Для начала попытаемся дать какие-то предварительные определения этим понятиям, которые позволили бы вести дальнейшие рассуждения, а в будущем может быть разработать более четкие, максимально формализованные определения как самого понятия информации, так и всех возможных характеристик, свойств этой сущности.
Как известно, объем информации принято оценивать в битах. Есть разные попытки оценки сложности информационных систем. В частности, достаточно часто используется оценка предложенная А.Н.Колмогоровым, которая, как уже отмечалось, представляется не совсем адекватной, точнее недостаточно однозначной.
В связи с тем, что основным назначением любого информационного процесса является адаптация ИС совершающей его, то любые оценки соответствующей информации должны осуществляться с этих позиций, т.е. с точки зрения значимости или ценности, рассматриваемой информации для конкретной ИС.
Любому информационному процессу предшествуют процедуры выбора цели, т.е. определение системой своего целевого (потребного, желаемого) состояния - Сц, наиболее актуального из всех возможных состояний в данный момент времени, и определение своего текущего состояния - Ст. Естественно эти процедуры также представляют собой информационные процессы. Далее определяется величина отклонения Сц от Ст, т.е.
Д = Сц - Ст.
Вот информиация о Сц, Ст и Д в данный момент наиболее актуальна, т.е. значима, но не вообще, а для конкретной ИС, анализирующей в данный момент ситуацию. В случае когда осознанное (для простых ИС - зафиксированное) значение величины Д окажется больше некоторого порогового значения Дп, система начнет соответствующее информационное взаимодействие или процесс с целью максимального уменьшения величины Д до значений меньших Дп.
Объем информации о Сц, Ст и Д зависит от сложности ИС, многообразия возможных ее состояний. Объем и сложность информации, непосредственно лежащей в основе алгоритма реализующего информационный процесс, зависит уже от многообразия способов, при помощи которых ИС может уменьшить величину Д.
Если рассматривать характеристики информации с таких позиций, то по всей вероятности можно принять следующие утверждения:
- ценность, значимость информации - это характеристика или качество информации с точки зрения ИС, которая ее использует, т.е. сугубо субъективная характеристика:
- сложность - это скорее характеристика процесса или же соответствующего алгоритма, который инициализируется и реализуется на основе оцениваемой информации, или же характеристика информационной системы:
- объем - это характеристика вроде бы непосредственно относящаяся к информации как таковой, но его значение в большей степени, если не в основном, зависит от способов кодирования и фиксации информации в ИС.
Отсюда ясно, что все эти характеристики информации принципиально относительны и конкретные оценки их значений в основном зависят от оценивающей ИС. Как раз это обстоятельство и создает серьезную проблему строгой формализации этих понятий.
В настоящее время представляется актуальной разработка методов достаточно строгой формализации ("математизации") сугубо субъективных понятий, явлений и процессов, т.е. вообще знаний о таких сущностях, которые принципиально или совсем не проявляют тенденцию к любой инвариантности относительно отображающих процессов, что так характерно для знаний, относящихся к большим, сложным системам, каковыми, в частности, являются живые системы.
Учитывая специфику использования информации информационной системой, точнее ее тезаурусом, представляется вполне обоснованным выделить два существенно различных вида или типа информации, которые условно назовем "данными" и "знанием" по некоторой аналогии с банками данных и знаний экспертных систем. Тогда "данными" будет любая совокупность информации, которая накапливается в ЗУ тезауруса ИС и несет определенные сведения об отображаемых объектах. "Знания" - это информация, которая хранится и поступает в ЗУО подсистемы ПО тезауруса ИС и так или иначе определяет сложность, объем или вообще содержание алгоритмов функционирования той части тезауруса, которая была условно обозначена как ТП. Очевидно, что "данные" могут накапливаться в ИС не только в результате процесса отображения системой любого объекта, но и в итоге продуктивного воображения, если такая функция свойственна ИС. "Знания" могут поступать в тезаурус ИС только при ее взаимодействии с другой ИС, передающей ей эти "знания". Иначе говоря, можно предположить, что "знания", в отличие от "данных" не могут возникнуть в тезаурусе изолированной ИС, они могут только передаваться от ИС к ИС. Таким образом, "данные" могут увеличить "информативность" ИС, а "знания" могут увеличить сложность ИС, или же вообще изменить ее тезаурус.
Из всего вышеизложенного следует, что "знания" и "данные" существенно разные виды или типы информации. Причем, вполне возможно предположить, что для информации типа "знание" должен существовать своеобразный закон сохранения, согласно которому общий уровень сложности этого типа информации в Бытие является строго постоянной величиной, но в локальных, открытых областях этот уровень может изменяться.
Глава 3 ЖИЗНЬ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Как уже отмечалось, общепринятого определения живого, жизни в настоящее время также не существует. Например, в [13] живой организм определяется как открытая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшим функциональным веществом которой являются биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты. Организм, по [13],это система историческая, в том смысле, что он является результатом филогенетического эволюционного развития и сам проходит путь онтогенетического развития. Указывается, что "....живая система принципиально открытая и тем самым неравновесная".
А.А.Ляпунов предлагает такое определение жизни:"....жизнь можно охарактеризовать как высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул" [14]. В [12] отмечается, что Л.А.Блюменфельд называет живыми самовоспроизводящиеся системы, способные к созданию информации, прямо или косвенно влияющей на их самовоспроизведение.
Можно привести еще много других вариантов определения жизни, живого организма. Как отмечается в [14], существует два основных подхода к определению жизни - моноатрибутивный и полиатрибутивный. Существо первого подхода - в выделении из всего многообразия проявлений жизни главного, основного, в чем фокусируется жизнь в целом. Например, Ф.Энгельс и А.И.Опарин видели первооснову жизни в обмене веществ, а Э.С.Бауэр - в принципе "устойчивого неравновесия".
