В настоящее время науке известны представители самого нижнего уровня глобальной иерархии ИС, на котором происходит смена рода систем, иначе говоря, известен своего рода "квант" информационных систем, которым является живая клетка. Клетке свойственны все те качества, которыми должна одновременно обладать система, для того чтобы быть информационной. Любая компонента клетки (органела), взятая в отдельности, уже не обладает всеми этими качествами. Поражает не столько количество всех функций, выполняемых в совокупности клеткой в течение ее митотического цикла, сколько сложность и распараллеленность реализуемых этими функциями алгоритмов. Поражает тот факт, что предельно простая ИС, каковой является живая клетка, "сразу" обладает таким уровнем сложности, и что науке неизвестны более простые естественные ИС.
Если попытаться оценить сложность клетки, используя для этого критерий А.Н.Колмогорова, то для самых простых одноклеточных организмов, в результате проведенных многократных оценок, получаются буквально астрономические цифры. Так например, согласно оценкам Н.Реймерса [20], порядок сложности для простейшего вида оногеоценоза и его окружающей среды лежит в интервале 1050 - 1060 бит. Он отмечает, что "обсчитать" сложность порядка 1060 бит с помощью 1010 ЭВМ, обладающих вычислительной скоростью 1010 бит/сек, возможно приблизительно за 3?1032 лет, в то время как Земля, как твердое тело, существует только 5?109 лет. Правда встречаются оценки объема информационного содержания одноклеточных организмов, по которым значения получаются существенно меньшими, но все равно очень большими абсолютно: порядка 1011 - 1012 бит. Такой разброс в результатах оценки сложности объясняется тем, что в настоящее время невозможно четко формализовано описать все функции даже простейших организмов.
Все рассуждения о том, что на каких-то ранних этапах эволюции ЖС существовали более простые представители некой "протожизни" вряд ли хоть в какой-то степени обоснованы. Для таких рассуждений в настоящее время нет никаких достоверных экспериментальных и убедительных теоретических данных. В то же время в биосфере наблюдается достаточно широкий спектр представителей ЖС, начиная от безъядерных простейших клеток, кончая человеком. Если считать, что все известные представители ЖС являются результатом некоторого эволюционного процесса, который развивался от каких-то простейших "прото-ЖС" (начиная от неизвестных физических систем) до человека, то возникает вполне естественный вопрос: почему наблюдаются практически все представители ЖС (по уровню сложности), начиная от этапа эволюции, на котором уже существовали клетки, и неизвестны представители более ранних этапов? В этой ситуации утверждение, что они не выжили до нашего времени крайне неубедительны. Ведь в итоге почти все известные представители ЖС любого уровня сложности, нашли для своего существования соответствующие экологические ниши. А те, которые вымерли, по причинам совершенно не понятным для науки, оставили какие-то следы о своем существовании. По всей вероятности, если "прото-ЖС" существовали бы, то или для них нашлись бы соответствующие экологические ниши, или же сохранились бы какие-нибудь следы их существования. Но так как протожизнь неизвестна. то или ее не было на Земле вообще, или же ее физическая природа была (а может быть и есть) совершенно другой, а не белково-нуклеиновой.
По всей вероятности, для прояснения в какой-то степени проблемы генезиса ЖС, необходимо постараться выявить принципиальную или фундаментальную разницу, если она существует, между информационными (целенаправленными) и физическими (направленными) процессами, или же между информационными и физическими системами.
Напомним, что есть все основания рассматривать информацию не как некоторое качество материальных объектов, а как качество специфических процессов (явлений, взаимодействий), принципиально несводимых к физическим процессам. Проблема дискриминации этих процессов уже предварительно рассматривалась в предыдущих разделах, где отмечалось, что решение этой проблемы усложняется еще тем, что, как это сейчас представляется, понятия информационных и физических процессов по своей природе могут быть сугубо относительными.
Вариационные принципы, на которых основывается точная наука, полностью исключает возможность стабильного существования термодинамически неравновесных систем. Если по каким-то причинам система становится такой, то она неизбежно со временем или распадается на стабильные системы, или же под действием физических факторов возвращается из нестабильного, неравновесного или "возбужденного" состояния в стабильное. Эти принципы не допускают возможность возникновения у системы каких-либо новых качеств, которые позволили бы ей "продлить" свое неравновесное состояние. Принципы наименьшего действия исключают возможность противодействия дестабилизирующим, разрущающим факторам за счет любого усложнения системы, а тем более такого существенного, как "превращение" системы в информационную, когда есть более "экономные" варианты. Чтобы допустить возможность такого рода противодействия разрушающим систему факторам надо в корне пересмотреть сами принципы наименьшего действия, которые во всех остальных случаях пока "работают" достаточно хорошо.
Надо учесть еще один из самых важных основополагающих принципов науки, без которого наука в современном ее виде просто не может существовать. Этот принцип утверждает, что в рамках научного познания приемлемы только те "новации", которые требуют самого минимального пересмотра уже известных науке законов и положений, что позволяет сохранить "преемственность" в процессе изучения окружающего мира. С другой стороны, новые исходные предположения или гипотезы по своей сути должны быть таковыми, чтобы расширяли фронт возможных исследований, а не сужали его, т.е. были бы гносеологически более перспективными или продуктивными. В науке сформулировано некое методологическое правило или принцип "Бритвы Оккамы", из которого следует, что при решении той или иной научной прблемы не следует прибегать к принципиально новым идеям, до тех пор пока не исчерпаны все возможности, основанные на уже существующем знании. Но каким образом можно достаточно строго определить наступление того критического момента, когда попытки традиционных объяснений действительно полностью исчерпаны? Безусловно, такого метода нет и, принимая в этом вопросе определенное решение, исследователь может расчитывать только на свою интуицию, т.е. на свои неформализованные знания.
