. Общее понятие информации
Слово«информация» известно в наше время каждому. Между тем вошло оно впостоянное употребление не так давно, в середине двадцатого века, с подачиКлода Шеннона. Он ввел этот термин в узком техническом смысле, применительно ктеории связи или передачи кодов (которая получила название «Теорияинформации»). Почти одновременно с ним Норберт Винер обосновал необходимостьподхода к «Информации» как к общему явлению, имеющему значение длясуществования природы, человека и общества. С течением времени наполнение этоготермина получало все более широкий и глубокий смысл. Это происходилопараллельно тому, как нарастала необходимость осознанной организации процессовдвижения и обработки того, что имеет общее название «Информация».Между тем само понятие «Информации» до сих пор во многом остаетсяинтуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отрасляхчеловеческой деятельности. Представляется, что настало время вернуться квинеровскому подходу и рассмотреть обмен «Информацией» в целом какглобальное явление. Только таким путем можно выявить его общие свойства изакономерности, знание которых может оказаться полезным в изучении и построениикаждой конкретной реализации этого явления.
Преждевсего, необходимо сформулировать наиболее общее определение понятия«Информация». Общее, значит относящееся ко всем его проявлениям,которые мы будем рассматривать как обладающие одной общезначимой сущностью. Дляэтого выделим такое свойство, которое являлось бы необходимым и достаточнымпризнаком, по которому мы будем определять, относится ли то или иное явление кпроявлению понятия «Информации».
Начнемс того, что построим самую простую схему из трех понятий: «Объект»,«Среда» и «Взаимодействие». «Объект» — это нечтоустойчивое во времени и ограниченное в пространстве интересующее нас как единоецелое. «Среда» — это множество всех других потенциальных«Объектов» интересующих нас только с точки зрения их влияния насостоянии выделенного «Объекта» и обратного влияния«Объекта» на их состояния. «Взаимодействие» — эторастянутый во времени процесс взаимозависимого изменения параметров состояния«Объекта» и «Среды». Эта схема является замкнутой в томсмысле, что «Среда» включает в себя все потенциальные«Объекты» способные влиять на состояние выделенного«Объекта». Далее мы не будем брать в кавычки приведенные понятия.
Вприроде существует два фундаментальных вида взаимодействия: обмен веществом иэнергией. Фундаментальность этих видов взаимодействия заключается в том, чтовсе прочие взаимодействия происходят только через их посредство. Эти видывзаимодействия подчиняются закону сохранения. Сколько вещества и энергии одинобъект передал другому, столько тот и получил, и наоборот. Потери, происходящиепри передаче, не рассматриваются, ибо потери вещества и энергии в замкнутойсреде не возможны и то, что называют потерями, является отдельными актамивзаимодействия с другими объектами той же среды. Среда замкнута именно в томсмысле, что все взаимодействия происходят только внутри ее.
Энергетическоеи вещественное взаимодействие объектов является симметричным, т.е. сколько одинотдал столько же другой получил. Переходы между веществом и энергией не влияютна общий баланс, поскольку действуют законы сохранения константы ихсоотношения. Так же не влияет на общий баланс разрушение объекта в результатетаких взаимодействий, так как опять же сохраняется сумма констант соотношения веществаи энергии, образовавшихся в результате разрушения частей (новых объектов).
Примемза аксиому, что на основе комбинации фундаментальных взаимодействий, междуобъектами может происходить взаимодействие более высокого порядка, при которомот одного к другому переходит некоторая субстанция и при этом потери одного несовпадают с приобретением другого. Такое взаимодействие являетсянесимметричным. В предельном случае несимметричного взаимодействия при передачесубстанции между объектами один из них ее приобретает, а другой не теряет.Изменение количества энергии и вещества при этом естественно, будут иметьместо, поскольку данный акт взаимодействия имеет в своей основе комбинациюфундаментальных видов взаимодействия обеспечивающих перенос субстанции.
Теперьсформулируем само определение понятия Информации, которое позволит нам подойтик изучению и систематизации принципов заключенных во всех формах данногоявления.
Любоевзаимодействие между объектами, в процессе которого один приобретает некоторуюсубстанцию, а другой ее не теряет называется информационным взаимодействием.При этом передаваемая субстанция называется Информацией.
Изэтого определения следует два наиболее общих свойства Информации. Первое — Информация не может существовать вне взаимодействия объектов. Второе — Информация не теряется ни одним из них в процессе этого взаимодействия.Собственно, основным понятием является ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС. Сама жеИнформация является концентрированным выражением состояния этого процесса нанекотором условно завершенном его этапе. Информация появляется во времявзаимодействия и исчезает вместе с ним. При этом отрезок времени междупередачей и приемом информации всегда больше нуля и меньше бесконечности.
2. Эволюция информационных процессов
Рассмотримтеперь возможное развитие информационного взаимодействия объекта со средой взависимости от уровня развития самого объекта.
2.1. Неживые формы
Всеобъекты в природе состоят из элементарных частиц, объединенных в более илименее сложные структуры. Поэтому все взаимодействия между объектами сводятся квзаимодействию элементарных частиц и происходят по законам физики микромира.Эти элементарные взаимодействия полностью симметричны. Собственно именно этиэлементарные взаимодействия и приводят к образованию разнообразных более илименее устойчивых структур на основе элементарных частиц. Эти структуры сопределенного уровня устойчивости уже могут рассматриваться как самостоятельныеобъекты.
Взаимодействияэтих объектов между собой складывается из большого числа взаимодействийсоставляющих их частиц. Свойства этих суммарных взаимодействий определяетсясовокупностью свойств составляющих их частиц и той структуры, в которую ониобъединены.
Можносказать, что та часть взаимодействий частиц, которая служит для поддержания устойчивостиобъекта как структуры, определяет его как «вещь в себе». Другаячасть, которая проявляется во взаимодействиях объекта в целом с другимиобъектами, определяет его как «вещь для других». Законывзаимодействия объектов вытекают, таким образом, из законов взаимодействий ихчастиц, но чем больше частиц, чем разнообразнее они и чем сложнее ихвзаимодействие в структуре объекта, тем сложнее выводятся законы общеговзаимодействия из частных. При этом все большую роль играют статистическиезаконы больших чисел, обеспечивающие возрастание устойчивости законоввзаимодействия объектов в целом и с определенного уровня устойчивости этизаконы уже можно рассматривать как самостоятельные не учитывающие законыкаждого отдельного частичного взаимодействия. Так из законов взаимодействияэлементарных частиц возникают законы взаимодействия атомов, молекул и т.д. доизвестных нам законов макромира и социальных законов. Законы взаимодействияобъектов более высокого уровня строятся на основе интеграции законов взаимодействиясоставляющих их объектов более низкого уровня. Кстати, одной из причиннеустойчивости законов социального взаимодействия является недостаточно большоеколичество элементов составляющих взаимодействующие социумы. Социальные законыв значительной мере зависят от конкретных наборов свойств отдельных членовсоциумов, которые сами являются уже достаточно сложными объектами. Повышениеуровня сложности объектов всегда связано с тенденцией уменьшения степени ихподобия друг другу. Законы больших чисел действуют для них со все болеевозрастающей погрешностью.
Сформулированноепредставление о законах мироздания не подтверждает и не опровергаетсуществование Бога, поскольку оно отвечает на вопрос «как?», а не навопрос «почему?».
Обратимсяопять к несимметричным взаимодействиям между объектами и конкретно кинформационным. Еще раз напомним, что таковые возможны только как комплекссимметричных взаимодействий, в результате комбинации которых выделяется всамостоятельную единицу некая субстанция называемая нами информацией. Мы будемрассматривать свойства этой субстанции, переходя от простых видовинформационных взаимодействий к более сложным.
Простейшиевиды информационного взаимодействия можно выделить уже в неживой природе.Таковым, например, является каталитическое взаимодействие. Оно состоит в том,что один объект называемый катализатором изменяет скорость протеканияхимической реакции между группой других объектов называемых реагентами, послечего сам катализатор остается неизменным по всем своим свойствам. Этот процессможно представить как примитивное информационное взаимодействие междукатализатором и реагентами состоящее в том, что последние получают от первогонекую информацию, которую они реализуют в виде изменения их собственноговзаимодействия.
Этотпримитивный вид информационного взаимодействия интересен тем, что с однойстороны он представляет собой не слишком сложный комплекс симметричныхвзаимодействий и сравнительно легко может быть выведен из них. Например, этовзаимодействие может состоять из простой последовательности симметричныхвзаимодействий между катализатором и отдельными реагентами, в ходе которых онперераспределяет между ними вещество и энергию и тем самым организуетвзаимодействие между ними, оставаясь в итоге в своем прежнем состоянии. С другойстороны в этом взаимодействии уже проявляются в примитивном виде присущиеинформационному взаимодействию основные факторы.
Первое.Информационное взаимодействие имеет в своей основе комплекс симметричныхвзаимодействий и таким образом информация между объектами переносится с помощьюобмена веществом или энергией.
Формывещества или энергии, с помощью которых переносится Информация будем называтьинформационными кодами или кратко — кодами.
Второе.Информационное взаимодействие может происходить только при определенномвзаимном соответствии свойств объектов. Так в каждом каталитическомвзаимодействии могут участвовать только объекты, обладающие необходимым длянего набором свойств. Восприятие Информации на основе получаемых кодовопределяется через возможность ее реализации в соответствии со свойствамипринимающего объекта. От его свойств зависит в конечном итоге то, какуюинформацию он принимает, получая конкретный набор кодов.
Комплекссвойств объекта позволяющих ему воспринимать получаемые коды как некоторуюинформацию будем называть аппаратом интерпретации информационных кодов иликратко — аппаратом интерпретации.
Третье.Информация реализуется в принимающем объекте через связанное с ней определенноеизменение его состояния (внутренних или внешних свойств). Причем это изменениевозможно и без получения информации, но при этом оно будет менее вероятным.Информация способствует переходу принимающего ее объекта в одно из потенциальноприсущих ему состояний, т.е. является сообразной его свойствам. В рассмотренномпростейшем случае сообразность информации принимающему объекту в значительноймере определяется самим наличием у него аппарата интерпретации, поскольку и тои другое основывается на одних и тех же свойствах объекта. Тем не менее,рискнем здесь развить утверждение о сообразности и сформулировать его усиление.
Вшироком смысле можно сказать, что информация принимаемая объектом необходимоявляется для него целесообразной.
Итак,на простейшем примере информационного взаимодействия мы показали три основных фактора,необходимых для его протекания. Это наличие кодов переносящих информацию,наличие аппарата интерпретации этих кодов у принимающего объекта и, наконец,обязательная целесообразность информации для принимающего объекта. Можносказать, что информационное взаимодействие, это один из видов взаимодействий,связанных с переходом от объективного к субъективному. Это взаимодействия снезависимо существующими от объекта явлениями, в которых он участвует как«вещь для других», но результат которых воспринимается им как«вещью в себе». Постараемся теперь проследить развитие этих факторови свойств информационного обмена по мере усложнения участвующих в нем объектови видов их взаимодействия.