Представители второго подхода определяют жизнь путем перечисления всех скольконибудь важных, существенных ее проявлений (качеств). Э.А.Энгельгардт отмечает, что жизнь представляет собою совокупность некоторого числа начал, из которых каждое, взятое в отдельности недостаточно для того, чтобы обеспечить функционирование живой системы, а при отсутствии хотя бы одного из них система разрушается [15]. Принцип необходимости и достаточности всех перечисляемых свойств (качеств), характеризующих жизнь и является основой полиатрибутивного подхода. Типичное полиатрибутивное определение живого организма было приведено в начале этого раздела.
Некоторые сторонники моноатрибутивного подхода в принципе не отвергают полностью адекватность полиатрибутивногоб но обосновывают правомочность моноатрибутивного подхода, исходя из предположения, что во всякой целостной системе есть определенная основа, исходный пункт, из которого берут начало все другие ее функции, проявления ее активности [16]. Иначе говоря, в таких рассуждениях сознательно или подсознательно предполагается: во-первых, наличие определенных приоритетов у этого множества существенных, специфических качеств живого; во-вторых, принципиальная возможность постепенного, последовательного во времени, накопления этих качеств. Но в настоящее время наука не располагает никакими объективными данными для построения таких рассуждений. Поэтому, умозрительное предположение о каких-то приоритетных шкалах для качеств, характеризующих (в совокупности!) жизнь, и представление механизма последовательного во времени накопления этих качеств - все это сугубо субъективные рассуждения, ни в какой мере не отражающие объективную реальность. Основная цель таких рассуждений - "предугадать", "вообразить", не имея на это никаких объективных, научных данных, процесс развития неживой материи в живую. Конечно такие рассуждения оправданы, если они ведутся для выработки определенного комплекса рабочих гипотез, необходимых для организации процесса научных исследований проблемы генезиса живой материи, т.е. для выявления некоторого множества объективных данных, необходимых для определения одного, объективно реализуемого (или реализованного) варианта генезиса живого, из множества существующих в настоящее время гипотетических альтернативных вариантов, имеющих пока абсолютно равные права. Но в этом случае всегда необходимо подчеркивать, что все эти умозаключения являются только рабочими гипотезами.
Эта ситуация - типичный случай замены знаний верой. В этом вроде и нет ничего предосудительного, т.к. вряд ли нужно доказывать, что в любых знаниях, в любой науке, содержится, в той или иной мере, компонента веры. Познание окружающего мира в принципе невозможно без этой компоненты, как раз из-за самого процесса познания, из-за того, что в каждый данный момент не все познано (и вряд ли будет познано). Ведь даже при самом оптимистическом подходе (не очень обоснованном) мы всегда асимптотически приближаемся к абсолютной сути вещей, к Истине, не имея шанса когданибудь ее достигнуть. Н.Н.Моисеев (Наука и религия, 2, 1989, стр. 2) отмечает, что в любой науке есть обязательно некая аксиоматика, система выводов (по всей вероятности, точнее говорить о системе исходных предположений, К.В.), которым ученый просто верит. Верят гипотезам, которые не противоречат человеческому текущему опыту, но не доказуемы пока. В частности, верят в правильность научной методики познания, в асимптотическое приближение к познаваемой сущности - все это в итоге вера. Однако при построении любых рассуждений надо всегда четко отделять, подчеркивать, где рассуждения основываются на знаниях, а где на вере.
Безусловно проблема сущности живого самым тесным образом связана с проблемой генезиса живой материи, жизни во Вселенной. Проблема генезиса живого интересовала человечество с древнейших времен. С тех же времен все философские и религиозные учения пытались объяснить сущность этого феномена. Причем в каждом из этих учений такое объяснение преподносилось и преподносится как абсолютная истина. Это обстоятельство можно объяснить тем, что из всех любых других проблем познания, эта проблема затрагивает, наиболее глубоко лежащие в подсознании, чувства человека.
Делались и делаются многочисленные попытки решить эту проблему и в современной науке. Но пока, что все эти попытки остаются попытками. В рамках данной работы невозможно привести, хотя бы в какой-то степени, исчерпывающий обзор всех этих попыток. Вкратце отметим только суть некоторых типичных идей гипотез о генезисе живого. Так например, Линей признавал одноактное творение организмов Богом; Кювье был сторонником повторяющихся актов творения все более совершенныХ форм жизни; С.Аррениус предложил гипотезу о занесении спор жизни на Землю из Космоса (теория панспермии), тем самым решая проблему только для Земли; К.Бэр был автором концепции о извечном параллельном существовании живой и неживой материи. Согласно Тейяр де Шардену для объяснения возможности происхождения всего сущего, включая живую материю, из единной субстанции необходимо допустить, что атомы, электроны, элементарные частицы должны иметь фундамент имманентности, "искру духа", т.е. некую "внутреннюю духовную энергию", которую он называл, в отличие от обычной физической (в его трактовке - "тангенциальной"), "радиальной" энергией. Именно радиальная энергия обуславливает развитие материи, глобальную прогрессивную эволюцию материи. Развитие в мире, по его мнению, имеет строгую направленность, которая обусловлена тем, что за материальными (физическими) причинами существует глубинное, целевое начало. В такой интерпретации, "радиальная энергия" очень похожа на информационную причинность прогрессивной эволюции. К.С.Тринчер ([17]) считает, что термодинамический принцип существования живой материи является независимым принципом, указывающим на самостоятельность функции живой материи и на невозможность возникновения живой материи из известной нам неживой материи. Он предполагает вариант возникновения на некоторой фазе развития Вселенной из некоторой проматерии отдельно живой и неживой материй.