Из всего сказанного очевидно, что гипотеза о изначальном существовании ИС, которые по своей природе принципиально не сводятся к ФС, но основываются на них, более перспективна, если не корректна, чем любое другое альтернативное предположение. Но это утверждение является важным, но недоказуемым постулатом. К тому же нужно учесть, что существует по крайней мере два очень важных обстоятельства, которые в какой-то степени ставят под сомнение правомочность всех предыдущих безальтернативных рассуждений о том, что только информационные процессы могут препятствовать распаду любых неравновесных систем, скорее, что стабильность термодинамически неравновесных систем, может быть обеспечена только при помощи адаптирующих, т.е. информационных процессов.
Во-первых, надо учесть, что сама идентификация таких неравновесных систем, т.е. систем, имеющих тенденцию, по тем или иным причинам, к распаду, или переходу из "возбужденного", неравновесного состояния в стационарное, достаточно проблематичная процедура. Сам процесс такого перехода системы из одного состояния в другое может иметь такое характерное время (период "распада"), что динамика этого процесса просто не будет восприниматься соответствующей субъект-системой, т.е. нестабильная объект-система будет восприниматься стабильной, даже статической. Иначе говоря, понятие стабильности и нестабильности тоже достаточно относительны, даже субъективны. Поэтому может быть все живое, как некая Мета-ЖС, не является стабильной системой, а находится в стадии распада и деградации. Причем, может быть она распадается таким образом, что в процессе этого распада многократно, но локально, возникает, существует некоторое время, а потом распадается некоторое множество ЖС, находящихся на нижних уровнях иерархии этой Мета-ЖС. Тогда безусловно ни одна из этих ЖС не может адекватно, а то и в принципе, зафиксировать, осознать процесс распада этой Мета-ЖС из-за чрезмерной разницы в их характерном времени.
Во-вторых, науке известны явления, динамические образования или структуры, которые благодаря именно специфике своей динамики, имеющей чисто физическую причинность, могут обладать достаточно длительным временем существования и восприниматься стабильными, хотя эти образования находятся в термодинамической неравновесности с окружащей средой, в обычном понимании этого понятия. В частности, к таким образованиям относят различные, так называемые, автоколебательные циклические процессы. В этом случае мы имеем неравновесность, динамику, открытую систему, что необходимо для поступления энергии из окружающей среды, и относительно "длительное" время существования. В то же время сущность явления полность. объясняется известными физическими законами, без необходимости привлечения каких-то специфических информационных причин.
Таким образом, приходим к выводу, что нам известны по крайней мере два типа неравновесных, динамических, открытых, но относительно стабильных систем, один тип из которых достигает стабильности благодаря определенным, соответствующим физическим закономерностямж другой же - сохраняет свою стабильность посредством управляющих, информационных процессов, в основе которых лежит какая-то компонента причинности, ни каким образом не сводимая к физической, но конечно с позиций современного уровня знаний. Точно также, воспроизводимость систем, их структур, может реализоваться благодаря чисто физическим закономерностям (в частности, кристаллические структуры), а также при помощи генетического механизма, т.е. соответствующих информационных процессов.
Следовательно, получается, что практически все свойства, перечисленные в полиатрибутивном определении информационных и живых систем, как наиболее специфические для них, могут встречаться в отдельности, а также в той или иной совокупности и у систем, заведомо известных как физические.
Таким образом, в одном случае факторы, сохраняющие какое-то время неравновесные системы, обладающие всеми этими свойствами, воспринимаются нами как совокупность некоторых физических закономерностей (факторы физической стабильности - ФФС), а в другом - как совокупность специфических управляющих, т.е. информационных процессов (информационные факторы стабильности - ИФС). Поэтому, можно считать, что проблема идентификации ИС, т.е. ЖС, на фоне множества физиических систем, свелась к проблеме корректной дискриминации этих факторов. Чем же принципиально отличаются ИФС от ФФС ?
Безусловно ФФС являются совокупностью определенных физических свойств как самой рассматриваемой системы, так и окружающей ее среды. Скорее ФФС явлются системным качеством системы этих свойств. Что касается ИФС, то казалось бы можно представить, что эти факторы являются системным качеством системы только некоторых внутренних свойств рассматриваемой неравновесной системы. Но вряд ли мы имеем право на такое предположение, т.к. программа любого управляющего процесса учитывает, а следовательно, включает в эту систему свойств и свойства окружающей среды.
Следовательно, нужно попробовать подобрать другой критерий для эффективной дискриминации управляющих, т.е. целенаправленных процессов и направленных, т.е. имеющих в своей основе чисто физические причины. Как отмечалось ранее, наблюдая субъект-систему со стороны, извне, очень трудно подобрать такие абсолютные критерии. Нужно каким-нибудь способом зафиксировать или осознать наличие в субъект-системе образа предполагаемого результата до реализации процесса, который представляется управляющим, т.е. информационным. И если впоследствии по окончании этого процесса, реальный результат совпадет с заданной точностью с ранее осознанным его образом, то тогда можно утверждать, что процесс был информационным, т.е. управляющим или же, что наблюдалось некое поведение. Таким образом, идентифицировать любой управляющий процесс, по всей вероятности, можно только в том случае, если субъект-система имеет возможность тем или иным способом осознать закодированный текст алгоритма этого процесса, некоторым образом содержащегося в объект-системе, до его реализации. Иначе говоря, только в том случае, если субъект-система воспринимает неокторую часть объект-системы в качестве программы будущего информационного процесса, а в дальнейшем убеждается, что такой процесс реализуется по такой программе. Только тогда можно однозначно утверждать, что наблюдаемый процесс был информационным, а следовательно, объект-система является информационной. Отсюда следует, что для адекватной идентификации любой ИС в качестве таковой необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:
- субъект-система должна понимать алгоритм информационного процесса, который может реализовать объект-система;
- до реализации информационного процесса субъект-система должна иметь возможность "ознакомиться" с его программой (алгоритмом);
- наблюдаемый впоследствии процесс должен с заданной точностью соответствовать этой, предварительно осознанной программе.