2.2. Простейшие формы жизни
Первымусловием, отличающим живую форму от неживой, является наличие у нее возможностивоспроизведения других форм, которые будут подобны ей самой по внутреннемустроению и по видам взаимодействия с внешней средой. Для реализации этойвозможности живая форма получает из внешней среды вещество и энергию ипреобразовывает их внутри себя, создавая копии своих элементов и организуя их вструктуру, где они будут взаимодействовать между собой так же, как онивзаимодействовали в исходной форме. Эти действия означают постоянное изменениевнутреннего состояния живой формы, при сохранении свойств ее взаимодействия свнешней средой. Кстати наличие постоянных внутренних изменений являетсяосновной причиной того, что живая форма в каждый следующий момент отличается отсебя в предыдущем моменте и, в конце концов, ее свойства настолько изменяются,что она перестает существовать как таковая и происходит ее разрушение. Живыеформы не столь долговечны, как неживые, в которых внутренние измененияобусловлены напрямую симметричными взаимодействиями с внешней средой.
Возьмемза объект простейшую живую форму — вирус. Его взаимодействие со средой обитаниясводится к питанию (потреблению вещества), потреблению энергии, выделениюотходов (в виде вещества и энергии), размножению (построению своей копии) иумиранию (распад на отдельные химические молекулы).
Вируссостоит из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, которыепредотвращают распад друг друга. В этом состоит основное назначение ихвнутреннего взаимодействия. Нуклеиновая кислота играет главную роль в воспроизведениидругого такого же вируса при наличии соответствующих условий внешней среды.
Намизвестны вирусы, воспроизводящиеся только в среде живых клеток. Это не значит,что их не может существовать в других средах. Более того, вирус как болеепростая форма, нежели живая клетка должен был возникнуть как вид еще допоявления одноклеточной формы жизни.
Механизмвоспроизведения вирусов сводится к тому, что он, попадая в определенную среду,изменяет комплекс происходящих между ее объектами химических взаимодействийтаким образом, что в их результате происходит синтез зрелых вирусных частиц — вирионов, из которых в определенных условиях образуются другие такие же вирусы.Этот вид взаимодействие вируса со средой подобен каталитическомувзаимодействию, но имеет более высокий уровень сложности. Реагентами этоговзаимодействия являются уже не простые химические молекулы, а более сложныевысокомолекулярные соединения. Кодами, переносящими информацию, служат уже непростые физические объекты и элементарные энергетические влияния, а значительноболее сложные по составу и структуре их комплексы. Действие аппаратаинтерпретации кодов основано здесь на столь сложных комплексах действийхимических законов, что часто уже не представляется возможным вывести строгуюзависимость одного от другого. В этом взаимодействии уже начинают проявлятьсябиологические законы как более высокие по уровню сложности, нежели химические.
Принципцелесообразности информации по-прежнему имеет место в том смысле, что всясовокупность реакций ведущих к появлению нового вируса могла бы произойти и безучастия такого же вируса, но стечение нужного комплекса обстоятельств для этогособытия гораздо менее вероятно чем для реагентов каталитическоговзаимодействия, то есть, может проявиться гораздо реже. Но видимо все-таки этослучается. Среда высокомолекулярных соединений сама производит время от временисвоих новых вирусов.
Информационноевзаимодействие вируса со средой имеет еще одну принципиальную особенность,качественно отличающую его от каталитического взаимодействия. В последнемслучае результат реакции не имеет никакого отношения к катализатору. Результатже информационного воздействия вируса на среду значим для вируса, посколькуобеспечивает поддержание его существования как вида. Здесь уже, хотя и в самомпримитивном виде, проявляется четвертый фактор информационного обмена, которыйможно назвать направленностью передачи информации, или более широко — целенаправленностью.
Целенаправленностьинформационного взаимодействия, это фактор его значимости для существованияконкретного объекта передающего информацию или для существования его вида.
Факторцеленаправленности передачи информации как побуждение перехода принимающегообъекта в состояние, отвечающее интересам передающего объекта, это уже факторпроцесса управления. Вообще-то, процесс управления, это тот же самыйинформационный процесс, но рассмотренный с точки зрения доминирования целейобъекта передающего информацию над целями объекта, который ее принимает.
2.3. Клеточная форма жизни
Принципиальнымотличием клеточной формы жизни от вирусной является объединение в ней, как вединой структуре, всех компонент, взаимодействие которых обеспечиваетвоспроизведение другой такой же формы. Конечно, для обеспечения такоговнутреннего взаимодействия компонент клетки необходима возможностьвзаимодействия ее как целого с внешней средой. Непосредственно длясуществования и самовоспроизведения клетки ей необходимы только симметричныевзаимодействия, в ходе которых она получает из внешней среды вещество иэнергию, поддерживающие взаимодействие ее компонент.
Внутренниймеханизм самовоспроизведения клетки является развитием механизмавоспроизведения вируса. В клетке имеется основной элемент, целенаправленноеинформационное воздействие которого на прочие элементы приводит к построениюдругого такого же элемента. Но этим еще не исчерпываются его функции. Этотэлемент вступает с остальными элементами клетки в такие информационныевзаимодействия, которые направляют взаимодействие между ними на создание всегокомплекса элементов клетки. Таким образом, можно сказать что, действуя подобновирусу в направлении самовоспроизведения, этот основной элемент клеткиорганизует еще и воспроизведение среды, в которой его собственноевоспроизведение становится возможным.
Этотосновной элемент клетки представляет собой разновидность молекулы нуклеиновойкислоты, а именно, молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты ( ДНК). Исследованиестроения ДНК и механизмов его взаимодействия с другими элементами клетки, — этопредмет Генетики. Отметим лишь, что ДНК состоит из элементов называемых нуклеотидами, отдельные группы которых, участвуя в разных информационныхвзаимодействиях, организуют отдельные этапы процесса воспроизведения клетки и всовокупности организуют весь процесс.
Самопервичное возникновение клетки как живой формы, произошло, потому что оно моглопроизойти в определенных, хотя и очень маловероятных, ситуациях взаимодействиявируса со средой. В какой-то момент функционирование некоего вируса привело ктому, что в одной оболочке оказалась молекула его ДНК и те объекты, с которымион вступал в информационные взаимодействия, причем каждый из них мог возникатькак реализация информационного взаимодействия вируса с другими объектами.Стечение всех этих обстоятельств могло случиться настолько редко, что за всюистории развития жизни на нашей планете произошло, видимо всего несколько такихслучаев образования клеток, которые обладали бы достаточной устойчивостьюсуществования и воспроизведения себя как вида. При этом устойчивость неоказалась настолько полной, (закон больших чисел действовал не в достаточнойдля этого степени), что бы воспроизведение клеток вело бы в каждом случае кпоявлению полной копии родительской клетки. Отсюда стали появляться новыеклетки, наиболее устойчивые из которых сохранялись как виды. Это и послужилоосновой возникновения того многообразия форм жизни, которые сейчас существуют.
Живаяклетка интересна тем, что является почти замкнутой средой с точки зренияпроисходящих в ней внутренних информационных взаимодействий. Число ихдостаточно ограничено, что дает возможность изучать каждое из них отдельно ивсю взаимосвязанную их структуру в целом. Это конечно отдельная задача, а мырассмотрим лишь некоторые свойства этих взаимодействий, важные с точки зренияразвития их значения в более сложных информационных процессах.
Информационноевзаимодействие ДНК с каким либо элементом клетки происходит не черезнепосредственные симметричные взаимодействия одного с другим, а опосредованночерез промежуточные взаимодействия с некоторыми другими элементами. Таковыми вклетке служат несколько видов молекул рибонуклеиновой кислоты ( РНК). Привзаимодействии с ДНК они приобретают такие свойства, которые при последующемвзаимодействии их с другими элементами клетки приводят к передаче им информацииуже непосредственно реализуемой в процессах поддержания жизни иливоспроизведения клетки. Таким образом, коды, с помощью которых осуществляетсяпередача информации от ДНК, не совпадают с кодами, с помощью которыхпринимается информация. Промежуточный этап информационного взаимодействия можетбыть растянут во времени, и момент передачи информации не совпадает с моментомее получения. Наличие этого промежутка и перекодировки информации создаютпредпосылки искажения (в том числе и возможность потери) информации в процессеее перехода от одного объекта к другому. Искажение информации ведет к снижениюцелесообразности для объекта изменений, происходящих в нем при ее реализации.Для клетки это чревато нарушением общей устойчивости ее жизнедеятельности иразрушением.
Длятого чтобы клетка сохранялась как вид в течение длительного времени, долженсуществовать механизм защиты информации от искажений, которые происходят времяот времени. Такой механизм может иметь различную природу, но самое главное, чтоон должен быть заложен и в свойствах самой передаваемой информации.
Такимсвойством является избыточность информации. (Это не единственная ее полезнаяроль в процессе информационного взаимодействия.) Избыточность может бытьреализована через простое повторение кодов или более сложным образом — черезсамовосстанавливающиеся коды. Самовосстановление кодов основывается на том, чтов передаче участвуют не только коды непосредственно несущие информацию, но идополнительные, по которым при приеме информации, проверяется верность основныхкодов, и если это необходимо и возможно, информация реализуется таким жеобразом, как будто коды не были искажены. Собственно восстанавливаются не самикоды, а в допустимых пределах их искажений и потерь сохраняется переносимая имиинформация. Деление на основные и дополнительные коды достаточно условно. Генетические исследования показывают, что одна и та же информация можетпередаваться различными участками одной ДНК, и исключение каких либо из них неприводит к нарушениям ее функций. Возможность использования свойстваизбыточности информации, естественно, требует наличия соответствующих свойств уобъекта принимающего информацию.
МолекулыДНК имеют большее количество групп нуклеотидов, чем это необходимо длянормального функционирования клетки. Причем доля избыточных групп возрастает поотношению к доле основных по мере усложнения функций самостоятельной клетки илиорганизма, в который клетка входит составной частью. Соответственно припереносе информации от ДНК участвуют большее число кодов, чем этонепосредственно необходимо. Представляется, что именно этим изначальнообеспечивается защита информации от искажений и потерь в процессе обмена еювнутри клетки.
Вовнутриклеточном обмене информации проявляется еще один фактор, которыйнеобходимо учитывать при рассмотрении этого процесса. Он присутствует впроцессе взаимодействия вируса с элементами клетки. Клетка, в которую попадаетвирус, является для него внешней средой. Вступая в информационный обмен сэлементами клетки, вирус целенаправленно изменяет их взаимодействия и, темсамым, заставляет их создавать другой такой же вирус. Для клетки такоевзаимодействие приводит к нарушению ее внутренних информационныхвзаимодействий. Если возникающие при этом искажения информации становятсяслишком значительными, клетка теряет возможность поддерживать своесуществование и разрушается. С одними искажениям информации клетка можетбороться, с другими нет, а третьи могут оказаться нейтральными или дажеспособствующими ее существованию.
