Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Организация мироздания. Тектология ХХI. Монография
.pdf
зации и передаётся «по наследству» последующим организациям. Например, в
молекуле воды (Н2О) объединены гены (память) атомов водорода и кислорода.
Похожим образом при размножении живых организмов объединяются гены родителей.
Для переноса информации нужен какой-либо носитель. На любом материальном носителе информация проявляется, как чередование уплотнений, пятен,
полос, слоев, неровностей, намагниченностей, наличия зарядов и т.п. Чередование уплотнений в воздухе (звуковая волна) также активно используется в природе как носитель информации. Волновые процессы и поля, обладающие способностью распространяться на значительные расстояния, обеспечивают перенос информации. Свет, прошедший через вещество, сообщает наблюдателю о
химическом составе, однородности и мутности вещества. Свет несет некоторую
информацию о далеких галактиках, светилах, химическом составе космического пространства. Рентгеновский луч при прохождении через кристалл рассеивается на атомах, и эти изменения луча несут информацию о строении кристалла
[145]. Тень от предмета содержит информацию о форме предмета и о его размерах. Изображение можно переносить с фотопленки на магнитофонную ленту,
с ленты на экран дисплея или на бумагу и тому подобное. Горные породы
«помнят» о направлении магнитных силовых линий — магнитного поля Земли
прошлых эпох. Примеры можно множить бесконечно.
Копирование атрибутивной информации может осуществляться только с
использованием свободной, кинетической энергии, посредством потоковых
ВЭИ-процессов, значение которых в ходе эволюции возрастает. Копирование
атрибутивной информации никогда не бывает полной. Часть атрибутивной информации теряется (отфильтровывается).
Фильтрация информации — явление фундаментальное. Она проявля-
ется на всех уровнях материи: на косном, живом, психическом, социальном,
кибернетическом. Например, свет, проходящий через кристалл, «уносит» информацию о коэффициенте преломления, однородности, химическом составе,
шероховатости поверхности. Но никакой информации о составе ядра, зарядах
поверхности и т.д. свет не несет (нам это неизвестно). Клеточные мембраны
пропускают внутрь клетки не все молекулы, а только те, которые необходимы
для функционирования клетки. При соударении двух объектов на обоих остаются следы этого удара, которые содержат информацию о форме и твердости
участников процесса, но только приблизительно, неполно. Глаза лягушки видят
только те объекты, которые движутся, так как и пища, и враги у лягушки дви-
171
жущиеся. Здесь живое использует фильтрацию как средство ограничения информации с целью избегания перегрузки мозга.
Технические средства связи используют всевозможные фильтры для
ослабления шума и выделения полезного сигнала. Устройство глаз у большинства высших животных позволяет обозревать Мир в пределах угла зрения
(фильтрация). Смотровая щель в танке также направлена вперед, где находится
вероятный противник. Среди полифонии симфонического оркестра слушатель
способен выделить голос любого музыкального инструмента. Спящая мать реагирует на плач своего ребенка и не слышит другой шум.
Размножение оперативной информации является разновидностью её
трансляции. С одной фотопленки можно сделать много фотографий. Книги тиражируются сколько угодно раз. Процесс роста кристалла является размножением структуры поверхности, которая многократно повторяется, как оттиск
канцелярской печати. Размножение может сопровождаться экспансией. Если
рассеять кусочки кристалла в солевом растворе, то каждый кусочек будет расти, повторяя структуру (информационный пакет) своего «предка».
Атом, входящий в состав молекулы, изменяет структуру своих электронных орбит, т.е. искажает первичную информацию. При объединении в агрегаты
часть информации «скрывается», но появляется новая информация. Первоначальная информация элементов восстанавливается при разрушении агрегата.
Аналогом может послужить пружина. При сжатии её структура (форма) изменяется, но восстанавливается в развёрнутом состоянии. Пружина как бы помнит
свою первоначальную форму.
Макрообъекты (крупные информационные пакеты), связанные вторичными, менее прочными связями, разрушаются легче, чем субатомные и атомные
частицы. Мультиагрегаты при разрушении сохраняют «древнюю» память, но
забывают «молодую» структуру агрегата.