Как представляется перечисленные условия являются необходимыми и достаточными для корректной идентификации любых информационных процессов, а следовательно, для адекватной дискриминации ИФС и ФФС, а также ИС и ФС. Но отсюда же следует, что субъект-система не может идентифицировать любую объект-ИС в качестве информационной. ИС, алгоритмы информационных процессов которых не осознаются субъект-системой, будут восприниматься как ФС, подчиняющиеся неизвестной совокупности физических закономерностей. В этом случае, если по каким-нибудь причинам невозможно реализовать упомянутые условия, то любая объект-система может быть воспринята как в качестве ФС, так и в качестве ИС - все будет зависеть от позиции, занимаемой соответствующей субъект-системой. Но в то же время очевидно, что перечисленные условия, необходимые в совокупности для корректной идентификации ИС, все-таки достаточно часто реализуются.
Таким образом, в одном случае реакция противодействия дестабилизирующим факторам у неравновесной системы формируется только в момент действия этих факторов, а в другом - программа такой реакции заблаговременно сформирована и содержится в такой системе, а при возникновении дестабилизирующих факторов, эта программа реализуется в виде соответствующей реакции противодействия. Иначе говоря, неравновесные, относительно стабильные физические системы "импровизируют" свою реакцию противодействия дестабилизирующим факторам, а информационные имеют заблаговременно полный "сценарий" такого противодействия.
В первом случае (в случае ФФС) соответствующие текущие физические параметры обуславливают в своей совокупности реакцию противодействия текущим дестабилизирующим систему факторам, т.е. сам "сценарий" этой реакции никак не зафиксирован в объект-системе, а домысливается субъект-системой; а во втором случае (в случае ИФС) при помощи соответствующих физических параметров в объект-системе записан кодированный текст детальной программы реакции на будущую совокупность дестабилизирующих факторов, т.е. объект-система заранее "знает" как она будет реагировать на те или иные дестабилизирующие факторы. И эта программа осознается субъект-системой до реализации самой этой реакции объект-системы, конечно с неизбежной компонентой субъективизма. В этом, по всей вероятности и заключается "незначительная", но принципиальная, даже фундаментальная, разница между ФФС и ИФС. В случае ФФС программа "сценария" реакции объект-системы домысливается субъект-системой , т.е. "создается" ею самой, и не содержится в объект-системе; а в случае ИФС - эта программа реально существует в объект-системе и только осознается субъект-системой.
Подчеркнем, что в обоих случаях под понятием программы имеется в виду план, схема четкой последовательности элементарных "действий", которые в своей разворачивающейся во времени последовательности, образуют процесс, т.е. динамическое явление, воспринимаемое как реакция объект-системы на дестабилизирующие факторы, т.е. речь идет всегда о схеме динамического явления.
По всей вероятности, из всего сказанного достаточно хорошо вырисовывается принципиальная, фундаментальная разница между ФФС и ИФС, а следовательно, между ФС и ИС. Поэтому представляется достаточно правомочным постулировать существование этой фундаментальной разницы между ФС и ЖС т.е. ИС, тем более, что принятие такого постулата не противоречит всем накопленным человечеством знаниям. А отсюда неизбежно следует утверждение (или очередной постулат), что ФС и ЖС являются фундаментальными, изначальными формами существования материи и, что, по всей вероятности, невозможен переход от любых ФС к ИС или ЖС в результате любого чисто физического развития.
Таким образом, еще раз подчеркнем, что можно с достаточной уверенностью постулировать, что основным, если не единственным, специфическим качеством или свойством ЖС является их имманентная способность к информационным взаимодействиям, иначе говоря ЖС являются естественными ИС. И этим качеством ЖС принципиально отличаются от ФС. Но не достаточно принять такое утверждение. Нужно также четко сформулировать критерии однозначной идентификации ЖС на фоне многочисленных ФС. А эта процедура, как уже отмечалось, сводится к корректной дискриминации целенаправленных или информационных процессов - ИП или ЦП, и направленных или физических - НП или ФП. Следовательно, надо попытаться решить проблему такой дискриминации. Иначе говоря, нужно сформулировать такое определение этих процессов, которое и позволило бы осуществить такую дискриминацию. Очевидно, что это определение должно быть сформулировано таким образом, чтобы обеспечивалась четкая инвариантность, если конечно это возможно. Любая относительность не позволит однозначно дискриминировать ЦП и НП, а следовательно ЖС и ФС.