В.И.Вернадский утверждал, что возникновение живой материи нельзя рассматривать как процесс синтеза отдельного первого живого организма. Возникновение жизни могло произойти только в результате возникновения биосферы, т.е. одномоментного возникновения всей совокупности первичных живых организмов в адекватных условиях их существования. Таким образом, можно считать, что В.И.Вернадский практически полностью исключил возможность возникновения живой материи из неживой. Он в [18] прямо указывает, что считает невозможным самопроизвольное зарождение живых организмов из косных естественных тел (имеется в виду неживая материя) в условиях современных и существовавших в течение всего геологического прошлого Земли. Он отмечает, что "....существование резкой непроходимой граицы между живой и неживой материей есть не философская или научная гипотеза или теория, а это есть эмпирическое обобщение из бесчисленного множества точно установленных логических и эмпирических фактов."
Советский философ Э.В.Ильенков (Наука и религия, 8, 1988, стр.5) выдвигал гипотезу, что материя "постоянно обладает мышлением, постоянно мыслит самое себя". Это не значит, что каждая частица материи обладает этим свойством. Он считает, что во Вселенной всегда где-то есть живые системы - ЖС. Причем, в каждый данный момент времени где-то ЖС в стадии зарождения, в другом месте в стадии развития, максимального развития, спада, распада и т.д. Говоря о другом месте, он имеет в виду - как в пространстве, так и во времени. Он цитирует Ф.Энгельса, который утверждал, что материя в своем вечном круговороте движется согласно законам и на известной ступени должна - то в одном месте, то в другом - производить в органическом существе мыслящий дух.
Э.В.Ильенков постулирует, что - материя не может существовать без мышления, - мышление - есть высший продукт всеобщего развития, есть высшая ступень организации взаимодействия, предел усложнения этой организации. Но в то же время он отмечает, что формы, более высокоорганизованные, чем мыслящий мозг, не только не известны науке, но что философия принципиально не может допустить даже в качестве возможного, ибо это допущение делает невозможной саму философию. Если допустить, что возможны формы движения (организации) материи, которые относились бы к мыслящему мозгу как биологическое к химическому, то это значило бы признание такой сферы деятельности, которая принципиально непознаваема для мышления. Но если учесть, что для субъект-системы объект-ИС более высокого уровня иерархии - непознаваема, по-крайней мере адекватно, и что мало оснований размещать человечество на самом высоком уровне иеархии, то к нашему глубокому сожалению приходится считать, что, скоее всего, так оно и есть.
Пока считается, что нет научной теории, которая могла бы адекватно объяснить феномен живой материи. В то же время вся сумма знаний, накопленных человечеством в настоящее время, позволяет с достаточной обоснованностью в качестве наиболее адекватной рабочей гипотезы принять следующее утверждение:
естественные ИС и есть Живая материя, т.е. Живые системы - ЖС, а Живая материя - есть информационные системы.
Система понятий, которая использовалась для полиатрибутивного определения ИС почти полностью тождественна с аналогичной системой понятий для живой материи. Что касается упомянутого в [13] утверждения, что "важнейшими функциональными веществами живого организма являются белки и нуклеиновые кислоты", то это просто подтверждение частного опытного факта (к сожалению пока единственного), что в условиях Земли, эти вещества обеспечивают необходимую термодинамическую неравновесность живых систем. В других условиях, можно предположить, что такими функциональными веществами могут быть и другие вещества. Ряд исследователей не исключают возможность, что в других мирах жизнь может возникнуть и функционировать на другой основе, с другим химическим обменом. Поэтому предлагается дать чисто функциональное определение жизни, не связывая сущность живого с каким-то определенным материальным субстратом. По П.К.Анохину живые системы - это антиэнтропийные негэнтропийные системы, и по данному, наиболее фундаментальному своему признаку не только не сводимы к системам неживой природы, но диаметрально противоположны им. Он считает, что все теоретические построения, игнорирующие это центральное положение, не могут привести к созданию логических средств, обладающих удовлетворительной эвристической силой. В [19] жизнь определяется как обмен веществом, энергией и информацией, осуществляемый открытой системой (организмом). Здесь же отмечается, что в последнее время витализм пережил своего рода обновление и вернулся в биологию в виде кибервитализма (Новак, 1975 г), использующего такие научные понятия как система и информация.
К настоящему времени уже многие авторы в той или иной форме высказывали мысль, что естественные ИС - есть живые организмы во всем их многообразии: от простейших безъядерных клеток (прокариотов), вирусов до Человека и человеческого сообщества, а также биосферы!
Искусственные ИС, т.е. ИС, созданные естественными ИС (не посредством размножения!), фактически являются некоторыми моделями живого, выполненные с определенной степенью приближения. Поэтому искусственные ИС могут не обладать всей совокупностью необходимых качеств, определяющих естественные ИС.