Подсистемы с повышенным содержанием кинетической энергии обладают
кратковременной памятью. Для сохранения памяти живая клетка создала ме-
ханизм репарации повреждений. Способ сохранения устойчивости при подвижности частей показан на рис. 5.5.
Существует убеждение, что в точке бифуркации система забывает своё
прошлое, теряет память [105]. Однако следует внести поправку. Забывается память, хранящаяся в молодых структурах. Долговременная память субатом-
ных и молекулярных структур сохраняется и способствует новым комбинациям информационных пакетов. Благодаря памяти, строительство органи-
172
заций ведётся не стохастически, а имеет направленность в заданном коридоре
развития, «поиск осуществляется не в гипершаре, а в гиперконусе» [57].
Исследование памяти позволяет узнать прошлое и предсказать будущее. Например, годовые кольца на срезе дерева позволяют узнать о климате в
период роста дерева. Донные отложения в океане свидетельствуют об истории
биосферы.
Лабильность информационных систем является угрозой потери важной
информации, поэтому создана система контроля и репарации информационных
носителей. Созданы специальные носители информации (ДНК), помещённые в
защитную оболочку. Посредством такой атрибутики жизненный цикл организмов стал увеличиваться. Отдельная белковая молекула очень быстро денатурируется, теряет свои каталитические свойства. Только в составе клетки такие неустойчивые, лабильные молекулы способны выполнять свои функции. Управ-
ление является механизмом рационализации процессов регенерации
лабильных структур и поиска ресурсов.
Деление клетки начинается с удвоения информации в ядре. Далее ядро
разделяется на два фрагмента, каждый из которых уносит с собой в качестве
приданого материальную базу своего существования (часть протоплазмы).
Фактически размножается не клетка, а оперативная информация (ДНК,
хромосомы). Оперативная информация не локализована в одном-единственном
ядре. Она рассеяна по клеткам особей популяции, что исключает случайную
потерю.
Главной целью живого является накопление и размножение оперативной информации, которая не исчезает с гибелью индивидуума, а наследуется потомками. Целевой функцией поисковой активности живого является
строительство все более сложных информационных систем, Вселенная развивается в направлении разумных систем.
На рис. 8.7 изображена эволюция информации. Атрибутивная информация
замедляет темп своего развития, но эстафету принимает оперативная информация.
173
Оперативная
Атрибутивная
Время
Количество информации
Рис. 8.7. Расщепление информации
В ходе эволюции живых и разумных систем информация приобрела сигнальный характер. Сигнал — это код, запускающий программу считывания информации из памяти приёмника. Подразумевается, что приёмник информации
уже содержит у себя знания о содержании сигнала. Например, красная ракета
означает сигнал начала атаки. Знаки дорожного движения также являются кодированной информацией.
Из выявленных закономерностей можно сделать вывод, что развитие разума началась задолго до появления человека. Под давлением фактов начали признавать существование разума у всех приматов [83, 71]. В эволюции всякий вид
живых существ предпочитает развивать уже имеющиеся задатки, поэтому разум следует поискать в более древних организациях.
Уникальность человеческого разума явно преувеличивается. Разум и его
предшественник инстинкт способствуют выживанию организма. Если существо
без обучения действует некоторыми «стандартными» способами, то такое поведение называют инстинктивным. Орёл разбивает камнем яйцо страуса (обеспечение пищей). Птица сооружает замысловатое гнездо (обеспечение сохранности потомства). Бобры строят дома, сооружают плотины, каналы.
Человек умеет делать автомобиль благодаря разуму. А паук плетёт свои
сети (технология питания) благодаря инстинкту. Различие заключается в том,
что паук «обучался» методом проб и ошибок в миллионах поколений, а человек
способен научиться в течение нескольких лет.
хранится и в геноме, и в мозге, и на других техногенных носителях информации (бумаге, фотоплёнке и др.). Инстинкт проявляет максимумом быстродействия при стандартных ситуациях. Разум эффективнее в нестандартных ситуациях. Действия человека и паука необходимы для обеспечения выживания. По-
Опыт паука записан нуклеиновыми блоками в геноме. А опыт человека
174
этому определим разум как процесс разработки и накопления упреждающих технологий адаптации.