Уже отмечалось, что НП - это такие процессы, которые обусловлены всей совокупностью качеств системы (включая структурные !) и окружающей среды в момент реализации НП объект-системой. Причем, качеств, как наблюдаемых, так и не наблюдаемых субъект-системой. А причины, лежащие в основе любых НП, имеют только физическую природу. Иначе говоря, характер наблюдаемого НП полностью описывается или может быть описан физическими закономерностями. Здесь надо подчеркнуть одно очень важное обстоятельство: процедура дискриминации ЦП и НП по своей сути в обязательном порядке подразумевает наличие некой субъект-системы, которая и осуществляет эту дискриминацию. Без такой системы бессмысленно говорить об этой процедуре.
Как уже отмечалось, ЦП - это такой процесс, сценарий которого заблаговременно так или иначе зафиксирован в объект-системе, т.е. алгоритм этого процесса каким-то образом закодирован структурно в некотором пространстве качеств, характерных или присущих объект-системе. Но для реализации этого алгоритма в виде ЦП объект-система помимо памяти, где фиксируется этот алгоритм, должна обладать соответствующим исполнительным механизмом и рецепторной системой (подсистемой), контролирующей те или иные качества окружающей среды и самой объект-системы.
Ясно, что для адекватной идентификации ЦП субъект-система должна понять закодированный алгоритм процесса. В противном случае ЦП будет восприниматься как НП, обусловленный физическими причинами.
С другой стороны некоторая совокупность качеств объект-системы, в том числе и структурных, может достаточно однозначно предопределить ее реакцию на те или иные изменения в окружающей среде, т.е. быть воспринята как закодированный алгоритм будущего ЦП, а физические связи объект-системы воспринять в качестве механизма, реализующего этот алгоритм. В такой ситуации неизбежна субъективность в оценках природы наблюдаемого процесса.
Интуитивно вроде бы ощущается принципиальная разница между ЦП и НП, но как только предпринимается попытка сформировать соответствующее формализованное понятие НП и ЦП сразу же выявляется, что невозможно выделить отличительные, специфические качества ЦП для их однозначной, инвариантной дискриминации от НП. По все вероятности, это происходит потому, что упускается какая-то сущность (или сущности), которую надо включить на формализованном уровне в системы, формирующие понятия ЦП и НП. Сущности или качества может быть известные, а может быть и нет.
Если не решить проблему адекватного определения понятий ЦП и НП, то все рассуждения о сущности ИС, ЖС, их соотношении к ФС становятся если не бессмысленными, то по крайней мере очень неубедительными. Ведь для того, чтобы все эти рассуждения приобрели бы хоть какую-нибудь значимость, надо четко, однозначно на формализованном уровне представить о чем идет речь, т.е. что такое информация, ЦП и ИС.
Анализ попыток дать адекватное определение таким понятиям как информация, ИС и ИП показывают, что, по всей вероятности, изначально надо попытаться дать удачное определение ИП, а уже после этого можно будет информацию определить как причину, лежащую в основе ИП, а ИС - как систему, способную реализовать ИП. В таком варианте проблема адекватного определения всех перечисленных выше понятий сводится к адекватному определению сущности ИП. Утверждение, что в основе любого ИП лежит хоть одна причина, не имеющая физической пророды, правильна с позиций понимания природы ИП, но мало что дает с точки зрения возможности однозначной идентификации наблюдаемого процесса в качестве информационного. Ведь любая принципиально нефизическая причина в итоге так или иначе проявляет себя как некоторое физическое явление уже хотя бы потому, что любая информация должна быть зафиксирована на каком-нибудь физическом (материальном) носителе, и сам ИП в итоге реализуется всегда как некоторое физическое явление, т.е. приобретает вид ФП, т.е. НП.
В настоящее время можно однозначно считать, что проблема сущности генезиса живых систем наукой не решена даже приблизительно. Правда выявлен достаточно большой комплекс специфических качеств, которые присущи только живым системам. Но в то же время нет строгого обоснования, что этот комплекс не только необходим, но и достаточен. Можно считать, что выявлены только некоторые системные качества ЖС, но пока нет четкого понимания природы взаимообусловленности между этими качествами (связями) и, что самое главное, - абсолютно не известен системообразующий фактор или факторы. По всей вероятности последнее обстоятельство и позволяет сделать вывод, что не все системные качества ЖС выявлены. Эта ситуация и допускает практически полный произвол в умозрительных процедурах выявления наиболее специфических системных качеств ЖС. В то же время, в любом случае можно однозначно утверждать, что любой ЖС имманентно свойствены управляющие функции, в основе которых всегда лежат информационные процессы (взаимодействия), поэтому достаточно обоснованным представляется утверждение, что в качестве наиболее специфического системного свойства ЖС можно принять именно эту их способность к информационным взаимодействиям. Отсюда однозначно следует следующее моноатрибутивное определение живых систем:
Живые системы - это информационные системы.
И принять, что наиболее значимым, специфическим системным качеством живых систем (организмов), является их имманентная способность реализовывать информационные процессы. Этим качеством они принципиально отличаются от неживой материи.
Использование информационного подхода при изучении живой материи многими исследователями представляется чрезвычайно перспективным. Например, А.А.Ляпунов отмечал, что информационный подход позволяет ставить новые конкретные вопросы перед науками о живой природе, в частности вопрос о еще не открытых элементах структуры организма, которые могли бы быть материальными носителями биологической информации в определенных случаях. Информационный подход делает возможным такой способ рассмотрения биологического объекта, при котором его субстратная природа вообще не будет играть какой-либо существенной роли. В любом случае такой подход представляется более перспективным, т.к. позволяет выявить новые, сугубо информационные качества ЖС, которые пока не попадают в поле зрения науки о живом. В.А.Заренков в [19] совершенно правильно отмечает, что изучая некую сущность с использованием методов определенной науки нельзя выявить в изучаемом объекте некие качества не входящие в компентенцию данной науки. Например, нельзя отыскать в организме что-либо не относящееся к физхимии, пока для его изучения используются только методы физической химии.