Как уже отмечалось, для естественных ИС, а следовательно и для ЖС, характерна термодинамическая неравновесность, точнее это качество является для них одним из важнейших. Интересно отметить еще одно существенное отличие ЖС от ФС. Обычно, если не очень часто, у ФС (имеются в виду в основном макро-объекты) мощность внутренних связей намного больше мощности ее связей с окружающей средой. Разница часто такая, что при изучении ФС внешними связями можно пренебречь или учесть большинство из них, допустив тем самым возможность рассматривать ФС как изолированную, что и делается обычно в научной практике. Такой подход при изучении ЖС практически невозможен. Во-первых, из-за их принципиальной физической неравновесности, что вызывает их чрезмерную чувствительность к физическим параметрам окружающей среды. Во-вторых, вся известная совокупность ЖС, т.е. все живые организмы, составляющие в своем множестве наблюдаемую биосферу, чрезвычайно взаимосвязаны и взаимообуславливают существование друг друга. Биосфера четко проявляет себя как некая Мета-ЖС в рамках Земли, а каждый организм, входящий в ее состав, является живой подсистемой с развитыми связями с другими такими же подсистемами этой Мета-ЖС. Общеизвестен и тот факт, что любой живой организм очень чувствителен к геологическим, метеорологическим и астрофизическим воздействиям. Можно утверждать, что любые ЖС (ИС), по каким-то неизвестным, изначально заложенным причинам, более "открыты" влиянию Космоса, в самом широком смысле понимания этого термина, чем любая ФС.
Теперь вернемся опять к проблеме генезиса ИС или ЖС, как частному случаю проблемы развития сложных систем. Как уже отмечалось, ИС или ЖС отличаются от множества ФС наличием определенного количества - N, специфических, системообразующих качеств (параметров). Причем совокупность этих качеств значима, т.е. является системообразующим фактором СОФ, тогда и только тогда, когда эти качества реализуются все одновременно! Исключение любого качества из этой совокупности приводит к уничтожению СОФ, следовательно и ИС или ЖС, т.е. или существует вся совокупность, или же ее нет. В таком случае можно считать, что существование любых N - 1 качеств из этой совокупности бессмысленно или же, что существование всех качеств этой совокупности взаимообусловленно.
Известно, что любое развитие систем может быть непрерывным или прерывным. Непрерывность в развитии системы выражается качественной определенностью системы, т.е. при таком развитии совокупность специфических для данной системы качеств остается неизменной. Изменяются только количественные характеристики, всех или некоторых качеств этой совокупности. Прерывное развитие подразумевает переход системы в новое качество, т.е. изменение состава упомянутой совокупности системообразующих качеств. Иначе говоря, возникает новая система. При прерывном развитии проявляется (так принято считать) диалектический закон перехода количества в качество. Причем подразумевается, что этот закон не имеет ограничений: количественные изменения любого качества или совокупности качеств в итоге может привести к появлению любого другого нового качества. Абсолютность этого закона представляется достаточно спорным и требует в дальнейшем определенных уточнений. Здесь только поставим под сомнение этот закон.
В зависимости от природы причин, вызвавших процесс развития системы, любое развитие может быть:
- целенаправленным,
- функциональным (однозначным),
- случайным,
- или же комбинацией этих типов.
В свою очередь, все перечисленные типы причин могут быть внутренними или внешними по отношению к развивающейся системе.
Целенаправленное развитие предполагает: во-первых, наличие определенной цели; во-вторых, "автора" этой цели и программы, реализующей процесс достижения поставленной цели. Следовательно, причины такого типа развития - информационные. Ясно, что целенаправленное развитие в принципе допускает получение одновременно любого количества новых качеств. Возможность такого развития ("естественного") ФС в ИС наука пока исключает. Скорее категория цели в естественных процессах полность. исключается методическими принципами точных наук. Поэтому было бы точнее сказать, что закономерности целенаправленного развития, как и вообще любого целенаправленного действия, не входят пока в компентенцию точных наук.
Функционально-физическое развитие подразумевает наличие строго однозначных, закономерных причинно-следственных отношений. Поэтому такое развитие в принципе предполагает последовательное во времени накопление всех необходимых качеств. Интервал времени, необходимый для каждого одиночного акта такого накопления, можно предположить сколь угодно малым (его значение зависит от предполагаемой скорости такого развития), но никогда не будет равным нулю. По этой причине и в этом случае, как и при версии вероятностного поэтапного развития, возникает неразрешимая проблема времени, необходимого для полного накопления всех специфических качеств известных ЖС, т.е. для функционального развития ФС в ЖС. Главное же заключается в том, что наука пока не знает таких функционально-физических процессов, которые могли бы привести к массовому развитию ФС в ЖС одного и того же рода (типа)! Более того, вся совокупность известных законов природы (имеются в виду законы физических процессов) запрещает возникновение ИС от ФС. Следовательно, остается только один вариант вероятностного развития ФС в ИС или ЖС, в основе которого лежат случайные (вероятностные) причинно-следственные отношения. Но все мыслимо возможные оценки вероятности случайного возникновения ЖС (ИС) от ФС, т.е. случайного одновременного возникновения упомянутых специфических качеств, показывают, что вероятность такого события фактически равна нулю! Естественно, с учетом конечности времени существования Вселенной. Это даже без учета необходимости в массовом развитии ФС в ЖС одного и того же рода. Такие оценки производились неоднократно разными исследователями.
Осуществимость вероятностного варианта (да и функционально-физического) постепенного развития ФС в ЖС можно допустить тогда и только тогда, когда будет объективно выявлено все множество промежуточных вариантов от ФС до ИС, каждый из которых отличается от предыдущего в цепи эволюционного развития на одно (или по крайней мере на достаточно незначительное количество) дополнительное качество. Но, во-первых, пока нет и намека на объективную регистрацию хотя бы одного такого промежуточного варианта; во-вторых, нет и теоретического обоснования сущности, природы таких промежуточных вариантов систем.
Следовательно, пока не решен вопрос вероятностного и физического вариантов развития ФС в ЖС или ИС, если он вообще может быть решен, наибольшее право на существование имеют две альтернативы: вариант целенаправленного развития и вариант изначального, параллельного существования ФС и ИС, т.е. живой и неживой материи.
Проблема выбора одного из этих вариантов тесно связана с проблемой объяснения сущности, природы эволюции ИС или ЖС. Поэтому такой выбор попытаемся осуществить после обсуждения некоторых положений эволюционного процесса.