Судяпо структуре вирусов, основой которых может являться молекула либо ДНК либоРНК, у них имеется несколько возможностей вмешиваться во внутриклеточныйинформационный обмен — либо исказить информацию в процессе ее переноса, изменивсостояние клеточной РНК, либо передавать информацию, вступив в непосредственноевзаимодействие с определенными элементами клетки вместо соответствующей РНК.Возможен вариант, когда молекула ДНК вируса внедряется в структуру молекулы ДНКклетки, и та начинает посылать изначально искаженную информацию.
Факторцеленаправленной передачи информации от одного объекта другому в ситуации,когда ее реализация оказывается целесообразной для первого и нецелесообразнойдля второго будем называть дезинформацией.
Вообще,понятия Информация и Дезинформация, обозначают одну и туже субстанцию, ноимеют разные этические категории. Они соотносятся между собой примерно так же,как понятия разведчик и шпион. Рассмотренные с точки зрения соответствияразличным целям они переходят из одного в другое.
Напримере живой клетки можно разобрать еще один вид информационноговзаимодействия. ДНК клетки не только посылает информацию другим элементамклетки, но и получает ее от них. Если рассмотренную ранее передаваемуюинформацию можно назвать управляющей, то последнюю можно определить какинформацию слежения. Эта информация переносится с помощью РНК (тех же илидругих, что участвуют в переносе управляющей информации). Принимаемая ДНКинформация реализуется в ней через изменение ее состояния, и таким образомобуславливает формирование управляющей информации. В результате реализуетсяизменение управления процессами, происходящими в клетке в соответствии сизменением условий ее существования. В частности, реализацией следящейинформации может быть комплекс управляющих информационных взаимодействий ДНК сдругими элементами клетки, реализуемый ими в процессе самовоспроизведенияименно в тот момент, когда клетка в целом уже готова к этому.
Информациислежения играет еще одну важную роль для обеспечения устойчивости существованияклетки. Взаимодействие клетки как объекта со средой, влечет за собой изменениесостояний отдельных ее элементов, и соответствующая информация поступает в ДНК.Реализация такой информации в изменении управляющих информационных воздействийзаставляет клетку в целом перейти в состояние наиболее адекватное для еесохранения в данных условиях взаимодействия со средой. Каждая существующаяклетка обладает такими способностями в определенных пределах просто потому, чтоте, которые не обладали ими, прекратили свое существование как вид. Здесьдействует известный тезис Гегеля — «Все существующее разумно».
Адекватнаяреакция клетки на состояние внешней среды представляет собой реализациюполучаемой из внешней среды информации. Механизм этой реализации основан наизменении взаимодействий элементов внутри клетки, в том числе и информационных.Информационное взаимодействие клетки со средой, эта та часть ее взаимодействий,значение которых для ее существования определяется не вещественным иэнергетическим обменом поддерживающим необходимые для ее существованиявзаимодействия внутренних элементов, а та, которая влечет за собой изменениеэтих внутренних взаимодействий в направлении наиболее выгодном длясуществования клетки в целом как единицы или как вида.
Каждыйэлемент клетки в отдельности крайне не устойчив. Его существование заключаетсяв регулярном обновлении большой части входящих в него субэлементов иэнергетической подпитке их взаимодействий. Относительная устойчивостьдостигается в комплексе взаимодействий всех элементов клетки по обменувеществом и энергией, изначальным источником которых является взаимодействие свнешней средой клетки. Согласованность внутренних взаимодействий по обменувеществом и энергией достигается комплексом следящих и управляющихинформационных взаимодействий, центральным элементом которых является молекулаДНК. Интересно, что среди управляемых этими информационными взаимодействиямипроцессов присутствует комплекс каталитических процессов реализуемыхопределенной группой элементов клетки - ферментами. Каталитический процесс,как мы показали ранее, это процесс примитивнейшего информационноговзаимодействия. Таким образом, мы видим, что информационное взаимодействиеможет иметь иерархическую структуру, согласованно объединяющую разные уровнивзаимодействий.
Дажев самых идеальных условиях внешнего взаимодействия клетки со средой (которых, вобщем-то, не бывает), неустойчивость отдельных элементов клетки приводит кнестабильности их внутренних взаимодействий, в том числе и информационных.Нарушение последних особенно важно, так как влияет на согласованность всехостальных процессов через потерю их значимости друг для друга. Это в своюочередь влияет на внутренние информационные взаимодействия и с определенногомомента процесс их нарушения становится необратимым, клетка стареет, теряяспособность обеспечивать существование своих элементов, и умирает.
Одноклеточныеорганизмы как объекты информационного взаимодействия со средой отличаются отвируса, прежде всего тем, что последние являются главным образом передающейстороной, в то время как одноклеточные, наоборот, принимающей. Сообразно этомуу одноклеточных более развит аппарат интерпретации информационных кодов, черезкоторый они принимают информацию и реализуют в своих действиях. (По правдесказать, нам вообще ничего не известно о таковом у вирусов.) Аппаратинтерпретации информационных кодов у клеток имеет безусловный инепосредственный характер. Безусловность его заключается в том, что одинаковыекомбинации кодов всегда воспринимаются конкретной клеткой как одна и та жеинформация реализуемая в одних и тех же действиях. Непосредственность действияэтого аппарата заключается в почти немедленной реализации информации. Клетка неможет, сколь ни будь долго, хранить принимаемую информацию и реализовывать еенекоторое время спустя. Этапы интерпретации информационных кодов и реализацииполученной информации в клетке практически не разделяются.
Можнопривести простейший пример приема и интерпретации информации из внешней средытакими одноклеточными организмами как бактерии в процессе поиска ими питания.
Самособытие получения питания у бактерий одновременно является событием полученияинформации о наличии питания. Реализация этой информации происходит черезизменение длины их единичных перемещений (направление всегда случайное). Чемчаще встречается пища, тем короче пробеги. Таким образом, увеличиваетсявероятность, того что, попав в питательную среду, бактерии проводят в нейбольшее время, чем то время, которая они проводят в бедной питанием среде. Этосамый примитивный способ реализации информации живой формой при еевзаимодействии с внешней средой через управление своими действиями (управлениекак выбор действий из имеющихся альтернативных возможностей).
Аппаратинтерпретации информации получаемой клеткой из внешней среды полностью иоднозначно определяется структурой молекулы ДНК (поскольку именно она управляетего построением) и передается от родительской клетки к дочерней через копиюэтой ДНК. Он не меняется в течение всей жизни клетки и одинаков у всех клетокодного вида.
2.4. Многоклеточные формы жизни
Предпосылкойк появлению многоклеточных форм жизни стали колониальные одноклеточныеорганизмы. Их дочерние клетки после воспроизведения не отделяются отматеринской и существуют в непосредственном соприкосновении. Являясь, как и всеодноклеточные главным образом принимающей стороной в информационныхвзаимодействиях они способны вступать только в самые примитивные виды взаимногообмена информацией, связанные, например, с информацией о физическом ихконтакте. Внешняя информация из среды принимается и реализуется каждым членомколонии самостоятельно. Их совместная деятельность ограничивается самимфактором создания единого тела, которое по своим физическим параметрам имеетболее высокую живучесть, чем составляющие его элементы.
Вэтом плане можно привести интересный пример поведения амеб, которые хотя и неявляются колониальными организмами, но способны на создание временных колоний.В голодном состоянии они выпускают вещество (одна из составляющих ДНК), этовещество воспринимается другими как информация заставляющая их сближаться игруппироваться. Образуется единая слизь (некое подобие колониальногоорганизма). Эта слизь может перемещаться в пространстве под воздействиемвнешней среды на значительно большие расстояния, чем отдельные амебы. При этомсами амебы не тратят свою энергию на передвижение и потому дольше живут вусловиях ее дефицита. Достигая питательной среды, слизь распадается наотдельные амебы, и они опять действуют как самостоятельные объекты.
Многоклеточныеорганизмы отличаются от колониальных прежде всего разделением функций отдельныхгрупп клеток при взаимодействии со средой. Их общей особенностью является то,что, как и колония одноклеточных, многоклеточный организм вырастает из однойматеринской клетки. Разделение функций клеток в совместной их деятельности какцелого требует согласования их действий между собой. Это согласованиедостигается комплексом происходящих между ними управляющих и следящихинформационных взаимодействий. В многоклеточном организме появляются клеткиспособные вступать в информационные взаимодействия с другими клетками вкачестве передающей стороны. Во всем остальном клетка в многоклеточноморганизме взаимодействует с другими клетками принципиально так же, какодноклеточный организм взаимодействует с элементами его внешней среды.Принципиальное отличие проявляется только в процессе самовоспроизведенияклетки. Дочерняя клетка не всегда становится полной копией материнской клетки.На процесс самовоспроизведения клетки оказывает влияние ее информационноевзаимодействие с окружающими клетками и внешней средой организма. ДНК вдочерней клетке полностью копируется с ДНК материнской клетки, а комплексостальных элементов может значительно отличаться. Таким образом, центральныйэлемент информационного управления взаимодействий элементов клетки в каждойклетке один и тот же, но выполняет только ту часть своих функций, котораясоответствует взаимодействию с имеющимися в клетке другими элементами.
Разныепо строению клетки организма выполняют разные функции. В комплексе ониобеспечивают взаимодействие организма с его внешней средой, которое в итогедолжно поддерживать существование каждой отдельной клетки. Чтобы так оно и былонеобходима согласованность действия различных клеток через их информационныевзаимодействия (следящие и управляющие). У простейших многоклеточных такиеинформационные взаимодействия осуществляются теми же клетками, которыеподдерживают обмен веществом и энергией с внешней средой. Но уже на довольноранней стадии развития многоклеточных форм сопровождаемого усложнениемнеобходимого для их существования комплекса взаимодействий со средой (укишечно-полостных) возникают клетки специализирующиеся на организацииинформационного обмена между остальными клетками. Эти клетки называют нейронами.Строение нейронов у всех многоклеточных имеет общие особенности — они обладаютнесколькими короткими отростками (дендритами) и одним длинным (аксоном илинервным волокном или в просторечии нервом). Дендриты служат для информационноговзаимодействия с соседними клетками, а аксоны с клетками расположенными назначительном расстоянии (их длина может быть свыше метра). Почти изначальновозникает и функциональное разделение нейронов по участию в следящих иуправляющих внутренних информационных взаимодействиях (в биологиисоответствующие функции называют чувствительными и двигательными). В простейшемслучае информационное взаимодействие организма со средой основанное на участиив нем нейронов строится через нервные (рефлекторные) дуги. Нервная дуга начинаетсяс клеток-рецепторов, вступающих с внешней средой в симметричные взаимодействия,изменяющие их внутреннее состояние. Изменение их состояния приводит к изменениюих взаимодействия с чувствительным нейроном. Это взаимодействие уже являетсяинформационным. Нейрон получает информационные коды от рецептора безусловно инепосредственно интерпретируемые им в изменении его состояния и реализует черезпередачу другому нейрону своих информационных кодов, а тот в свою очередьпередает его информационные коды двигательным клеткам, которые уженепосредственно меняют свое состояние, тем самым, организуя ответноевзаимодействие со средой целесообразное для организма в целом в сложившихсяусловиях.