Глава 4. ПРОБЛЕМА ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
Ситуация с определениями понятий эволюция и развитие также не очень однозначна. Разные авторы по-разному трактуют сущность этих процессов.
Если попытаться оценить сложность клетки, используя для этого критерий А.Н.Колмогорова, то для самых простых одноклеточных организмов, в результате проведенных многократных оценок, получаются буквально астрономические цифры. Так например, согласно оценкам Н.Реймерса [20], порядок сложности для простейшего вида оногеоценоза и его окружающей среды лежит в интервале 1050 - 1060 бит. Он отмечает, что "обсчитать" сложность порядка 1060 бит с помощью 1010 ЭВМ, обладающих вычислительной скоростью 1010 бит/сек, возможно приблизительно за 3?1032 лет, в то время как Земля, как твердое тело, существует только 5?109 лет. Правда встречаются оценки объема информационного содержания одноклеточных организмов, по которым значения получаются существенно меньшими, но все равно очень большими абсолютно: порядка 1011 - 1012 бит. Такой разброс в результатах оценки сложности объясняется тем, что в настоящее время невозможно четко формализовано описать все функции даже простейших организмов.
Все рассуждения о том, что на каких-то ранних этапах эволюции ЖС существовали более простые представители некой "протожизни" вряд ли хоть в какой-то степени обоснованы. Для таких рассуждений в настоящее время нет никаких достоверных экспериментальных и убедительных теоретических данных. В то же время в биосфере наблюдается достаточно широкий спектр представителей ЖС, начиная от безъядерных простейших клеток, кончая человеком. Если считать, что все известные представители ЖС являются результатом некоторого эволюционного процесса, который развивался от каких-то простейших "прото-ЖС" (начиная от неизвестных физических систем) до человека, то возникает вполне естественный вопрос: почему наблюдаются практически все представители ЖС (по уровню сложности), начиная от этапа эволюции, на котором уже существовали клетки, и неизвестны представители более ранних этапов? В этой ситуации утверждение, что они не выжили до нашего времени крайне неубедительны. Ведь в итоге почти все известные представители ЖС любого уровня сложности, нашли для своего существования соответствующие экологические ниши. А те, которые вымерли, по причинам совершенно не понятным для науки, оставили какие-то следы о своем существовании. По всей вероятности, если "прото-ЖС" существовали бы, то или для них нашлись бы соответствующие экологические ниши, или же сохранились бы какие-нибудь следы их существования. Но так как протожизнь неизвестна. то или ее не было на Земле вообще, или же ее физическая природа была (а может быть и есть) совершенно другой, а не белково-нуклеиновой.
По всей вероятности, для прояснения в какой-то степени проблемы генезиса ЖС, необходимо постараться выявить принципиальную или фундаментальную разницу, если она существует, между информационными (целенаправленными) и физическими (направленными) процессами, или же между информационными и физическими системами.
Напомним, что есть все основания рассматривать информацию не как некоторое качество материальных объектов, а как качество специфических процессов (явлений, взаимодействий), принципиально несводимых к физическим процессам. Проблема дискриминации этих процессов уже предварительно рассматривалась в предыдущих разделах, где отмечалось, что решение этой проблемы усложняется еще тем, что, как это сейчас представляется, понятия информационных и физических процессов по своей природе могут быть сугубо относительными.
Вариационные принципы, на которых основывается точная наука, полностью исключает возможность стабильного существования термодинамически неравновесных систем. Если по каким-то причинам система становится такой, то она неизбежно со временем или распадается на стабильные системы, или же под действием физических факторов возвращается из нестабильного, неравновесного или "возбужденного" состояния в стабильное. Эти принципы не допускают возможность возникновения у системы каких-либо новых качеств, которые позволили бы ей "продлить" свое неравновесное состояние. Принципы наименьшего действия исключают возможность противодействия дестабилизирующим, разрущающим факторам за счет любого усложнения системы, а тем более такого существенного, как "превращение" системы в информационную, когда есть более "экономные" варианты. Чтобы допустить возможность такого рода противодействия разрушающим систему факторам надо в корне пересмотреть сами принципы наименьшего действия, которые во всех остальных случаях пока "работают" достаточно хорошо.
Надо учесть еще один из самых важных основополагающих принципов науки, без которого наука в современном ее виде просто не может существовать. Этот принцип утверждает, что в рамках научного познания приемлемы только те "новации", которые требуют самого минимального пересмотра уже известных науке законов и положений, что позволяет сохранить "преемственность" в процессе изучения окружающего мира. С другой стороны, новые исходные предположения или гипотезы по своей сути должны быть таковыми, чтобы расширяли фронт возможных исследований, а не сужали его, т.е. были бы гносеологически более перспективными или продуктивными. В науке сформулировано некое методологическое правило или принцип "Бритвы Оккамы", из которого следует, что при решении той или иной научной прблемы не следует прибегать к принципиально новым идеям, до тех пор пока не исчерпаны все возможности, основанные на уже существующем знании. Но каким образом можно достаточно строго определить наступление того критического момента, когда попытки традиционных объяснений действительно полностью исчерпаны? Безусловно, такого метода нет и, принимая в этом вопросе определенное решение, исследователь может расчитывать только на свою интуицию, т.е. на свои неформализованные знания.