Обычно творчество осуществляется деятельностью разума. Вселенная обладает творческим потенциалом, поэтому можно предположить, что Вселенная
обладает разумом, который человеку не дано понять. Аналогично разум человека непонятен муравью.
Если мы признаем разум человека (ученика природы), который неосознанно повторяет опыт природы, то и деятельность учителя (природы) логично признать разумной. Выше показано (рис. 8.6), что техническое творче-
ство человечества копирует опыт природы, что низводит человека до роли
ученика.
Системная память, заключённая в мировом субстрате, по сути, является
аналогом «идеи, духа» (Гегель). Информационная матрица задаёт алгоритм
развития Вселенной, в том числе механизмы творчества мозга. Этот алгоритм, возможно, также эволюционирует в процессе каждой пульсации
Вселенной.
Схожие мысли можно найти в работе С.Н. Гринченко «Смысл Жизни (как
таковой, а не только жизни человека!) состоит в углублении возможностей познания ею самой себя: ведь величина системной памяти каждого нового яруса в
процессе биологической метаэволюции увеличивается — при сохранении всей
иерархии величин системной памяти вложенных в него ярусов. И тогда выглядит вполне непротиворечивым и такое утверждение, как «смысл жизни Все-
ленной — перманентное углубление (во времени) и расширение (в пространстве) ею самой себя» [57].
8.5. Управление в природе
Прогрессивное развитие систем управления в живых организациях оправдано тем, что поведенческие функции оказались более универсальным средством самосохранения, чем специализированные защитные приспособления.
Возрастание лабильности потребовало совершенствования процессов регенерации, которые более эффективно работают в системах управления.
За 3,8 млрд лет существования биосфера постоянно «изобретала» приспособления и технологии, спасающие живое от гибели. Живое вещество в своем
развитии шло разными путями. Кроме долговременных «оборонительных»
приспособлений, развивались тактические, поведенческие реакции. Всевозможные рога, копыта, панцири, кости, шипы, химическое оружие, маскировка и
175
другие «приспособления» спасали только от тех воздействий, против которых
они были предназначены. Против быстрых, разнообразных, неожиданных воздействий эти ухищрения могли оказаться бесполезными, поэтому поведенческий вариант выживания оказался более эффективным. Например, рептилии
(ящерицы), дожившие до наших дней, в жаркое время в пустыне закапываются
в песок, а ночью выходят на охоту. Птицы предпочли перелеты (миграции) на
огромные расстояния другим механизмам защиты от сезонных изменений погоды. Некоторые рыбы, кальмары, хамелеоны умеют маскироваться. Термиты в
убежищах поддерживают микроклимат и т.п.
Живое вещество вступило в коридор эволюции, очерченный процессами управления. Каждый более сложный уровень организации все в большей
степени подчинял своему влиянию окружающую среду. Это стало возможным
по причине низких энергетических барьеров, разделяющих живое вещество от
окружающей среды. Низкие барьеры позволяют потокам ВЭИ перетекать не
только внутрь организации, но и обратно.
Управление сокращает время и энергетические затраты на выход к
цели. Целью является добыча ресурсов. Управление делает это более рационально. Поэтому управляемые организмы развивались ускоренно в следу-
ющей последовательности: архитархи (700 млн) — рыбы (500 млн) — сухопутные позвоночные (350 млн) — рептилии (320 млн) — млекопитающие
(220 млн) — птицы (140 млн) — приматы (10–20 млн) — человек (6–1 млн).
[202]. Еще быстрее смена видов происходила в семействе гоминид.
Не вызывает сомнения факт, что главной подсистемой управления в сложных организмах является мозг. Мозг стал центром управления у многоклеточных животных, включая червей (древнейших живых существ).
До появления мозга центром управления являлись ядра клеток. В ходе эволюции увеличивалось количество хромосом, длина ДНК [143]. Например, ДНК
бактерий содержат 4·106 пар нуклеотидов. ДНК мухи дрозофилы —
1,55·108 пар нуклеотидов. У человека самая длинная ДНК — 3·109 пар. Многие
гены амебы и человека схожи. ДНК мыши и человека различаются на 20%, а
шимпанзе и человека всего на 2–3% [74].