Последовательностьпроисходящих в нервной дуге информационных взаимодействий между различнымиклетками образует акт информационного взаимодействия более высокого уровня, вкотором объектом, принимающим информацию, является уже сам организм. Такой актво многом еще носит такой же характер, как и акт информационного взаимодействияодноклеточного организма со средой. Используемый в нем аппарат интерпретацииинформационных кодов (основанный на строгой последовательности действийнейронов) является безусловным и непосредственным, как и в случаеодноклеточного организма. Различие присутствует пока лишь в плане увеличениясложности и разнообразия принимаемых информационных кодов и соответственно вболее сложных и разнообразных действиях реализующих принимаемую информацию.
Усложнениемногоклеточных организмов в ходе их эволюции сопровождается усложнениемпроцессов их информационного взаимодействия со средой в соответствии снеобходимостью поддержания широкого спектра их симметричных взаимодействий сэтой средой, обеспечивающих уже не столько существование каждой клетки, асуществование организма в целом.
Усложнениеинформационного обмена со средой обеспечивается в организме через усложнениеаппарата интерпретации принимаемых информационных кодов. Его действиепродолжает основываться на действиях нейронов, но уже взаимодействующих между собойв более сложных структурах: нервных узлах, нервных центрах и, наконец, вспинном и головном мозге. Сложный акт информационного взаимодействия организмасо средой происходит на основе иерархического построения простых актов.Следящая информация поступает из разных точек в узлы, из них в центры, затем вмозг. Из мозга управляющая информация по другим иерархическим путям черезсоответствующие центры и узлы распределяется к органам, реализующим ее всоответствующих действиях.
Иерархическоепостроение отдельных простых этапов информационных взаимодействий обеспечиваеткачественное преобразование следящей информации от того вида, в котором онапринималась из внешней среды к тому, на основе которого инициируется еереализация. Т.е. к тому, которое приводит непосредственно к генерацииуправляющей информации в центрах непосредственно организующих ответную реакциюорганизма целесообразную в текущих условиях внешней среды.
Качественноепреобразование информации при ее продвижении с нижних иерархических уровнейобработки к верхним заключается в ее обобщении.
Обобщениеинформации, — это преобразование информации о наличии множества простых частныхсобытий в информацию о наличии некоего события более высокого уровня, в котороеэти частные события входят как отдельные его элементы.
Необходимостьобобщения связана, прежде всего, с тем, что на любом отдельном этапеинформационного обмена имеется принципиальное ограничение количества иразнообразия информационных кодов, с которыми может работать аппаратинтерпретации того объекта, который принимает на этом этапе информацию.Обобщение информации заключается в замене информации о конкретных частныхсобытиях на информацию о событии, которое заключается в их совместномпроявлении. Эта информация переносится меньшим числом кодов, чем суммарноеколичество кодов необходимое для переноса информации обо всех частных событиях.При этом, конечно, неизбежны потери детализации отражения ситуации, нообеспечивается возможность ее согласованной реализации через передачу команднойинформации адекватной данной ситуации в целом. Обобщение дает возможность хотькакой-то целесообразности реализации информации в различающихся по деталям, ноподомным в целом, информационных взаимодействиях в условиях ограниченныхвозможностей учета особенностей каждого из них. Реализация обобщеннойинформации заключается в генерации объектом таких действий, которые должны бытьцелесообразными в условиях всего комплекса имеющих место частных событий, а некаждого из них в отдельности.
Команднаяинформация для обеспечения конечной ее реализации проходит обратный путь черезсоответствующие центры и узлы, в которых она детализируется через разветвления,ведущие к конкретным органам выполняющим элементарные действия, образующие вцелом адекватное поведение организма по отношению к внешней ситуации. Множестворазных конкретных ситуаций отражается в одной и той же обобщенной информации исоответственно реализуется в одних и тех же действиях организма. Если этидействия приводят к примерно одинаковому и полезному для организма результату,то обобщение информации является правомерным.
Обобщениеинформации принимаемой многоклеточным организмом реализуется через еепоступление из разных точек в нервные узлы, которые меняют параметры своегосостояния соответствующие каждой конкретной порции информации, и приопределенной комбинации значений этих параметров инициализируют посылкуинформации в вышестоящий нервный центр, сообщая ему о событии наличия этойкомбинации.
Простейшиймеханизм обобщения может иметь безусловный характер. Т.е. одинаковые комбинацииинформационных кодов, поступающие из разных точек в нервный узел, центр илимозг интерпретируются в нем детерминированным образом в соответствии с еговозможностями, которые остаются постоянными на протяжении всего егосуществования. Соответственно на их основе возникает одна и та же обобщеннаяинформация.
Помере эволюции многоклеточных организмов у них появился и стал развиватьсяаппарат условной интерпретации информации. Этот аппарат смог реализоватьсятолько на уровне достаточно развитого головного мозга, в которомвзаимодействуют миллионы и миллиарды нейронов. Действие этого аппаратаинтерпретации, видимо, заключается в том, что нейроны после получения иреализации информации не возвращаются сразу в состояние полностью эквивалентноетому, что было до их участия в информационном взаимодействии, а некоторое времясохраняют в себе его следы. Кроме того, должны существовать другие нейроны,принимающие в обобщенном виде информацию о состоянии первых и сохранятьсостояние своих элементов обусловленное этой информацией. Такие нейроны непринимают непосредственного участия в цепочках основных информационныхвзаимодействий, но способны вмешиваться в них, имитируя состояния однихнейронов при наличии комбинаций состояний других достаточно часто встречающихсясовместно с ними. В результате получается, что комплекс информационныхвзаимодействий протекает, как будто в нем участвует информация, которая насамом деле не поступила в данный момент. В результате организм реализуетдействие соответствующее той ситуации, которая должна иметь место, но напрямуюеще не проявилась для организма в его информационном взаимодействии со средой.Такие действия Павлов назвал условными рефлексами. Последовательное развитиеспособности условной интерпретации информационных кодов протекающее в течениежизни конкретного организма означает настройку его врожденного аппаратаинтерпретации на конкретные условия существования.
Длявозможности условной интерпретации информационных кодов одновременно необходимодолжны иметь место несколько важных факторов. Первый из них — память.
Памятьобъекта, — это изменения возникающие в его аппарате интерпретацииинформационных кодов в результате отдельных актов информационных взаимодействийобъекта, и сохраняющиеся некоторое время после завершения этих актов.
Памятьсама по себе бесполезна для объекта, если не может быть использована им впроцессе изменения его информационного взаимодействия со средой в направлении,обеспечивающем повышение целесообразности организуемых им взаимодействий с этойсредой. Аппарат интерпретации, обладающий памятью, может реализовывать ее черезимитацию информации о событии, которую он еще не получил, но возможно долженполучить, исходя из порции информации поступившей в данный момент и еевзаимосвязи с поступлением других порций информации в прошлом. Такое действиеаппарата интерпретации представляет собой прогнозирование.
Прогнозирование,- имитация получения новой информации на основе информации поступающей втекущий момент и ее сопоставления с совокупностью информации поступившей ранее.
Памятьо том, что было в прошлом, используется в процессе прогнозирования дляопределения того, что будет в будущем. Для обеспечения этой возможности объектдолжен вступать в такие информационные взаимодействия со средой, из которых онполучает не только информацию, непосредственно реализуемую в данный момент, нои информацию, которая для него в данный момент бесполезна. Чем выше внутренняяорганизация объекта и сложнее комплекс его взаимодействий со средой, тем большеон должен получать бесполезной в текущем моменте информации, накапливая ее всвоей памяти. Необходимость этого вытекает из неопределенности того, какиеконкретно взаимодействия могут произойти в дальнейшем, и какая текущаяинформация будет в них реализована.
Совокупноеналичие памяти, возможности обобщения и прогнозирования стало предпосылкойразвития того, что называют абстрактным мышлением. Оно заключается в том, чтоимитируется и обрабатывается информация, связанная с явлениями, которых, можетбыть, никогда не было и никогда не будет.
Памятькаждого объекта всегда ограничена, а большая часть поступающей информации так иостается невостребованной. При этом общее ее количество (с точки зренияпереносящих ее информационных кодов), безусловно, превышает возможности полногоее запоминания. Для предотвращения переполнения памяти и соответственно потеривозможности ее нормального функционирования обязательно должен существоватьмеханизм ее чистки (забывания), дающий возможность использовать те же элементыпамяти для запоминания новой информации.
Механизмчистки памяти может быть реализован, во-первых, на основе неустойчивостисохранения активных состояний элементов памяти, с помощью которых фиксируетсяинформация. Они постепенно самовосстанавливаются в пассивном состоянии искорость этого восстановления тем больше, чем реже поступает информацияприводящая их в соответствующее активное состояние. В более сложном случаевозобновление активного состояния может обуславливаться не в процессеполучения, а в процессе использования запомненной информации, подтверждающем ееполезность.
Ещеодна возможность чистки памяти может заключаться не в полном стирании следовинформации, а в переводе множества отдельных, но взаимосвязанных параметровсостояния групп элементов памяти в обобщенный вид и сохранении уже обобщеннойинформации в состоянии параметров других элементов. Это требует меньше ресурсовпамяти, хотя и влечет потерю детализации.
Многоклеточныйорганизм, о чем мы уже упоминали, вырастает из одной зародышевой клетки,формируемой материнским организмом. Главной частью этой клетки являетсямолекула ДНК, управляющая информация, от которой реализуется в развитии клетки,последующем многократном ее делении, и затем в развитии и делении ее дочернихклеток. На состав и свойства элементов, а значит и функции, дочерних клетококазывает влияние то, какие клетки уже образовались ранее. Неизменным у всехклеток остается только состав и структура молекулы ДНК.