Как известно, объем информации принято оценивать в битах. Есть разные попытки оценки сложности информационных систем. В частности, достаточно часто используется оценка предложенная А.Н.Колмогоровым, которая, как уже отмечалось, представляется не совсем адекватной, точнее недостаточно однозначной.
В связи с тем, что основным назначением любого информационного процесса является адаптация ИС совершающей его, то любые оценки соответствующей информации должны осуществляться с этих позиций, т.е. с точки зрения значимости или ценности, рассматриваемой информации для конкретной ИС.
Любому информационному процессу предшествуют процедуры выбора цели, т.е. определение системой своего целевого (потребного, желаемого) состояния - Сц, наиболее актуального из всех возможных состояний в данный момент времени, и определение своего текущего состояния - Ст. Естественно эти процедуры также представляют собой информационные процессы. Далее определяется величина отклонения Сц от Ст, т.е.
Д = Сц - Ст.
Вот информиация о Сц, Ст и Д в данный момент наиболее актуальна, т.е. значима, но не вообще, а для конкретной ИС, анализирующей в данный момент ситуацию. В случае когда осознанное (для простых ИС - зафиксированное) значение величины Д окажется больше некоторого порогового значения Дп, система начнет соответствующее информационное взаимодействие или процесс с целью максимального уменьшения величины Д до значений меньших Дп.
Объем информации о Сц, Ст и Д зависит от сложности ИС, многообразия возможных ее состояний. Объем и сложность информации, непосредственно лежащей в основе алгоритма реализующего информационный процесс, зависит уже от многообразия способов, при помощи которых ИС может уменьшить величину Д.
Если рассматривать характеристики информации с таких позиций, то по всей вероятности можно принять следующие утверждения:
- ценность, значимость информации - это характеристика или качество информации с точки зрения ИС, которая ее использует, т.е. сугубо субъективная характеристика:
- сложность - это скорее характеристика процесса или же соответствующего алгоритма, который инициализируется и реализуется на основе оцениваемой информации, или же характеристика информационной системы:
- объем - это характеристика вроде бы непосредственно относящаяся к информации как таковой, но его значение в большей степени, если не в основном, зависит от способов кодирования и фиксации информации в ИС.
Отсюда ясно, что все эти характеристики информации принципиально относительны и конкретные оценки их значений в основном зависят от оценивающей ИС. Как раз это обстоятельство и создает серьезную проблему строгой формализации этих понятий.
В настоящее время представляется актуальной разработка методов достаточно строгой формализации ("математизации") сугубо субъективных понятий, явлений и процессов, т.е. вообще знаний о таких сущностях, которые принципиально или совсем не проявляют тенденцию к любой инвариантности относительно отображающих процессов, что так характерно для знаний, относящихся к большим, сложным системам, каковыми, в частности, являются живые системы.
Учитывая специфику использования информации информационной системой, точнее ее тезаурусом, представляется вполне обоснованным выделить два существенно различных вида или типа информации, которые условно назовем "данными" и "знанием" по некоторой аналогии с банками данных и знаний экспертных систем. Тогда "данными" будет любая совокупность информации, которая накапливается в ЗУ тезауруса ИС и несет определенные сведения об отображаемых объектах. "Знания" - это информация, которая хранится и поступает в ЗУО подсистемы ПО тезауруса ИС и так или иначе определяет сложность, объем или вообще содержание алгоритмов функционирования той части тезауруса, которая была условно обозначена как ТП. Очевидно, что "данные" могут накапливаться в ИС не только в результате процесса отображения системой любого объекта, но и в итоге продуктивного воображения, если такая функция свойственна ИС. "Знания" могут поступать в тезаурус ИС только при ее взаимодействии с другой ИС, передающей ей эти "знания". Иначе говоря, можно предположить, что "знания", в отличие от "данных" не могут возникнуть в тезаурусе изолированной ИС, они могут только передаваться от ИС к ИС. Таким образом, "данные" могут увеличить "информативность" ИС, а "знания" могут увеличить сложность ИС, или же вообще изменить ее тезаурус.
Из всего вышеизложенного следует, что "знания" и "данные" существенно разные виды или типы информации. Причем, вполне возможно предположить, что для информации типа "знание" должен существовать своеобразный закон сохранения, согласно которому общий уровень сложности этого типа информации в Бытие является строго постоянной величиной, но в локальных, открытых областях этот уровень может изменяться.
Глава 3 ЖИЗНЬ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Как уже отмечалось, общепринятого определения живого, жизни в настоящее время также не существует. Например, в [13] живой организм определяется как открытая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся и развивающаяся гетерогенная система, важнейшим функциональным веществом которой являются биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты. Организм, по [13],это система историческая, в том смысле, что он является результатом филогенетического эволюционного развития и сам проходит путь онтогенетического развития. Указывается, что "....живая система принципиально открытая и тем самым неравновесная".
А.А.Ляпунов предлагает такое определение жизни:"....жизнь можно охарактеризовать как высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул" [14]. В [12] отмечается, что Л.А.Блюменфельд называет живыми самовоспроизводящиеся системы, способные к созданию информации, прямо или косвенно влияющей на их самовоспроизведение.
Можно привести еще много других вариантов определения жизни, живого организма. Как отмечается в [14], существует два основных подхода к определению жизни - моноатрибутивный и полиатрибутивный. Существо первого подхода - в выделении из всего многообразия проявлений жизни главного, основного, в чем фокусируется жизнь в целом. Например, Ф.Энгельс и А.И.Опарин видели первооснову жизни в обмене веществ, а Э.С.Бауэр - в принципе "устойчивого неравновесия".