Детерминантом поведения управляемых систем является цель. Управляемая система избирательно вовлекает в свой состав элементы, которые могут
способствовать достижению будущего результата. Например, при приеме на
работу новых работников берут не всех желающих, а тех, которые могут способствовать целям организации. Поэтому внутреннее разнообразие управляемых систем несколько меньше, чем стохастичных.
176
Н.Н. Моисеев писал: «Я вполне разделяю мнение Б.С. Украинцева [212]:
УП
2
УП1
Ф
Ф
Внешняя среда
ОУ
Вход
Выход
«Такой общей закономерностью у сознательного целеполагания и несознательного функционирования самоуправляемой системы любой природы является
направленность к достижению определенного результата». Это обстоятельство
позволяет более широко взглянуть на категорию «цель», очистить её от чрезмерных антропоморфных наслоений и разумно объективировать её, распространив её на те сферы несознательного функционирования, где существует целенаправленность к достижению эффекта, где действие определяется потребностью» [154]. К этому можно добавить, что каждая организация имеет
множество неявных целей, но главной целью является самосохранение.
Системы управления объектами высших уровней сложности (животные,
человечество) всегда иерархичны, так как деятельность огромного числа элементов, подчиненных общей цели, нуждается в координации из единого центра
[231]. Координация работы из единого центра требует минимума сигналов и
наиболее экономична [172].
Рис. 8.8. Типичная схема поддержки гомеостаза
Кибернетический взгляд на управление позволил абстрагироваться от конкретных систем и создать универсальную модель управления. Благодаря работам П.К. Анохина [16], И.И. Шмальгаузена [233, 234], Н. Винера [47] сложилась модель управления для любых сложных систем, состоящая из объекта
управления (ОУ), управляющей подсистемы (УП), связанных контурами пря-
мых и обратных связей через систему информационных фильтров (Ф). Таких
контуров может быть несколько (рис. 8.8). «Для развития организационной
структуры, будь то социальная или биологическая, необходимы не только отрицательные, но и положительные обратные связи» [158], при условии их пер-
манентного переключения [57].
177
Позже были созданы оптимизационные модели управления (рис. 8.9).
Принципиальное отличие оптимизационной модели от типовой заключается в
присутствии в ней блока вычисления целевой функции (ЦФ) и блока оптимизации (О) входных ВЭИ-потоков. Сложные системы сами вырабатывают для себя
правила адаптивной оптимизации, которые дополняются возможностью за-
поминать информацию о предыстории (системная память) и использовать
её при выработке дальнейшего поведения.
Рис. 8.10. Универсальная схема управления
суперсложными системами
Сформулированы частные виды критериев энергетической оптимальности
биологических систем: минимум основного обмена (т.е. минимум мощности,
потребляемой организмом в состоянии покоя), максимум КПД организма как
преобразователя химической энергии в механическую, максимум коэффици-
ента усвоения пищи, минимум суммарной мощности, потребляемой системой
транспорта кислорода при фиксированной функции этой системы [221]. Целе-
вой функцией управления является стремление к выживанию и комфортности [77].
Все перечисленные новации воплощены в схеме рис. 8.10 [57], где
X — воздействие среды на объект; Y — состояние объекта (его выход);
Д — датчики, с помощью которых измеряется состояние среды и объекта соответственно; УУ — устройство управления, ИМ — исполнительные механизмы,
U — управляющее воздействие, E — ненаблюдаемое возмущение.
178
По С.Н. Гринченко [57] все ярусы иерархической системы управления
должны самостоятельно искать энергетические экстремумы, в которых создаются комфортные ощущения. Например, многоклеточный организм способен
достигать экстремума своего целевого критерия (энергетического характера) за
счет использования поисковой активности всех органов, тканей и клеток.
Стремление системы к энергетическим экстремумам ведётся по определённым правилам. Алгоритм выводит систему в район экстремума, где совершаются небольшие «рыскания», позволяющие отслеживать его «блуждание».