Из всего сказанного очевидно, что гипотеза о изначальном существовании ИС, которые по своей природе принципиально не сводятся к ФС, но основываются на них, более перспективна, если не корректна, чем любое другое альтернативное предположение. Но это утверждение является важным, но недоказуемым постулатом. К тому же нужно учесть, что существует по крайней мере два очень важных обстоятельства, которые в какой-то степени ставят под сомнение правомочность всех предыдущих безальтернативных рассуждений о том, что только информационные процессы могут препятствовать распаду любых неравновесных систем, скорее, что стабильность термодинамически неравновесных систем, может быть обеспечена только при помощи адаптирующих, т.е. информационных процессов.
Во-первых, надо учесть, что сама идентификация таких неравновесных систем, т.е. систем, имеющих тенденцию, по тем или иным причинам, к распаду, или переходу из "возбужденного", неравновесного состояния в стационарное, достаточно проблематичная процедура. Сам процесс такого перехода системы из одного состояния в другое может иметь такое характерное время (период "распада"), что динамика этого процесса просто не будет восприниматься соответствующей субъект-системой, т.е. нестабильная объект-система будет восприниматься стабильной, даже статической. Иначе говоря, понятие стабильности и нестабильности тоже достаточно относительны, даже субъективны. Поэтому может быть все живое, как некая Мета-ЖС, не является стабильной системой, а находится в стадии распада и деградации. Причем, может быть она распадается таким образом, что в процессе этого распада многократно, но локально, возникает, существует некоторое время, а потом распадается некоторое множество ЖС, находящихся на нижних уровнях иерархии этой Мета-ЖС. Тогда безусловно ни одна из этих ЖС не может адекватно, а то и в принципе, зафиксировать, осознать процесс распада этой Мета-ЖС из-за чрезмерной разницы в их характерном времени.
Во-вторых, науке известны явления, динамические образования или структуры, которые благодаря именно специфике своей динамики, имеющей чисто физическую причинность, могут обладать достаточно длительным временем существования и восприниматься стабильными, хотя эти образования находятся в термодинамической неравновесности с окружащей средой, в обычном понимании этого понятия. В частности, к таким образованиям относят различные, так называемые, автоколебательные циклические процессы. В этом случае мы имеем неравновесность, динамику, открытую систему, что необходимо для поступления энергии из окружающей среды, и относительно "длительное" время существования. В то же время сущность явления полность. объясняется известными физическими законами, без необходимости привлечения каких-то специфических информационных причин.
Таким образом, приходим к выводу, что нам известны по крайней мере два типа неравновесных, динамических, открытых, но относительно стабильных систем, один тип из которых достигает стабильности благодаря определенным, соответствующим физическим закономерностямж другой же - сохраняет свою стабильность посредством управляющих, информационных процессов, в основе которых лежит какая-то компонента причинности, ни каким образом не сводимая к физической, но конечно с позиций современного уровня знаний. Точно также, воспроизводимость систем, их структур, может реализоваться благодаря чисто физическим закономерностям (в частности, кристаллические структуры), а также при помощи генетического механизма, т.е. соответствующих информационных процессов.
Следовательно, получается, что практически все свойства, перечисленные в полиатрибутивном определении информационных и живых систем, как наиболее специфические для них, могут встречаться в отдельности, а также в той или иной совокупности и у систем, заведомо известных как физические.
Таким образом, в одном случае факторы, сохраняющие какое-то время неравновесные системы, обладающие всеми этими свойствами, воспринимаются нами как совокупность некоторых физических закономерностей (факторы физической стабильности - ФФС), а в другом - как совокупность специфических управляющих, т.е. информационных процессов (информационные факторы стабильности - ИФС). Поэтому, можно считать, что проблема идентификации ИС, т.е. ЖС, на фоне множества физиических систем, свелась к проблеме корректной дискриминации этих факторов. Чем же принципиально отличаются ИФС от ФФС ?
Безусловно ФФС являются совокупностью определенных физических свойств как самой рассматриваемой системы, так и окружающей ее среды. Скорее ФФС явлются системным качеством системы этих свойств. Что касается ИФС, то казалось бы можно представить, что эти факторы являются системным качеством системы только некоторых внутренних свойств рассматриваемой неравновесной системы. Но вряд ли мы имеем право на такое предположение, т.к. программа любого управляющего процесса учитывает, а следовательно, включает в эту систему свойств и свойства окружающей среды.
Следовательно, нужно попробовать подобрать другой критерий для эффективной дискриминации управляющих, т.е. целенаправленных процессов и направленных, т.е. имеющих в своей основе чисто физические причины. Как отмечалось ранее, наблюдая субъект-систему со стороны, извне, очень трудно подобрать такие абсолютные критерии. Нужно каким-нибудь способом зафиксировать или осознать наличие в субъект-системе образа предполагаемого результата до реализации процесса, который представляется управляющим, т.е. информационным. И если впоследствии по окончании этого процесса, реальный результат совпадет с заданной точностью с ранее осознанным его образом, то тогда можно утверждать, что процесс был информационным, т.е. управляющим или же, что наблюдалось некое поведение. Таким образом, идентифицировать любой управляющий процесс, по всей вероятности, можно только в том случае, если субъект-система имеет возможность тем или иным способом осознать закодированный текст алгоритма этого процесса, некоторым образом содержащегося в объект-системе, до его реализации. Иначе говоря, только в том случае, если субъект-система воспринимает неокторую часть объект-системы в качестве программы будущего информационного процесса, а в дальнейшем убеждается, что такой процесс реализуется по такой программе. Только тогда можно однозначно утверждать, что наблюдаемый процесс был информационным, а следовательно, объект-система является информационной. Отсюда следует, что для адекватной идентификации любой ИС в качестве таковой необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:
- субъект-система должна понимать алгоритм информационного процесса, который может реализовать объект-система;
- до реализации информационного процесса субъект-система должна иметь возможность "ознакомиться" с его программой (алгоритмом);
- наблюдаемый впоследствии процесс должен с заданной точностью соответствовать этой, предварительно осознанной программе.