СтруктураДНК представляет собой две линейных цепочки нуклеотидов попарно соединенных изакрученных в спираль. На каждой позиции цепочки может находиться только одиниз четырех возможных видов нуклеотидов. Самовоспроизведение клетки начинается сразделения этих двух цепочек и формирования к каждой из них такой же парной,какая была ранее. Для одноклеточных организмов этот процесс заканчиваетсяпоявлением второй клетки идентичной первой, для многоклеточных, как уже былоупомянуто, это выполняется не всегда. Каждая клетка имеет ограниченное числофункции определяемых информационным воздействием отдельных участков ее ДНК наостальные элементы. Это воздействие однозначно определено комбинацией входящихв данный участок видов пар нуклеотидов. В одноклеточных организмах таких пар вДНК входит от 1 до 10 млн. Поскольку в многоклеточных организмах одинаковыемолекулы ДНК управляют совершенно разными клетками, то количество необходимыхдля этого пар нуклеотидов возрастает и составляет уже от 100 млн. у простейшихдо 3,3 млрд. у человека (у земноводных почему-то еще больше). При этомупоминавшаяся ранее доля избыточности этих пар растет вместе с ростом ихколичества. У человека доля управляющих участков составляет 3% в общемколичестве пар. Избыточность обеспечивает защиту передаваемого от клетки кклетке через ДНК врожденного аппарата интерпретации информационных кодов изащиту управляющей информации генерируемой ДНК. Чем сложнее информационныевзаимодействия, тем больше требуется защита самой ДНК и передаваемой еюинформации.
Изменчивостьклеток, обуславливается тем, что нарушения структуры ДНК при ее воспроизведениивсе же случаются. Небольшие нарушения ведут к несущественным индивидуальнымизменениям свойств клеток, значительные, случающиеся крайне редко, к появлениюновых их видов, если они окажутся жизнеспособными. Появление новых видов даетматериал для естественного отбора и таким образом приводит к эволюции живыхформ. Индивидуальные изменения важны для сохранения вида, потому чтообеспечивают возможность появления групп его индивидуальных организмовприспособленных к происходящим изменениям внешней среды. Индивидуальнаяизменчивость даже стимулируется многими видами многоклеточных через процессполового размножения, в котором молекула ДНК зародыша формируется из молекулдвух родительских организмов и, не совпадая ни с одной из них, обладает своимсобственным потенциалом информационных взаимодействий.
Вмногоклеточных организмах, в ходе их эволюции, процессы обработки информацииусложняются и приобретают новые качества. Но при этом сохраняется действие ивсех существовавших прежде более простых процессов (вплоть до каталитического),действующих в отдельных информационных взаимодействиях самостоятельно иливходящих как часть в более сложные процессы. Все сложное строится из простого,и приобретая новые качества, во многом сохраняет прежние. Новые качества,развиваясь, обуславливают возникновение еще более сложных новых качеств.
Такимновым качеством стала для многоклеточных организмов способность выступать винформационные взаимодействия со средой не только в роли объекта принимающегоинформацию, но и целенаправленно ее передающего. Это создало предпосылки дляразвития информационного взаимодействия между организмами в целях согласованияих действий ведущих к повышению устойчивости существования каждого из них.Стали возникать социальные образования, способные выступать по отношению кокружающей среде как самостоятельные объекты, реализующие взаимодействие с неючерез комплекс специфичных действий отдельных своих членов связанныхвнутренними информационными взаимодействиями. Основное отличие эволюции социальныхобразований от эволюции живых форм заключается в том, что она проистекает не изслучайных факторов изменения ДНК, а из постепенного развития возможностейинформационного взаимодействия между членами этих образований. Общим у обоихвидов эволюции является естественный отбор наиболее жизнеспособных вариантов.Собственно второй вид эволюции не заменяет первый, а происходит на его фоне итолько в тех рамках, которые им определены.
2.5. Социальные образования
Существованиелюбого социума предполагает согласование действий его членов в первую очередь внаправлении обеспечения существования самого социума в целом и, во вторуюочередь, в направлении обеспечения существования отдельных его членов.Согласование действий достигается процессами информационного обмена внутрисоциума. В структуре этих процессов не появляется ничего нового по сравнению стаковыми в многоклеточных организмах. Имеются приемники исходной информации. Отних начинаются потоки следящей информации, соединяющиеся в промежуточных узлахи доходящие до главного центра. Из центра генерируется управляющая информация,расходящаяся через узлы к исполнителям, которые совокупностью своих действий вконечном итоге реализуют исходную информацию в целесообразном для социуманаправлении. Некоторые цепочки информационных потоков могут не проходить черезцентр, а разворачиваться в промежуточных узлах. У многоклеточных организмовтакие цепочки тоже имеются. И у организмов и в социумах основной объем потоковследящей и управляющей информации связан с необходимостью взаимного обеспеченияжизнедеятельности образующих их элементов. Т.е. основная доля информационныхпроцессов служит для того, чтобы могла существовать «вещь в себе». Исоциумы и организмы могут проявляться как «вещь для других» вовзаимодействиях с внешними объектами, в том числе во взаимодействиях с инымисоциумами. И, наконец, социумы могут входить как элементы в более сложныесоциумы.
Самымпримитивным социумом является толпа. В толпу объекты объединяются длядостижения какой либо одной цели. Толпа характеризуется крайне низким уровнемвзаимодействия ее членов, это определяет примитивный уровень ее возможныхдействий как целого, хотя каждый ее член в отдельности может обладать большимпотенциалом разнообразных действий. Толпа недолговечна, она распадается придостижении цели, на основе которой она возникла, или при исчезновении этой целипо другим причинам.
Основныеотличия социума от организма, заключаются в том, что он возникает другим путем,нежели многократное последовательное деления одного элемента, и каждый элементсоциума обладает в некоторой мере способностью существовать автономно от него.Эти отличия, как и другие, менее значимые, нисколько не важны с точки зрениярассмотрения механизмов происходящих в них информационных взаимодействий.Принципиальное различие имеется лишь в составе, свойствах и возможностиизменения средств, используемых для организации информационных взаимодействий.Такими средствами у наиболее развитых социумов является язык как знаковаясистема, определяющая правила построения информационных кодов, и совокупностьносителей этих кодов, обеспечивающих их длительное существование во времени ипередачу на большие расстояния в пространстве. Эволюция социумов связана именнос развитием средств информационного взаимодействия его членов, и особенносредств построения и использования их совокупной памяти. Скорость этой эволюциизначительно выше, чем скорость эволюции организмов. Это связано с тем, чтосредства информационных взаимодействий, используемые социумом, могут включать всебя не только средства органически присущие его членам, но и средствапривносимые в него извне. Высокоразвитые социумы могут целенаправленноразвивать используемые ими внешние средства информационного взаимодействия.Средства, без которых социум уже не способен существовать, можно уже считатьорганически присущими ему элементами.
Итог второй главы.
Впредыдущих частях данной работы была показана, общность принциповинформационных взаимодействий происходящих между объектами на различных уровняхорганизации природных явлений. Эта общность позволяет нам восполнять пробелы визучении информационных процессов на одном уровне, пользуясь знаниями обаналогичных процессах другого уровня. В конечном итоге, знание общих принциповпозволяет подойти к организации для какого-либо объекта, таких его внутренних ивнешних информационных взаимодействий, которые будут наилучшим образомподдерживать цели его существования.
3. Свойства информации и законы еепреобразования
Единичныйакт информационного взаимодействия объекта со средой имеет три последовательныхэтапа. Первый этап, это прием информационных кодов. Второй этап состоит винтерпретации этих кодов. Третий этап заключается в реализации полученной врезультате первых двух этапов информации. Реализация информации может состоятьиз комбинации несимметричных и симметричных (информационных и неинформационных)взаимодействий со средой и изменениях внутреннего состояния объекта.
Всетри этапа имеют конкретное наполнение, обусловленное свойствами объекта,включающими его физические возможности и целевые установки его существования.Понятие «цели объекта» вводится как общая направленность действийобъекта для обеспечения его потребностей. Потребности объекта понимаются всамом широком смысле. Их можно определить как то, что мешает существованиюобъекта. Длительное неустранение потребностей (чаще принято говорить — неудовлетворение) ведет к прекращению существования объекта как такового.Полное отсутствие потребностей ведет к прекращению любых действий объекта, ато, что ни в чем себя не проявляет, то, вроде бы как, и не существует, или, покрайней мере, уже не может являться объектом (вещью для других). Таким образом,потребности объекта постоянно меняются и соответственно меняются цели объекта,по которым направляются его действия. Диапазон их изменения ограниченфизическими возможностями объекта по построению своих действий. Структура целейобъекта зависит от его собственной структуры и может быть очень простой илиочень сложной. Сложные структуры представляют собой иерархию, в которойдостижение целей низшего уровня (подцелей) ведет к достижению целей болеевысокого уровня. Те в свою очередь могут являться подцелями еще более высокогоуровня. Имеющиеся цели определяют внутреннюю необходимость действий объекта,которые реализуются при получении объектом информации, интерпретируемой им какналичие возможности достижения целесообразного результата. Понятие конечнойцели (или смысла жизни) мы не рассматриваем. Это уже не связано с изучениеминформационных процессов, и потому не является нашим предметом. Для нас важноучитывать только то, что информация воспринимается и реализуется объектомисходя из набора его текущих целей. Причины их существования не являются длянас существенным фактором.
Количествопринимаемой информации связано с целями, по коим она принимается ипотенциальными возможностями ее реализации для достижения этих целей. При этомодним из результатов реализации информации может быть изменение аппаратаинтерпретации, это обуславливает влияние количества принятой ранее информациина ее количество, получаемое в дальнейшем.
Количествополучаемой объектом информации определяется как мера устранениянеопределенности по выбору действий ведущих к достижению его целей
Еслиэнергия определяет возможность совершения действий, то информация определяетвозможность целесообразного выбора этих действий. Количество информации можетбыть соотнесено только с той совокупностью целей объекта, степень достижениякоторых изменяется в результате реализации этой информации. При этом объект можетприближаться к достижению соответствующей цели или удаляться от нее (например,в случае реализации полученной дезинформации). Таким образом, количествополученной информации может быть как положительной, так и отрицательнойвеличиной.
Далеемы будем рассматривать процесс информационного взаимодействия объекта со средойна каждом из его трех этапов. При этом мы будем всегда иметь в виду их взаимноесогласование через целевые установки, имеющиеся у объекта.
3.1. Прием информационных кодов
Информационныекоды принимаются объектом через его симметричные взаимодействия со средой, т.е.через обмен с нею веществом и энергией, на основе которых, собственно, ипереносятся информационные коды. Само происхождение информационных кодов,посылаемых внешними объектами, может быть целенаправленным или фоновым.Целенаправленная генерация информационных кодов проистекает из действийпосылающего их объекта. Она связана с его целями, приближение к которымобеспечивается тем, как посылаемые им коды будут интерпретированы и принятаяинформация будет реализована другими объектами. Фоновая генерация происходит,как побочное следствие функционирования объекта, в ходе которого он вступает всимметричные взаимодействия с другими объектами.
Дляпринимающего объекта, различие в происхождении принимаемых информационных кодовможет иметь значение только лишь как дополнительная информация, учитываемая приинтерпретации принимаемой группы кодов в целом.
