12. Інформаційні взаємодії у складних формах життя

Основною відмінністю багатоклітинних організмів від інших є поділ функцій окремих груп клітин при взаємодії із середовищем. Поділ функцій клітин у їх спільній діяльності як цілого вимагає узгодження їхніх дій між собою. Це узгодження досягається комплексом керуючих та спостережних інформаційних взаємодій, які відбуваються між ними.

У найпростіших багатоклітинних такі інформаційні взаємодії здійснюються тими ж клітинами, які підтримують обмін речовиною та енергією із зовнішнім середовищем. Але вже на досить ранній стадії розвитку багатоклітинних форм мало місце ускладнення необхідного для їх існування комплексу взаємодій із середовищем. Виникають клітини, які спеціалізуються на організації інформаційного обміну між іншими клітинами. Ці клітини називаються нейронами. Також виникає і функціональний поділ нейронів за їх участю у керуючих та спостережних внутрішніх інформаційних взаємодіях.

У найпростішому випадку інформаційна взаємодія організму із середовищем, заснована на участі у ній нейронів, будується через нервові (рефлекторні) дуги. Послідовність інформаційних взаємодій, які відбуваються в нервовій дузі між різними клітинами, утворює акт інформаційної взаємодії більш високого рівня, у якому об’єктом, що приймає інформацію, є вже сам організм.

Ускладнення багатоклітинних організмів у ході їх еволюції супроводжується ускладненням процесів їхньої інформаційної взаємодії із середовищем відповідно до необхідності підтримки широкого спектра їх симетричних взаємодій з цим середовищем, які забезпечують вже не стільки існування кожної клітини окремо, а існування організму в цілому. Ускладнення інформаційного обміну із середовищем забезпечується в організмі через ускладнення апарата інтерпретації інформаційних кодів. Його дія продовжує ґрунтуватись на діях нейронів, але вони вже взаємодіють між собою у більш складних структурах: нервових вузлах, нервових центрах і, нарешті, у спинному та головному мозку.

Складний акт інформаційної взаємодії організму із середовищем відбувається на основі ієрархічної побудови простих актів. Ієрархічна побудова окремих простих етапів інформаційних взаємодій забезпечує якісне перетворення спостережної інформації від того вигляду, у якому вона приймалася з зовнішнього середовища, до того вигляду, на основі якого ініціюється її реалізація.

Якісне перетворення інформації при її просуванні з нижніх ієрархічних рівнів обробки до верхнього полягає в її узагальненні. Узагальнення інформації – це перетворення інформації про наявність безлічі простих окремих подій в інформацію про наявність якоїсь події більш високого рівня, у яку ці окремі події входять як складові елементи. Необхідність узагальнення пов’язана, насамперед, з тим, що на будь-якому окремому етапі інформаційного обміну існує принципове

обмеження кількості і різноманітності інформаційних кодів, з якими може працювати апарат інтерпретації того об’єкта, який приймає на цьому етапі інформацію.

Найпростіший механізм узагальнення може мати безумовний характер. Тобто однакові комбінації інформаційних кодів, що надходять з різних точок у нервовий вузол, центр або мозок, інтерпретуються в ньому детермінованим чином відповідно до його можливостей, які залишаються постійними протягом усього його існування. Відповідно на їх основі виникає одна і та сама узагальнена інформація.

Але у ході еволюції багатоклітинних організмів у них з’явився і став розвиватись апарат умовної інтерпретації інформації. Цей апарат реалізовується тільки на рівні досить розвиненого головного мозку, у якому взаємодіють мільйони і мільярди нейронів. Дія цього апарата інтерпретації полягає у тому, що нейрони після одержання та реалізації інформації не повертаються відразу в стан цілком еквівалентний тому, який був до їх участі в інформаційній взаємодії, а певний час зберігають у собі його сліди. Крім того, повинні існувати інші нейрони, які приймають в узагальненому виді інформацію про стан перших і зберігають стан своїх елементів, обумовлений цією інформацією. Послідовний розвиток здатності до умовної інтерпретації інформаційних кодів, який відбувається протягом життя конкретного організму, означає настроювання його вродженого апарата інтерпретації на конкретні умови існування.

Для можливості умовної інтерпретації інформаційних кодів одночасно необхідно повинні мати місце кілька важливих факторів.

Перший з них – пам’ять. Пам’ять об’єкта – це зміни, які виникають в його апараті інтерпретації інформаційних кодів у результаті окремих актів інформаційних взаємодій об’єкта, і зберігаються певний час після завершення цих актів. Пам’ять використовується організмом у процесі зміни його інформаційної взаємодії із середовищем у напрямку, який забезпечує підвищення доцільності взаємодій з цим середовищем.

Апарат інтерпретації, який володіє пам’яттю, може реалізовувати неї через імітацію інформації про подію, яку він ще не одержав, але можливо повинний одержати, виходячи з порції інформації, яка вже надійшла на даний момент, та її взаємозв’язків з надходженням інших порцій інформації в минулому. Така дія апарата інтерпретації являє собою прогнозування.

Прогнозування – це імітація одержання нової інформації на основі інформації, яка одержується у поточний момент, та її зіставлення із сукупністю інформації, яка надійшла раніше.

Пам’ять кожного об’єкта завжди обмежена, а велика частина інформації, яка надходить, так і залишається невикористаною. При цьому загальна її кількість (з погляду інформаційних кодів, які її переносять), безумовно, перевищує можливості повного її запам’ятовування. Для запобігання переповнення пам’яті і, відповідно, втрати можливості її нормального функціонування обов’язково повинний існувати механізм її очистки (забування), який дає можливість використовувати ті ж елементи пам’яті для запам’ятовування нової інформації. Механізм очистки пам’яті може бути реалізований, по-перше, на основі нестійкості збереження активних станів елементів пам’яті, за допомогою яких фіксується інформація; і, по-друге, за допомогою узагальнення інформації та збереженні вже узагальненої інформації. Це вимагає менше ресурсів пам’яті, хоча й при цьому має місце певна втрата деталізації.