Представители второго подхода определяют жизнь путем перечисления всех скольконибудь важных, существенных ее проявлений (качеств). Э.А.Энгельгардт отмечает, что жизнь представляет собою совокупность некоторого числа начал, из которых каждое, взятое в отдельности недостаточно для того, чтобы обеспечить функционирование живой системы, а при отсутствии хотя бы одного из них система разрушается [15]. Принцип необходимости и достаточности всех перечисляемых свойств (качеств), характеризующих жизнь и является основой полиатрибутивного подхода. Типичное полиатрибутивное определение живого организма было приведено в начале этого раздела.
Некоторые сторонники моноатрибутивного подхода в принципе не отвергают полностью адекватность полиатрибутивногоб но обосновывают правомочность моноатрибутивного подхода, исходя из предположения, что во всякой целостной системе есть определенная основа, исходный пункт, из которого берут начало все другие ее функции, проявления ее активности [16]. Иначе говоря, в таких рассуждениях сознательно или подсознательно предполагается: во-первых, наличие определенных приоритетов у этого множества существенных, специфических качеств живого; во-вторых, принципиальная возможность постепенного, последовательного во времени, накопления этих качеств. Но в настоящее время наука не располагает никакими объективными данными для построения таких рассуждений. Поэтому, умозрительное предположение о каких-то приоритетных шкалах для качеств, характеризующих (в совокупности!) жизнь, и представление механизма последовательного во времени накопления этих качеств - все это сугубо субъективные рассуждения, ни в какой мере не отражающие объективную реальность. Основная цель таких рассуждений - "предугадать", "вообразить", не имея на это никаких объективных, научных данных, процесс развития неживой материи в живую. Конечно такие рассуждения оправданы, если они ведутся для выработки определенного комплекса рабочих гипотез, необходимых для организации процесса научных исследований проблемы генезиса живой материи, т.е. для выявления некоторого множества объективных данных, необходимых для определения одного, объективно реализуемого (или реализованного) варианта генезиса живого, из множества существующих в настоящее время гипотетических альтернативных вариантов, имеющих пока абсолютно равные права. Но в этом случае всегда необходимо подчеркивать, что все эти умозаключения являются только рабочими гипотезами.
Эта ситуация - типичный случай замены знаний верой. В этом вроде и нет ничего предосудительного, т.к. вряд ли нужно доказывать, что в любых знаниях, в любой науке, содержится, в той или иной мере, компонента веры. Познание окружающего мира в принципе невозможно без этой компоненты, как раз из-за самого процесса познания, из-за того, что в каждый данный момент не все познано (и вряд ли будет познано). Ведь даже при самом оптимистическом подходе (не очень обоснованном) мы всегда асимптотически приближаемся к абсолютной сути вещей, к Истине, не имея шанса когданибудь ее достигнуть. Н.Н.Моисеев (Наука и религия, 2, 1989, стр. 2) отмечает, что в любой науке есть обязательно некая аксиоматика, система выводов (по всей вероятности, точнее говорить о системе исходных предположений, К.В.), которым ученый просто верит. Верят гипотезам, которые не противоречат человеческому текущему опыту, но не доказуемы пока. В частности, верят в правильность научной методики познания, в асимптотическое приближение к познаваемой сущности - все это в итоге вера. Однако при построении любых рассуждений надо всегда четко отделять, подчеркивать, где рассуждения основываются на знаниях, а где на вере.
Безусловно проблема сущности живого самым тесным образом связана с проблемой генезиса живой материи, жизни во Вселенной. Проблема генезиса живого интересовала человечество с древнейших времен. С тех же времен все философские и религиозные учения пытались объяснить сущность этого феномена. Причем в каждом из этих учений такое объяснение преподносилось и преподносится как абсолютная истина. Это обстоятельство можно объяснить тем, что из всех любых других проблем познания, эта проблема затрагивает, наиболее глубоко лежащие в подсознании, чувства человека.
Делались и делаются многочисленные попытки решить эту проблему и в современной науке. Но пока, что все эти попытки остаются попытками. В рамках данной работы невозможно привести, хотя бы в какой-то степени, исчерпывающий обзор всех этих попыток. Вкратце отметим только суть некоторых типичных идей гипотез о генезисе живого. Так например, Линей признавал одноактное творение организмов Богом; Кювье был сторонником повторяющихся актов творения все более совершенныХ форм жизни; С.Аррениус предложил гипотезу о занесении спор жизни на Землю из Космоса (теория панспермии), тем самым решая проблему только для Земли; К.Бэр был автором концепции о извечном параллельном существовании живой и неживой материи. Согласно Тейяр де Шардену для объяснения возможности происхождения всего сущего, включая живую материю, из единной субстанции необходимо допустить, что атомы, электроны, элементарные частицы должны иметь фундамент имманентности, "искру духа", т.е. некую "внутреннюю духовную энергию", которую он называл, в отличие от обычной физической (в его трактовке - "тангенциальной"), "радиальной" энергией. Именно радиальная энергия обуславливает развитие материи, глобальную прогрессивную эволюцию материи. Развитие в мире, по его мнению, имеет строгую направленность, которая обусловлена тем, что за материальными (физическими) причинами существует глубинное, целевое начало. В такой интерпретации, "радиальная энергия" очень похожа на информационную причинность прогрессивной эволюции. К.С.Тринчер ([17]) считает, что термодинамический принцип существования живой материи является независимым принципом, указывающим на самостоятельность функции живой материи и на невозможность возникновения живой материи из известной нам неживой материи. Он предполагает вариант возникновения на некоторой фазе развития Вселенной из некоторой проматерии отдельно живой и неживой материй.