Принятиеинформационных кодов вызывает изменение состояния объекта, соответствующее темсимметричным взаимодействиям (обмен веществом и энергией), которые обусловилипроцесс переноса информационных кодов. Возникшие при этом новые параметрысостояния объекта, можно абстрагировать от причин их вызвавших и назватьполученными данными. Именно эти данные будут в дальнейшем участвовать винформационных процессах инициированных в объекте приемом извне этой группыинформационных кодов.
Данные- это функциональные значения информационных кодов для действий аппарата ихинтерпретации, абстрагированные от природы симметричных взаимодействий лежащихв основе переноса этих кодов.
Имеетсяеще один важный момент в различии понятий информационных кодов и данных.Носителем информационных кодов являются симметричные взаимодействия, в которыхпринимающий их объект участвует как «вещь для других». Ихпроисхождение не зависит от принимающего объекта. В этом смысле они носятобъективный характер. Данные, напротив, участвуют в процессах внутри объекта иих свойства относятся к тем его свойствам, которые определяют его как«вещь в себе». Т.е. природа данных целиком зависит только от свойствсамого объекта. В этом смысле данные носят субъективный характер. Такимобразом, переход от внешних информационных кодов к внутренним данным, этопереход от объективного к субъективному. Для пояснения вышеизложенного можнопривести такой пример. Петя передал Маше яблоко. При этом он совершил такойпоступок с целью выказать ей свое расположение. Он воспользовался яблоком какносителем информационного кода, который, как он рассчитывал, будетинтерпретирован Машей желательным для него образом. Объективно так оно и было.Дальше дело за Машей. А она имеет сильную аллергию на яблоки. У нее возникаетнеприятное чувство. Так объективные информационные коды перешли в субъективныеданные. На основе этих данных Маша восприняла информацию, совсем не ту, которуюстарался передать Петя. На том их хорошие отношения и заканчиваются.
Невсе симметричные взаимодействия, в которых участвует объект, воспринимаются имкак информационные коды. Если непосредственный результат такого взаимодействиябыл использован объектом для последующего управления изменением своегосостояния, значит, имел место этап интерпретации информации и ее реализации. Вэтом случае правомерно говорить о том, что объект принял информационные коды.Для сложных объектов очень часто не так просто определить то, какое событиенесет им информационные коды, а какое нет.
Многиесложные объекты имеют способность управлять выделением информационных кодов изсимметричных взаимодействий уже на уровне рецепторов. Здесь объектустанавливает первичные информационные фильтры, которые работают напреобразовании информационных кодов в данные. Эти фильтры, отбирают из всегокомплекса происходящих симметричных взаимодействий только те, которые являютсяинформационно значимыми для объекта. Простейший пример динамического построенияпервичных информационных фильтров наблюдается у людей живущих около железнойдороги. Проезжающие поезда создают сильные звуковые волны, вызывающие колебаниябарабанных перепонок. Первое время люди обращают на это внимание, воспринимаяинформацию о движении поезда. Потом эта информация сохраняется в их памяти ввиде обобщения, что поезда ходят постоянно, но это мало их касается. Барабанныеперепонки продолжают колебаться от звуковых волн, создаваемых поездами, ногенерации данных, означающей прием информации, не происходит. Люди просто неслышат поездов, находясь в своем доме, хотя и не теряют способностивоспринимать звуковые волны другого происхождения или слышать те же поезда в другойобстановке. Каждый может найти в своей повседневной практике множество подобныхпримеров и противоположных им примеров выработки у рецепторов способностейприема информационных кодов, которых они ранее не могли принимать.
Здесьеще стоит заметить, что информационные фильтры действуют комплексно на всехэтапах обработки информации. Их назначение связано не только с выделениеминформации способствующей достижению целей объекта, но и с невоспринятием тойинформации, которую объект просто не в состоянии обработать и реализовать.
3.2. Интерпретация информации
Полученныеиз информационных кодов данные интерпретируются объектом. Что это означает?Прежде всего, устанавливается их значение для этого объекта. Значения данныхопределяется их сопоставлением с комплексом целей объекта и выделением тех изних, к которым объект может приблизиться, реализуя полученную в итогеинформацию. Для этого объект должен обладать сформированной к моменту началаобработки данных структурой текущих целей. Эта структура может быть представленамногоуровневым комплексом элементов, каждый из которых соответствуетнеобходимости достижения объектом какой либо одной цели. Связи между элементамиопределяются зависимостью достижения одних целей от достижения других. Каждыйэлемент ассоциирован с набором возможных действий объекта, влияющим надостижение соответствующей цели и характером тех данных, которые могут дать емуинформацию, способствующую выбору целесообразных действий. Структура целейможет иметь частью статический, а частью динамический характер, что зависит отсвойств самого объекта. Это касается состава элементов, их внутреннегосодержания и связей между ними. Эту структуру можно назвать памятью целейобъекта.
Данныенесоответствующие никаким целям объекта не несут для него информацию, и потомупропадают, возвращая объект в то состояние, в котором он был до получения этихданных. Бесцельное использование данных означает нарушение целесообразностифункционирования объекта, и если таковые становятся значительными, то это ведетк прекращению его существования.
Вторымшагом после определения значимости данных для объекта происходит либонепосредственное их восприятие как информации и безусловная реализация(рефлекторная дуга), либо они сохраняются в элементах памяти, связанных сустановленными на предыдущем шаге целями объекта. Комплекс ранее сохраненных ивновь поступивших данных связанных по цели их хранения оценивается надостаточность их совокупности для выбора действий объекта, приближающих его ксоответствующей цели. Процесс оценки может иметь различную природу взависимости от свойств объекта, но в его основе лежит сопоставление имеющегосякомплекса данных с построенными ранее для данной цели информационными шаблонамидействий. Информационные шаблоны действий объекта могут быть врожденными(статическими) или построенными им в результате предыдущих актов информационныхвзаимодействий (динамическими).
Информационныешаблоны действий обеспечивают сопоставление характеристик наборов данных,действий и результатов приближения к цели. Другими словами с их помощьюоценивается возможный результат действий по достижению соответствующей цели приналичии определенных данных. Способность строить динамические шаблоныопределяется наличием возможности у объекта изменять некоторые элементы своей памятив соответствии с тем, какие его действия при наличии какой информации приводилик какому результату.
Здесьмы подошли к тому, что при определенном уровне развития объектов им становятсяприсущи свойства информационного моделирования своих взаимодействий с внешнейсредой, которое используется для выбора наиболее целесообразного для нихповедения. Таким образом, правомерно говорить о наличии внутри объектаинформационной модели внешней среды и его взаимодействий с ней (ИМВС). Этамодель заключает в себе полную систему знаний объекта о себе самом и своемокружении.
Информационнаямодель внешней среды объекта, это структурированная совокупность трехкомпонент:
1.воспринятой объектом информации, запомненной в виде данных;
2.информационных шаблонов действий объекта;
3.методов сопоставления первых двух компонент для выбора действий в соответствиис комплексом целей объекта.
Конкретныереализации этой модели у разных объектов могут иметь различную элементную базу,но концептуально они строятся и действуют по общим принципам, которые вытекаютиз общего их назначения и общности свойств информационных процессов в природе.Попробуем теперь описать концептуальную схему работы этой модели.
Информационнаямодель внешней среды имеет сложную связную структуру определяемую, прежде всегоструктурой целей объекта.
/>
Нарисунке 1 упрощенно изображен фрагмент ИМВС. Овалами выделены ее элементы(узлы), каждый из которых состоит из трех компонент: Cij — цели, на основекоторой образован этот элемент; Aij — набора информационных шаблонов действий,относящихся к этой цели; Dij — данных, на основе которых происходит выбор действийпо достижению этой цели. Прямые двойные стрелки обозначают поступлениепервичных данных генерируемых рецепторами из информационных кодов. Прямыеодиночные стрелки обозначают влияние достижения одних целей на другие. Кромеэтого они обозначают передачу данных между узлами. Среди этих данныхприсутствуют и те, которые представляют текущую степень достижения цели. Каждыйузел ИМВС запоминает только те данные, которые могут быть сопоставлены сшаблонами действий (т.е. могут быть использованы для выбора целесообразныхдействий). Развернутые двойные стрелки обозначают генерацию управляющейинформации, инициализирующей действия объекта по достижению соответствующейцели. Их выбор делается на основе сопоставления ассоциированных с этой цельюданных и шаблонов действий. Выбор действий может иметь различный характер. Этоможет быть выбор действий ведущих непосредственно к достижению цели илидействий направленных на получение недостающих данных, без которых не можетбыть достигнуто приемлемого результата приближения к цели. В этом случае речьидет об активизации действий направленных на достижение подцели полученияинформации необходимой для достижения вышестоящей цели. Кроме того, возможнаинициализация действий ведущих к изменению самой структуры ИМВС. У сложных объектовона, бесспорно, изменяется и, эти изменения не могут проистекать ни из чегодругого, как из результатов ее собственного функционирования. Изменения могуткасаться состава элементов ИМВС их связей и структуры составляющих ихкомпонент. Вид этих структур необходимо разобрать подробнее.
3.3. Структура компонент данных ИМВС
Всевзаимодействия, в которых участвует объект, не могут рассматриваться отдельнодруг от друга. Эти взаимодействия представляют собой часть явлений протекающихв этой среде. Среда замкнута и каждое явление, имеющее в ней место, оказываетто или иное влияние на другие явления. Все в нашем мире взаимосвязано, но длятого, чтобы отобразить с помощью чего бы то ни было все существующие в немсвязи, пришлось бы построить другую такую же сложную систему, как этот мир.Объективно возникает необходимость пользоваться упрощениями для описания этихвзаимосвязей, и такие упрощения делаются, прежде всего, через ввод понятийпричинно-следственных связей и связей часть-целое.
Причинно-следственныесвязи между явлениями означают, что одно из них имеет место тогда и толькотогда, когда имеет место определенный набор других явлений. (Именно«имеет», а не «имел», поскольку прошлое оказывает влияниена будущее только через настоящее.) При этом одно явление может входить в наборпричин разных явлений, не состоящих в причинно-следственной связи. Связичасть-целое вводятся для обозначения дробления одного явления на комплексявлений, каждое из которых может само рассматриваться как самостоятельное. Приэтом каждое отдельное явление может быть частью разных комплексов, не состоящихв связи часть-целое. Отдельные явления, входящие как части в целое явление,могут состоять между собой в связях взаимного согласования (в частности всвязях управление-подчинение). Именно эти связи позволяют рассматривать ихкомплекс как цельное явление. Понятие причинно-следственных связей и связейчасть-целое действительно являются упрощенными представлениями реальных связеймежду явлениями. Когда используют первые из них, подразумевают наличиепоследовательности наступления события следствия через некоторый временнойпромежуток после причинных событий. Но и те, и другие события могут совместнорассматриваться как части общего явления растянутого во времени. Когдаиспользуют понятие связи часть-целое, то обычно подразумевают пространственноераспределение частных явлений, составляющих выделенное в том же пространствецелое явление. Между тем, наличие частных явлений и их взаимодействий междусобой можно считать причинами, приводящими к существованию целого явления какследствия. Таким образом использование видов связей часть-целое ипричинно-следственных определяется тем, какой фактор доминирует в задачах, гдеони используются — пространственный или временной.