Как представляется перечисленные условия являются необходимыми и достаточными для корректной идентификации любых информационных процессов, а следовательно, для адекватной дискриминации ИФС и ФФС, а также ИС и ФС. Но отсюда же следует, что субъект-система не может идентифицировать любую объект-ИС в качестве информационной. ИС, алгоритмы информационных процессов которых не осознаются субъект-системой, будут восприниматься как ФС, подчиняющиеся неизвестной совокупности физических закономерностей. В этом случае, если по каким-нибудь причинам невозможно реализовать упомянутые условия, то любая объект-система может быть воспринята как в качестве ФС, так и в качестве ИС - все будет зависеть от позиции, занимаемой соответствующей субъект-системой. Но в то же время очевидно, что перечисленные условия, необходимые в совокупности для корректной идентификации ИС, все-таки достаточно часто реализуются.
Таким образом, в одном случае реакция противодействия дестабилизирующим факторам у неравновесной системы формируется только в момент действия этих факторов, а в другом - программа такой реакции заблаговременно сформирована и содержится в такой системе, а при возникновении дестабилизирующих факторов, эта программа реализуется в виде соответствующей реакции противодействия. Иначе говоря, неравновесные, относительно стабильные физические системы "импровизируют" свою реакцию противодействия дестабилизирующим факторам, а информационные имеют заблаговременно полный "сценарий" такого противодействия.
В первом случае (в случае ФФС) соответствующие текущие физические параметры обуславливают в своей совокупности реакцию противодействия текущим дестабилизирующим систему факторам, т.е. сам "сценарий" этой реакции никак не зафиксирован в объект-системе, а домысливается субъект-системой; а во втором случае (в случае ИФС) при помощи соответствующих физических параметров в объект-системе записан кодированный текст детальной программы реакции на будущую совокупность дестабилизирующих факторов, т.е. объект-система заранее "знает" как она будет реагировать на те или иные дестабилизирующие факторы. И эта программа осознается субъект-системой до реализации самой этой реакции объект-системы, конечно с неизбежной компонентой субъективизма. В этом, по всей вероятности и заключается "незначительная", но принципиальная, даже фундаментальная, разница между ФФС и ИФС. В случае ФФС программа "сценария" реакции объект-системы домысливается субъект-системой , т.е. "создается" ею самой, и не содержится в объект-системе; а в случае ИФС - эта программа реально существует в объект-системе и только осознается субъект-системой.
Подчеркнем, что в обоих случаях под понятием программы имеется в виду план, схема четкой последовательности элементарных "действий", которые в своей разворачивающейся во времени последовательности, образуют процесс, т.е. динамическое явление, воспринимаемое как реакция объект-системы на дестабилизирующие факторы, т.е. речь идет всегда о схеме динамического явления.
По всей вероятности, из всего сказанного достаточно хорошо вырисовывается принципиальная, фундаментальная разница между ФФС и ИФС, а следовательно, между ФС и ИС. Поэтому представляется достаточно правомочным постулировать существование этой фундаментальной разницы между ФС и ЖС т.е. ИС, тем более, что принятие такого постулата не противоречит всем накопленным человечеством знаниям. А отсюда неизбежно следует утверждение (или очередной постулат), что ФС и ЖС являются фундаментальными, изначальными формами существования материи и, что, по всей вероятности, невозможен переход от любых ФС к ИС или ЖС в результате любого чисто физического развития.
Таким образом, еще раз подчеркнем, что можно с достаточной уверенностью постулировать, что основным, если не единственным, специфическим качеством или свойством ЖС является их имманентная способность к информационным взаимодействиям, иначе говоря ЖС являются естественными ИС. И этим качеством ЖС принципиально отличаются от ФС. Но не достаточно принять такое утверждение. Нужно также четко сформулировать критерии однозначной идентификации ЖС на фоне многочисленных ФС. А эта процедура, как уже отмечалось, сводится к корректной дискриминации целенаправленных или информационных процессов - ИП или ЦП, и направленных или физических - НП или ФП. Следовательно, надо попытаться решить проблему такой дискриминации. Иначе говоря, нужно сформулировать такое определение этих процессов, которое и позволило бы осуществить такую дискриминацию. Очевидно, что это определение должно быть сформулировано таким образом, чтобы обеспечивалась четкая инвариантность, если конечно это возможно. Любая относительность не позволит однозначно дискриминировать ЦП и НП, а следовательно ЖС и ФС.
Уже отмечалось, что НП - это такие процессы, которые обусловлены всей совокупностью качеств системы (включая структурные !) и окружающей среды в момент реализации НП объект-системой. Причем, качеств, как наблюдаемых, так и не наблюдаемых субъект-системой. А причины, лежащие в основе любых НП, имеют только физическую природу. Иначе говоря, характер наблюдаемого НП полностью описывается или может быть описан физическими закономерностями. Здесь надо подчеркнуть одно очень важное обстоятельство: процедура дискриминации ЦП и НП по своей сути в обязательном порядке подразумевает наличие некой субъект-системы, которая и осуществляет эту дискриминацию. Без такой системы бессмысленно говорить об этой процедуре.