В.И.Вернадский утверждал, что возникновение живой материи нельзя рассматривать как процесс синтеза отдельного первого живого организма. Возникновение жизни могло произойти только в результате возникновения биосферы, т.е. одномоментного возникновения всей совокупности первичных живых организмов в адекватных условиях их существования. Таким образом, можно считать, что В.И.Вернадский практически полностью исключил возможность возникновения живой материи из неживой. Он в [18] прямо указывает, что считает невозможным самопроизвольное зарождение живых организмов из косных естественных тел (имеется в виду неживая материя) в условиях современных и существовавших в течение всего геологического прошлого Земли. Он отмечает, что "....существование резкой непроходимой граицы между живой и неживой материей есть не философская или научная гипотеза или теория, а это есть эмпирическое обобщение из бесчисленного множества точно установленных логических и эмпирических фактов."
Советский философ Э.В.Ильенков (Наука и религия, 8, 1988, стр.5) выдвигал гипотезу, что материя "постоянно обладает мышлением, постоянно мыслит самое себя". Это не значит, что каждая частица материи обладает этим свойством. Он считает, что во Вселенной всегда где-то есть живые системы - ЖС. Причем, в каждый данный момент времени где-то ЖС в стадии зарождения, в другом месте в стадии развития, максимального развития, спада, распада и т.д. Говоря о другом месте, он имеет в виду - как в пространстве, так и во времени. Он цитирует Ф.Энгельса, который утверждал, что материя в своем вечном круговороте движется согласно законам и на известной ступени должна - то в одном месте, то в другом - производить в органическом существе мыслящий дух.
Э.В.Ильенков постулирует, что - материя не может существовать без мышления, - мышление - есть высший продукт всеобщего развития, есть высшая ступень организации взаимодействия, предел усложнения этой организации. Но в то же время он отмечает, что формы, более высокоорганизованные, чем мыслящий мозг, не только не известны науке, но что философия принципиально не может допустить даже в качестве возможного, ибо это допущение делает невозможной саму философию. Если допустить, что возможны формы движения (организации) материи, которые относились бы к мыслящему мозгу как биологическое к химическому, то это значило бы признание такой сферы деятельности, которая принципиально непознаваема для мышления. Но если учесть, что для субъект-системы объект-ИС более высокого уровня иерархии - непознаваема, по-крайней мере адекватно, и что мало оснований размещать человечество на самом высоком уровне иеархии, то к нашему глубокому сожалению приходится считать, что, скоее всего, так оно и есть.
Пока считается, что нет научной теории, которая могла бы адекватно объяснить феномен живой материи. В то же время вся сумма знаний, накопленных человечеством в настоящее время, позволяет с достаточной обоснованностью в качестве наиболее адекватной рабочей гипотезы принять следующее утверждение:
естественные ИС и есть Живая материя, т.е. Живые системы - ЖС, а Живая материя - есть информационные системы.
Система понятий, которая использовалась для полиатрибутивного определения ИС почти полностью тождественна с аналогичной системой понятий для живой материи. Что касается упомянутого в [13] утверждения, что "важнейшими функциональными веществами живого организма являются белки и нуклеиновые кислоты", то это просто подтверждение частного опытного факта (к сожалению пока единственного), что в условиях Земли, эти вещества обеспечивают необходимую термодинамическую неравновесность живых систем. В других условиях, можно предположить, что такими функциональными веществами могут быть и другие вещества. Ряд исследователей не исключают возможность, что в других мирах жизнь может возникнуть и функционировать на другой основе, с другим химическим обменом. Поэтому предлагается дать чисто функциональное определение жизни, не связывая сущность живого с каким-то определенным материальным субстратом. По П.К.Анохину живые системы - это антиэнтропийные негэнтропийные системы, и по данному, наиболее фундаментальному своему признаку не только не сводимы к системам неживой природы, но диаметрально противоположны им. Он считает, что все теоретические построения, игнорирующие это центральное положение, не могут привести к созданию логических средств, обладающих удовлетворительной эвристической силой. В [19] жизнь определяется как обмен веществом, энергией и информацией, осуществляемый открытой системой (организмом). Здесь же отмечается, что в последнее время витализм пережил своего рода обновление и вернулся в биологию в виде кибервитализма (Новак, 1975 г), использующего такие научные понятия как система и информация.
К настоящему времени уже многие авторы в той или иной форме высказывали мысль, что естественные ИС - есть живые организмы во всем их многообразии: от простейших безъядерных клеток (прокариотов), вирусов до Человека и человеческого сообщества, а также биосферы!
Искусственные ИС, т.е. ИС, созданные естественными ИС (не посредством размножения!), фактически являются некоторыми моделями живого, выполненные с определенной степенью приближения. Поэтому искусственные ИС могут не обладать всей совокупностью необходимых качеств, определяющих естественные ИС.
Как уже отмечалось, для естественных ИС, а следовательно и для ЖС, характерна термодинамическая неравновесность, точнее это качество является для них одним из важнейших. Интересно отметить еще одно существенное отличие ЖС от ФС. Обычно, если не очень часто, у ФС (имеются в виду в основном макро-объекты) мощность внутренних связей намного больше мощности ее связей с окружающей средой. Разница часто такая, что при изучении ФС внешними связями можно пренебречь или учесть большинство из них, допустив тем самым возможность рассматривать ФС как изолированную, что и делается обычно в научной практике. Такой подход при изучении ЖС практически невозможен. Во-первых, из-за их принципиальной физической неравновесности, что вызывает их чрезмерную чувствительность к физическим параметрам окружающей среды. Во-вторых, вся известная совокупность ЖС, т.е. все живые организмы, составляющие в своем множестве наблюдаемую биосферу, чрезвычайно взаимосвязаны и взаимообуславливают существование друг друга. Биосфера четко проявляет себя как некая Мета-ЖС в рамках Земли, а каждый организм, входящий в ее состав, является живой подсистемой с развитыми связями с другими такими же подсистемами этой Мета-ЖС. Общеизвестен и тот факт, что любой живой организм очень чувствителен к геологическим, метеорологическим и астрофизическим воздействиям. Можно утверждать, что любые ЖС (ИС), по каким-то неизвестным, изначально заложенным причинам, более "открыты" влиянию Космоса, в самом широком смысле понимания этого термина, чем любая ФС.