Воспринимаяинформацию из внешней среды, через свое взаимодействие с ней, объект долженстроить свои ответные воздействия на нее таким образом, что бы онисоответствовали объективно (независимо от него) существующей в ней структуреявлений. В противном случае эти воздействия будут хаотичными, и потому не будутприводить к достижению целей объекта. Выбор целесообразных действий требует,чтобы структура данных, через которую в его ИМВС отображается состояние внешнейсреды, в достаточной для его целей степени соответствовала структуре явленийимеющих место во внешней среде. Только в этом случае, он сможет получитьадекватную оценку последствий своих возможных действий, необходимую для выборанаиболее целесообразных из них.
Связиявлений (как вида часть-целое, так и причинно-следственного вида) должныотображаться в его ИМВС связями между группами данных соответствующихфрагментам информации об этих явлениях. Сами эти группы данных являются дляобъекта отображением текущего состояния явления, построенного на основе приемаинформационных кодов от него. Если одно явление, входя частью в другое, самопри этом объединяет комплекс явлений, то данные о его состоянии сами могутвключать в себя связные группы данных об отдельных явлениях. Таким образом,данные могут иметь разный уровень общности. Минимальный уровень общностиопределяется чувствительностью объекта, т.е. его способностью различатьпринимаемые им информационные коды по их отношению к разным явлениям.Чувствительность объекта зависит от свойств его рецепторов, а точнее от их способностигенерировать различающиеся данные при получении разных информационных кодов.Максимальный уровень общности зависит уже от свойств элементов ИМВС,возможностей передачи данных между ними и возможностей изменения составаэлементов и их связей. И минимальный и максимальный уровень общности данныхстроятся объектом исходя из принципа целесообразности их использования пригенерации действий объекта в условиях протекания этих явлений.
Еслиодно явление воспринимается объектом как часть других, не совпадающих друг сдругом явлений, то это означает, что группа данных, соответствующая этомуявлению одновременно входит в разные группы данных соответствующих более общимявлениям. Такое вхождение фиксируется связями элементов ИМВС. Место частногоявления в общем явлении отображается в его группе данных отдельной подгруппой,которую можно назвать окрасками связи. Данные окрасок связи относительнонезависимы от данных относящихся к частному явлению и определяются тем, какимобразом объект воспринимает общее явление в целом.
Данныео частных явлениях опосредовано связаны между собой через их связи с общимявлением. Кроме того, частные явления могут состоять между собой в согласующихсвязях. В этом случае в ИМВФ может использоваться установление ассоциативных(неиерархических) связей между группами данных относящихся к этим явлениям.Естественно, это может происходить, только если отображение таких связейявляется целесообразным для объекта. Ассоциативные связи также могут иметь своиокраски.
3.4. Структура компонент шаблонов действийИМВС
Данныепопадают в ИМВС не для того, чтобы просто наполнять ее, а для того, чтобыиспользоваться через нее для выбора целесообразных действий. Целесообразностьтех, или иных действий может быть предварительно оценена, только на основе данныхо причинно следственных связях явлений. Целесообразность действий объектанапрямую связана с тем, какими будут следствия этих действий. Отсюда можноутверждать, что структура компонент шаблонов действий объекта в его ИМВС,должна соответствовать структуре причинно-следственных связей явлений в еговнешней среде. Степень этого соответствия должна быть такой, которая необходимадля организации объектом действий по достижению его целей. Полногосоответствия, естественно, быть не может, но может происходить процессповышения этой степени соответствия, позволяющий обеспечить целесообразностьповедения объекта.
Длятого чтобы определить наличие или приближение следствия, необходимо оценитьналичие комплекса его причин. Эти оценки могут быть выражены качественнымобразом типа «мало», «достаточно», «возможно»,«неизвестно» и т.п. В комплекс причин может входить также действиясамого объекта, которые он уже выполнил или собирается выполнить для достижениясвоих целей. Эти действия в сочетании с внешними явлениями и приводят или неприводят к проявлению следствия, наличие которого влияет на достижение целейобъекта.
Шаблоныдействий, связанных с какой либо элементарной целью, могут быть представлены ввиде плоских матриц. Строки этих матриц соответствуют возможным действиямобъекта. Столбцы соответствуют оценкам текущей ситуации по имеющимся данным оней. На пересечении столбцов и строк находятся оценки целесообразности каждоговозможного действия в условиях возможных оценок конкретной ситуации. Оценкаситуации делается одновременно с поступлением данных о ней, и эта оценкаделается по тем целям, на достижение которых эта ситуация может оказатьвлияние.
Привязкиданных к целям, пусть и неокончательные, должны присутствовать изначально.Именно с привязок к целям начинается обработка данных. В соответствии с каждойцелью, к которой привязываются данные, они получают оценку, используемую длявыбора наиболее целесообразных действий (на основе использования этих оценок всоответствующих шаблонах), в том числе действий связанных с дальнейшимиспользованием этих данных.
Функцияоценок данных может быть фиксированной или меняться в зависимости от полученныхреальных результатов действий объекта выбранных на основе получаемых оценок, оттого насколько выбираемые действия способствуют приближению объекта к егоцелям. Настройка функции оценок происходит на основе получения новых данных,связанных с реальным результатом действий объекта и сопоставлении его сожидаемым.
Первичнаяпривязка и оценка групп данных производится одновременно с их поступлением,именно с этого начинается процесс их движения и обработки в ИМВС. Припоступлении новых данных в узел ИМВС происходит интегральная оценка всех данныхпо этому узлу, и именно эта оценка, накладываясь на информационные шаблоныдействий, определяет выбор наиболее целесообразного из них. Если узел ИМВСявляется подчиненным другим узлам, то обобщенная оценка нового состояния егоданных должна поступать в вышестоящие узлы. При этом обобщенная оценка длякаждого вышестоящего узла зависит от окрасок связи с этим узлом и представляетсобой новую порцию данных, привязанную к этому узлу. Соответственно, в каждомвышестоящем узле происходит интегральная оценка всех его данных и выбордействий по его шаблонам. Таким образом, прием информационных кодов вызываетпоток данных в ИМВС объекта и их распределение по ее узлам. Обработка этогопотока по шаблонам действий участвующих в нем узлов приводит к комплекснойреализации принятой информации, совместно с информацией зафиксированной в этихузлах ранее.
3.5. Реализация информации
Получениеи интерпретация объектом информационных кодов приводят его к необходимостипроизвести некоторый комплекс действий, целесообразный для него в сложившейсяситуации. Этот комплекс состоит из изменений параметров внутреннего состоянияобъекта (взаимодействий его элементов) и изменений его внешних проявлений(взаимодействий с объектами среды). Принцип целесообразности организациидействий включает в себя принцип своевременности проведения каждого действия вотдельности и согласования их по времени в комплексе. Для этого необходимо,чтобы объект отслеживал результаты своих действий или, другими словами,принимал информацию, возникающую в результате проведения каждого этапа этихдействий, и реализовывал ее в последующих этапах. Завершение каждого этапареализации информации подводят объект к началу нового акта информационноговзаимодействия. Деятельность объекта состоит из постоянной чередыинформационных и неинформационных взаимодействий со средой. Эта цепочканачинается с возникновением объекта и заканчивается с прекращением егосуществования. Каждое действие в этой цепочке необходимо должно происходить вреальном масштабе времени, т.е. от момента получения информации до еереализации, должно проходить время, за которое ситуация не изменитьсянастолько, что предпринятые действия станут неадекватными ей. Масштаб времени,в котором происходит обработка информации, может быть различным для разных еевидов и соответствует принципу целесообразности ее реализации. Обеспечениескорости обработки информации во многом зависит от организации распределенияданных в его ИМВС и организации доступа к нужным их группам, используемых длявыбора действий целесообразных в данный момент.
3.6. Навигация данных в структуре ИМВС
Потокданных в ИМВС и их распределение по ее узлам ориентированы, прежде всего, наподготовку их использования в организации выбора объектом действий ведущих кдостижению его целей. Каждая новая порция данных должна получать то свое местов ИМВС, где ее обработка по соответствующей цели будет приводить кцелесообразной реализации получаемой информации. Распределение данных согласноих назначению предполагает определение для них признаков привязки к тем илииным целям объекта и, соответственно, привязки к конкретным узлам ИМВС.
Определениепривязок данных начинается уже с рецепторов, которыми генерируется их потокпосле принятия информационных кодов. Рецепторы могут быть специализированными,посылающими данные связанные только с одной целью их использования, и тогдавопрос привязки данных полностью решается уже на их уровне. У простейшихобъектов преобладают именно такие рецепторы. С усложнением объектов, исоответственно с усложнением их информационных взаимодействий со средой,возрастает доля универсальных рецепторов, принимающих информационные коды игенерирующих данные многоцелевого назначения. Конкретизация привязок данныхидущих от универсальных рецепторов осуществляется уже в самой ИМВС, хотяпредварительный диапазон привязок может устанавливаться рецепторами. Дляустановления привязок данных на нижнем уровне ИМВС должны существовать фильтры,которые на основе определенных характеристик данных уточняют их привязки кцелям использования. Эти же фильтры отсеивают данные, назначение которых неможет быть определено или определяется как бесполезное. Фильтры могут бытьстатическими (врожденными) или динамическими (настраиваемыми в процессефункционирования объекта). Фильтры являются узлами ИМВС, поскольку они обладаютвсеми тремя компонентами, присущими ее узлам. У них есть целевое назначение,временно хранимые данные и шаблоны действий, с помощью которых генерируется инаправляется дальнейший поток данных. Настройка узлов-фильтров связана сопределением таких характеристик данных, которые позволяют устанавливать ихотношение к тем или иным группам явлениям внешней среды, и соответственно,отношение к целям объекта, на достижение которые влияют эти группы. Наначальном этапе функционирования объекта настройка фильтров его ИМВС можетносить хаотичный характер, основанный на случайных изменениях алгоритмов.Постепенно фиксируются те из случайных алгоритмов, применение которыхоказывается наиболее полезным для достижения целей объекта. Постепеннопроисходит нечто вроде процесса эволюции алгоритмов, в ходе которого на основепрежних возникают новые более целесообразные алгоритмы. Исчезновениенеадекватных алгоритмов привязок данных обеспечивается способностью памяти кочистке или, проще говоря, способностью забывания.