Но если система начинает делать неудачные шаги, то это можно интерпретировать как признак приближения к экстремальному значению целевого критерия. Поэтому, начиная с момента накопления определенного объема информации в базе данных и достижения требуемой точности модели, продолжение
процесса накопления информации становится нерациональным.
Схема рис. 8.10. может успешно функционировать, если правильно задана
целевая функция. Предполагается, что целью является достижение максимального энергетического комфорта. Однако новые данные о происхождения жизни
согласуются с идеей целенаправленного стремления Вселенной к развитию разума. Тренд развития Вселенной просматривается как линия развития опера-
тивной информации и накопления опыта в структурной памяти организаций.
Потребление энергии для решения этих задач необходимо, но энергия является средством, а не целью. В организмах как святыню берегут системную
память, матрицу для размножения генетической информации. Отбор не проис-
ходит ни по длине ног или крыльев, ни по окраске, ни по толщине раковины; он
производится по числу потомков (информационных копий), достигших репродуктивного возраста и в свою очередь успешно размножившихся. В.И. Корогодин полагает, что жизнь — «форма существования информации и кодируемых
ею операторов, обеспечивающих возможность воспроизведения этой информации в подходящих для этого условиях внешней среды» [57].
Итак, целью развития всех организаций является сохранение и умно-
жение системной памяти, регенерация и размножение информации (ДНК).
Размножается не организм, а его ДНК. Организм только обеспечивает успешное протекание этого процесса.
Великолепная поисковая киберсистема (рис. 8.10) не предназначена для
таких задач. Её оптимизатор регулирует структуру многочисленных входов фенотипа с целью адаптации к условиям среды. Известно, что все перестроечные
процессы происходят с участием ДНК. Механизм этого процесса остаётся тай-
179
ной и по этому поводу «сломано много копий». Механизм поисковой, экстремальной оптимизации подразумевает перестройку ДНК, но оставляет её как бы
за кадром.
Следующее замечание можно сделать по поводу предложения обеспечить
алгоритму оптимизации возможность иногда двигаться против своей основ-
ной тенденции, т.е. уходить от найденного (быть может, локального) экстремума для поиска другого (быть может, глобального) [185]. Если такое действие
совершает некоторый механизм (организм) без перестройки своей организации,
то после неудачной попытки он может вернуться на исходные позиции (если
хватит ресурса). Но если авантюра ради эксперимента требует внутренней перестройки организации, то этот механизм может погубить организацию, если
случайно заведёт в безвозвратный эволюционный тупик. «Слепой» поиск лучшего экстремума может завершиться катастрофой (сыр в мышеловке). Следует
признать, что живое вещество не видит своей конечной цели развития, его
несёт поток развивающейся материи, как река несёт щепку в море. Тактика живого — не утонуть раньше, чем вынесет на отмель. Выбор путей развития в
точке бифуркации происходит или случайно, или не очень дальновидно (благими намерениями устлана дорога в ад).
Неудачные варианты поведения также могут закрепляться в генетиче-
ской памяти. Например, маленький ребёнок пугается маски леопарда, хотя никогда с ним не встречался ранее [72]. Щенки собак, живущих рядом с человеком, в отличие от волков не боятся огня. Разумные системы способны помнить
неудачные опыты членов социума, чтобы не повторять ошибок (крысы обходят
отравленную приманку). Для этого в социальной памяти должны храниться
удачные и неудачные варианты. Уже известно, что геном человека хранит гены
и простейших вымерших организмов, и современников. Генетики, например,
считают, что прочтение генома человека равносильно прочтению филогенеза.
Важно напомнить (раздел 3.4), что в организацию всегда входит «консервативный» блок архаических элементов, которые инертны по отношению к
управлению.
О существовании биологической памяти известно давно. Ещё Л. Бриллюэн
считал структуру связанной информацией (у нас атрибутивная информация).
«Утратившая динамичность информация обретает «покой»: ей нет нужды передаваться далее, она опять «уходит в тень» материальности, её обязанность теперь — хранить качественную определенность данного объекта (память)»
[129].
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]