Теперь вернемся опять к проблеме генезиса ИС или ЖС, как частному случаю проблемы развития сложных систем. Как уже отмечалось, ИС или ЖС отличаются от множества ФС наличием определенного количества - N, специфических, системообразующих качеств (параметров). Причем совокупность этих качеств значима, т.е. является системообразующим фактором СОФ, тогда и только тогда, когда эти качества реализуются все одновременно! Исключение любого качества из этой совокупности приводит к уничтожению СОФ, следовательно и ИС или ЖС, т.е. или существует вся совокупность, или же ее нет. В таком случае можно считать, что существование любых N - 1 качеств из этой совокупности бессмысленно или же, что существование всех качеств этой совокупности взаимообусловленно.
Известно, что любое развитие систем может быть непрерывным или прерывным. Непрерывность в развитии системы выражается качественной определенностью системы, т.е. при таком развитии совокупность специфических для данной системы качеств остается неизменной. Изменяются только количественные характеристики, всех или некоторых качеств этой совокупности. Прерывное развитие подразумевает переход системы в новое качество, т.е. изменение состава упомянутой совокупности системообразующих качеств. Иначе говоря, возникает новая система. При прерывном развитии проявляется (так принято считать) диалектический закон перехода количества в качество. Причем подразумевается, что этот закон не имеет ограничений: количественные изменения любого качества или совокупности качеств в итоге может привести к появлению любого другого нового качества. Абсолютность этого закона представляется достаточно спорным и требует в дальнейшем определенных уточнений. Здесь только поставим под сомнение этот закон.
В зависимости от природы причин, вызвавших процесс развития системы, любое развитие может быть:
- целенаправленным,
- функциональным (однозначным),
- случайным,
- или же комбинацией этих типов.
В свою очередь, все перечисленные типы причин могут быть внутренними или внешними по отношению к развивающейся системе.
Целенаправленное развитие предполагает: во-первых, наличие определенной цели; во-вторых, "автора" этой цели и программы, реализующей процесс достижения поставленной цели. Следовательно, причины такого типа развития - информационные. Ясно, что целенаправленное развитие в принципе допускает получение одновременно любого количества новых качеств. Возможность такого развития ("естественного") ФС в ИС наука пока исключает. Скорее категория цели в естественных процессах полность. исключается методическими принципами точных наук. Поэтому было бы точнее сказать, что закономерности целенаправленного развития, как и вообще любого целенаправленного действия, не входят пока в компентенцию точных наук.
Функционально-физическое развитие подразумевает наличие строго однозначных, закономерных причинно-следственных отношений. Поэтому такое развитие в принципе предполагает последовательное во времени накопление всех необходимых качеств. Интервал времени, необходимый для каждого одиночного акта такого накопления, можно предположить сколь угодно малым (его значение зависит от предполагаемой скорости такого развития), но никогда не будет равным нулю. По этой причине и в этом случае, как и при версии вероятностного поэтапного развития, возникает неразрешимая проблема времени, необходимого для полного накопления всех специфических качеств известных ЖС, т.е. для функционального развития ФС в ЖС. Главное же заключается в том, что наука пока не знает таких функционально-физических процессов, которые могли бы привести к массовому развитию ФС в ЖС одного и того же рода (типа)! Более того, вся совокупность известных законов природы (имеются в виду законы физических процессов) запрещает возникновение ИС от ФС. Следовательно, остается только один вариант вероятностного развития ФС в ИС или ЖС, в основе которого лежат случайные (вероятностные) причинно-следственные отношения. Но все мыслимо возможные оценки вероятности случайного возникновения ЖС (ИС) от ФС, т.е. случайного одновременного возникновения упомянутых специфических качеств, показывают, что вероятность такого события фактически равна нулю! Естественно, с учетом конечности времени существования Вселенной. Это даже без учета необходимости в массовом развитии ФС в ЖС одного и того же рода. Такие оценки производились неоднократно разными исследователями.
Осуществимость вероятностного варианта (да и функционально-физического) постепенного развития ФС в ЖС можно допустить тогда и только тогда, когда будет объективно выявлено все множество промежуточных вариантов от ФС до ИС, каждый из которых отличается от предыдущего в цепи эволюционного развития на одно (или по крайней мере на достаточно незначительное количество) дополнительное качество. Но, во-первых, пока нет и намека на объективную регистрацию хотя бы одного такого промежуточного варианта; во-вторых, нет и теоретического обоснования сущности, природы таких промежуточных вариантов систем.
Следовательно, пока не решен вопрос вероятностного и физического вариантов развития ФС в ЖС или ИС, если он вообще может быть решен, наибольшее право на существование имеют две альтернативы: вариант целенаправленного развития и вариант изначального, параллельного существования ФС и ИС, т.е. живой и неживой материи.
Проблема выбора одного из этих вариантов тесно связана с проблемой объяснения сущности, природы эволюции ИС или ЖС. Поэтому такой выбор попытаемся осуществить после обсуждения некоторых положений эволюционного процесса.