СтруктураИМВС имеет полииерархический вид, определяемый разделением целей объекта наподцели и многозначностью подчинения подцелей целям более высокого уровня.Структура компонент данных ИМВС имеет также полииерархический вид, определяемыйвхождением данных о частных явлениях в группы данных о более общих явлениях.Обе эти структуры соответствуют друг другу, поскольку более высокие целиобъекта связаны с взаимодействием с более общими явлениями, и декомпозиция этихцелей приводит к целям связанным с взаимодействием с частными явлениями.
Входе эволюционного развития объектов и параллельным развитием их социумов,появились и стали развиваться и специализированные средства их информационноговзаимодействия — языки. Язык начинает проявляться тогда, когда объектыстановятся обладателями возможности генерировать последовательности информационныхкодов, соответствующих различным явлениям, и передавать эти коды другимобъектам, обладающим способностью интерпретировать их как информацию связаннуюс соответствующими явлениями. Каждый элемент языка представляется комбинациейопределенных кодов и соотносится с каким либо одним явлением.Последовательность генерируемых по определенным правилам таких комбинацийсоотносится уже со связями между явлениями. Таким образом, структура языка,используемого членами социума для их информационных взаимодействий,соответствует структуре явлений, с которыми взаимодействуют отдельные члены иих социум в целом. Язык настолько структурирован, насколько структурированосогласованное взаимодействие членов социума с явлениями их внешней среды.Разные социумы, состоящие из объектов одинаковых видов и имеющие дело соднотипными явлениями внешней среды, объективно имеют схожие структуры ихязыков и наоборот.
Узлы-фильтрыИМВС объектов входящих в один социум получают одинаковую настройку алгоритмовопределения соответствия данных, получаемых из языковых информационных кодов,тем или иным явлениям и соответственно их целям. Это дает возможность членамсоциума получать необходимую им информацию не из непосредственноговзаимодействия с явлениями внешней среды, а опосредовано через взаимодействие сдругими членами социума. Такое опосредованное получение информациипринципиально упрощает и расширяет возможности объектов по достижению их целейв условиях затруднений или невозможности прямого получения информации.Настройка ИМВС, связанная с интерпретацией языковых информационных кодов, можетбыть статической, как у муравьев, или динамической, как у высших животных.Возможности динамической настройки языковой интерпретации у животныхопределяются степенью развития нейронных сетей их организмов.
Уобъектов, обладающих возможностью динамической настройки ИМВС, язык играет ещеодну важную роль. Своей структурой он оказывает влияние на формированиеструктуры самой ИМВС. Таким образом, язык оказывает влияние на структуруобработки объектом информации и формирует структуру того, что в развитом виденазывают мышлением.
Вкаждом элементе языка или их комбинациях уже присутствует их привязка ккомплексам обозначаемых ими явлений, а значит и к целям объектов связанных свзаимодействием с этими явлениями. Такая изначальная привязка информационныхкодов упрощает навигацию потока данных в ИМВС, возникающих при их приеме. Это,в свою очередь делает более простым этап реализации информации в процесседостижения объектами их целей.
Отношениегрупп данных к тем или иным целям объекта и, соответственно, к тем или инымузлам его ИМВС может иметь различную степень соответствия, зависящую от ихпотенциальной полезности для достижения соответствующей цели. Фиксация оценкистепени соответствия данных узлу и возможная дальнейшая ее переоценка,связанная с их использованием, дает возможность с одной стороны не утратитьсразу данные, назначение которых пока не совсем определено, и с другой стороныдает возможность выделять данные, от которых с наименьшими потерями для объектаможно очищать память при ее перегрузке. Степень соответствия данных узлу ИМВСопределяет степень необходимости фиксации их в этом узле. Оценка степенисоответствия обеспечивает работу фильтра данных, но уже не первичного, афункционального, действующего на основе проверки полезности данных приреализации информации, которую они представляют. Следует отметить, что оценкастепени соответствия группы данных узлу ИМВС, не совпадает с оценками ихполноты и точности. Эти оценки относятся уже ко всем данным по узлу и зависятот того, насколько их полный набор достаточен для правильного выборацелесообразных действий. Оценка степени соответствия узлу определяется из того,насколько вообще оцениваемая группа данных может быть использована при выборепо информационным шаблонам тех действий, которые обеспечивают достижение целей,связанных с этим узлом.
Данныепоступают в узел ИМВС последовательно, а используются для выбора действийсовместно. Во время этой обработки может возникнуть ситуация, когда согласноинформационным шаблонам необходимо сделать одновременный выбор несовместимыхмежду собой действий. Такая ситуация может означать либо наличие противоречиймежду отдельными группами данных, либо наличие равноценных возможностей выбораразных действий. Противоречие в данных может быть следствием недостаточнойадекватности имеющихся шаблонов действий для соответствующей цели. В этомслучае противоречие может быть снято с помощью настройки этих шаблонов. Другойпричиной противоречия может быть получение объектом дезинформации или ошибочнаяработа рецепторов. Снятие таких противоречий может происходить в процессепоступления новых данных, подтверждающих достоверность одних групп данных инедостоверность других. Возможны и более сложные алгоритмы снятия противоречияданных, связанные с комплексным их сопоставлением по всем узлам ИМВС.Поддержание логической целостности ИМВС, определяемой как отсутствиепротиворечий в ее данных, является необходимым условием целесообразногофункционирования объекта.
Заключение.
Объекты,объединенные в социум, взаимодействуют с явлениями внешней среды, значительнаячасть которых имеет место внутри социума. Отчасти каждый из объектоввзаимодействует и с внешними по отношению к социуму явлениями. Аналогичносоциумы взаимодействуют с явлениями внешней среды, в основном принадлежащимсоциумам более высокого уровня, в которые они входят. Социум существует приусловии совместимости целей его членов и наличии у него возможностиорганизовывать взаимную поддержку достижения целей своих членов.
Дляобеспечения возможности своего существования социум должен обладать комплексомсобственных целей. При этом достижение их может поддерживаться только черездействия входящих в него объектов. Для этого какая то часть собственных целейобъектов должна составлять подцели тех или иных целей социума. Можно заметить,что совокупность тех целей объектов, которые поддерживают достижение одной целисоциума, находится к ней в соотношении причина-следствие. Достижение этойсовокупности целей объектов приводит к достижению цели социума. В то же времясами объекты состоят с социумом в связи часть-целое, а их взаимодействие междусобой являются согласующими связями в этом социуме. При этом одни и те жеобъекты могут состоять в разных социумах одновременно. Каждый объект обладаетсобственной ИМВС, и таковая имеется у их социума как самостоятельного объекта.Каждый узел его ИМВС строится на основе пространственно распределенныхносителей, которыми являются его объекты и используемые ими средства обработкиинформации. Соответственно этому информационные модели внешней среды объектовпредставляют собой основу, на которой строится ИМВС социума. Последняя несовпадает с простым объединением первых и имеет собственные элементы, непринадлежащие конкретно ни одному из членов социума. Точно также каждый членсоциума имеет собственные элементы ИМВС не имеющие отношения к самому социуму.
Можносказать, что если мы описывали структуру ИМВС объектов плоской двумернойсхемой, то структуру ИМВС их социума необходимо описывать в объемном трехмерномвиде. Впрочем, число измерений схемы ИМВС вещь условная, безусловно лишьвозрастание числа требуемых измерений при переходе от одного к другому. Еслиначинать описание ИМВС социума с описаний ИМВС клеток составляющих егоорганизмы, то число измерений построенной схемы должно еще более возрасти.
Социумобразуется через взаимодействие входящих в него объектов, и именно они являютсяединственными его строителями. До недавнего времени (в масштабе существованияжизни на Земле) процесс построения социумов носил характер схожий во многом схарактером процесса естественного отбора организмов.
Методомслучайных изменений и отмиранием ошибочных вариантов находились те формыорганизации взаимодействия объектов, которые с одной стороны приносили бы имвзаимную пользу, и с другой стороны обеспечивали бы стабильное существование ихобъединения в виде социума. Основой существования любого социума являетсяинформационное взаимодействие его членов. Без него организация их совместнойдеятельности была бы просто невозможна.
Допоявления человека и его социумов возможности информационного взаимодействиявнутри социума всегда ограничивались органическими возможностями его членов. Впроцессе эволюции природы появлялись все более сложные организмы с более мощнымивозможностями информационных взаимодействий. Строго параллельно этому шлаэволюция их социумов. С появлением человека произошел качественный скачек внеспешной эволюции природы. Этот скачек связан с речевыми способностямиорганизма человека. Развитая возможность генерировать и избирательновоспринимать широкий спектр звуковых волн и их модуляций, дала человеку мощноесредство приема и передачи информационных кодов. Постепенное освоение этогосредства, выражавшееся в развитии языков общения, заняло около 150 тысяч лет.Примерно такое время функциональные возможности человеческого организмасущественно не менялись, зато неуклонно усложнялись и развивались функциисоциальных образований людей. Язык как основа информационного взаимодействиялюдей не только обеспечил возможность простого существования их социумов, ноего развитие создало основу для эволюции человеческих социумов. Впервые вистории жизни эволюция социальных образований перестала быть зависимой отэволюции образующих их организмов, и ее стержнем стало развитие средствинформационного взаимодействия.
Мыне будем здесь подробно рассматривать историю появления средств переноса иобработки информации, используемых людьми, возникших на основе языковых формобщения. Эти средства развивались от петроглифов до компьютеров и космическойсвязи. Заметим лишь, что процесс их развития до сих пор носил характерестественного отбора и только совсем уж недавно стал приобретатьцеленаправленный характер. Но до сих пор не хватает общей теории определяющейнаправление развития средств работы с информацией и их место в организацииобщего комплекса информационных взаимодействий социальных образованийобразуемых людьми.
Вэтой работе, прежде всего, хотелось показать необходимость и возможностьразработки общей теории информации, которая могла бы стать методологическойосновой целенаправленного создания новых информационных технологий. Хочетсянадеяться, что общие принципы движения информации, выражение которых содержитсяв описании ИМВС, могут стать базовой основой развития такой теории.
Список литературы
[1]НорбертВинер «Кибернетика или Управление и связь в животном и машине». М.,Сов. радио, 1958. Информация, язык и общество.
[2]В.М.Лачинов,А.О.Поляков «Информодинамика, или Путь к Миру открытых систем» 2-еизд., СПб., 1999. Русский интернет.
[3]В.И. Корогодин «Информация и феномен жизни». Пущино, 1991.
[4]В.Г. Редько «Лекции по эволюционной кибернетике». Лекция 15, лекция16.
[5]В.С.Репин «Молекулярная информация: миф или реальность».
[6]В.С.Репин «Жизнь начинается с 350 генов».
[7]В.Ф. Турчин «Феномен науки. Кибернетический подход к эволюции». М.,Наука, 1993. Английский интернет, Русский интернет.
[8]В.Ф. Турчин «Теория метасистемных переходов»(англ).