Как уже отмечалось, ЦП - это такой процесс, сценарий которого заблаговременно так или иначе зафиксирован в объект-системе, т.е. алгоритм этого процесса каким-то образом закодирован структурно в некотором пространстве качеств, характерных или присущих объект-системе. Но для реализации этого алгоритма в виде ЦП объект-система помимо памяти, где фиксируется этот алгоритм, должна обладать соответствующим исполнительным механизмом и рецепторной системой (подсистемой), контролирующей те или иные качества окружающей среды и самой объект-системы.
Ясно, что для адекватной идентификации ЦП субъект-система должна понять закодированный алгоритм процесса. В противном случае ЦП будет восприниматься как НП, обусловленный физическими причинами.
С другой стороны некоторая совокупность качеств объект-системы, в том числе и структурных, может достаточно однозначно предопределить ее реакцию на те или иные изменения в окружающей среде, т.е. быть воспринята как закодированный алгоритм будущего ЦП, а физические связи объект-системы воспринять в качестве механизма, реализующего этот алгоритм. В такой ситуации неизбежна субъективность в оценках природы наблюдаемого процесса.
Интуитивно вроде бы ощущается принципиальная разница между ЦП и НП, но как только предпринимается попытка сформировать соответствующее формализованное понятие НП и ЦП сразу же выявляется, что невозможно выделить отличительные, специфические качества ЦП для их однозначной, инвариантной дискриминации от НП. По все вероятности, это происходит потому, что упускается какая-то сущность (или сущности), которую надо включить на формализованном уровне в системы, формирующие понятия ЦП и НП. Сущности или качества может быть известные, а может быть и нет.
Если не решить проблему адекватного определения понятий ЦП и НП, то все рассуждения о сущности ИС, ЖС, их соотношении к ФС становятся если не бессмысленными, то по крайней мере очень неубедительными. Ведь для того, чтобы все эти рассуждения приобрели бы хоть какую-нибудь значимость, надо четко, однозначно на формализованном уровне представить о чем идет речь, т.е. что такое информация, ЦП и ИС.
Анализ попыток дать адекватное определение таким понятиям как информация, ИС и ИП показывают, что, по всей вероятности, изначально надо попытаться дать удачное определение ИП, а уже после этого можно будет информацию определить как причину, лежащую в основе ИП, а ИС - как систему, способную реализовать ИП. В таком варианте проблема адекватного определения всех перечисленных выше понятий сводится к адекватному определению сущности ИП. Утверждение, что в основе любого ИП лежит хоть одна причина, не имеющая физической пророды, правильна с позиций понимания природы ИП, но мало что дает с точки зрения возможности однозначной идентификации наблюдаемого процесса в качестве информационного. Ведь любая принципиально нефизическая причина в итоге так или иначе проявляет себя как некоторое физическое явление уже хотя бы потому, что любая информация должна быть зафиксирована на каком-нибудь физическом (материальном) носителе, и сам ИП в итоге реализуется всегда как некоторое физическое явление, т.е. приобретает вид ФП, т.е. НП.
В настоящее время можно однозначно считать, что проблема сущности генезиса живых систем наукой не решена даже приблизительно. Правда выявлен достаточно большой комплекс специфических качеств, которые присущи только живым системам. Но в то же время нет строгого обоснования, что этот комплекс не только необходим, но и достаточен. Можно считать, что выявлены только некоторые системные качества ЖС, но пока нет четкого понимания природы взаимообусловленности между этими качествами (связями) и, что самое главное, - абсолютно не известен системообразующий фактор или факторы. По всей вероятности последнее обстоятельство и позволяет сделать вывод, что не все системные качества ЖС выявлены. Эта ситуация и допускает практически полный произвол в умозрительных процедурах выявления наиболее специфических системных качеств ЖС. В то же время, в любом случае можно однозначно утверждать, что любой ЖС имманентно свойствены управляющие функции, в основе которых всегда лежат информационные процессы (взаимодействия), поэтому достаточно обоснованным представляется утверждение, что в качестве наиболее специфического системного свойства ЖС можно принять именно эту их способность к информационным взаимодействиям. Отсюда однозначно следует следующее моноатрибутивное определение живых систем:
Живые системы - это информационные системы.
И принять, что наиболее значимым, специфическим системным качеством живых систем (организмов), является их имманентная способность реализовывать информационные процессы. Этим качеством они принципиально отличаются от неживой материи.
Использование информационного подхода при изучении живой материи многими исследователями представляется чрезвычайно перспективным. Например, А.А.Ляпунов отмечал, что информационный подход позволяет ставить новые конкретные вопросы перед науками о живой природе, в частности вопрос о еще не открытых элементах структуры организма, которые могли бы быть материальными носителями биологической информации в определенных случаях. Информационный подход делает возможным такой способ рассмотрения биологического объекта, при котором его субстратная природа вообще не будет играть какой-либо существенной роли. В любом случае такой подход представляется более перспективным, т.к. позволяет выявить новые, сугубо информационные качества ЖС, которые пока не попадают в поле зрения науки о живом. В.А.Заренков в [19] совершенно правильно отмечает, что изучая некую сущность с использованием методов определенной науки нельзя выявить в изучаемом объекте некие качества не входящие в компентенцию данной науки. Например, нельзя отыскать в организме что-либо не относящееся к физхимии, пока для его изучения используются только методы физической химии.
Глава 4. ПРОБЛЕМА ЭВОЛЮЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
Ситуация с определениями понятий эволюция и развитие также не очень однозначна. Разные авторы по-разному трактуют сущность этих процессов.