В. Корогодин - Информация как основа жизни

• Название: Информация как основа жизни
• Автор: В. Корогодин
• Издательство: ИЦ "Феникс"
• Жанр: Прочая справочная литература
• Год: 2000

КОРОГОДИН В. И., КОРОГОДИНА В. Л.

ИНФОРМАЦИЯ КАК ОСНОВА ЖИЗНИ

© Авторы. В. И. Корогодин и В. Л. Корогодина, 2000 г. © Оформление. ИЦ "Феникс", 2000 г.

Книга посвящена феномену жизни и информации как внутренне присущему свойству информационных систем.

Рассматриваются свойства информации и информационных систем. Выделяются главные свойства информационных систем – способность к "целенаправленным" действиям и расслоение на информационную" и "динамическую" подсистемы.

Рассматривается динамика информации от ранних этапов эволюции физических информационных систем до систем с биологической информацией – генетической, поведенческой и логической. Особое внимание уделяется динамике биологической информации в биосфере. Одной из проблем, затрагиваемой авторами, является взаимодействие ноосферы и техносферы, связанной с автогенезом информации.

Книга рассчитана на специалистов, а также на круг читателей, интересующихся теорией информации, эволюцией, биологией и взаимоотношениями биосферы и техносферы.

KOROGODIN V. I. & KOROGODINA V. L.

Information as the Foundation of Life. – Dubna: "Phoenix" Publishing Center, 2000. – 208 p.

The book analyzes the phenomenon of life and information as an inherent quality of information systems.

Properties of information and information systems are discussed. The main properties of information systems are pointed out: the ability to act "purposefully" and the division into an "informative" and "dynamic" subsystems.

The dynamics of information is analyzed, from the early stages of physical information system evolution to the systems with biological genetic, be-haviouristic and logical information. Special attention is attached to the dynamics of biological information in biosphere. One of the problems, connected with information autogenesis and discussed by the authors, is the interaction of noosphere and technosphere with biosphere.

The book is recommended to specialists and readers who are interested in the theory of information, evolution, biology and interaction of biosphere and technosphere.

---

Таким образом, критические ситуации могут провоцироваться двумя "пусковыми событиями": излишним потреблением ресурсов R и/или избыточным поступлением в среду обитания побочного продукта w. To и другое может быть следствием как "перенаселения" среды обитания из-за избыточного роста заселяющих ее операторов, так и появления "мутантной" субпопуляции операторов с гипертрофированной потребностью в ресурсах или избыточным образованием побочного продукта. Итогом всегда окажется уменьшение продуктивности и/или кондиционирующей мощности среды обитания, а следовательно, и торможение, вплоть до полного подавления, целенаправленной деятельности заселяющей ее популяции операторов.

Стратегия выхода из критических ситуаций

Все стратегии выхода из критических ситуаций функционирующих информационных систем, периодически возникающие в результате их деятельности в этой или иной среде обитания, должны быть, в конечном счете, направлены на усиление неравенств dR/dt < θ и dw/dt < ø. Осуществляться это может несколькими способами, а именно: уменьшением количества ресурсов, используемых на один цикл целенаправленного действия; уменьшением количества побочного продукта, приходящегося на один такой цикл; увеличением продуктивности среды обитания; увеличением кондиционирующей мощности этой среды; возрастанием ее надежности. Возможны, конечно, и различные комбинации этих пяти способов.

Выйти из критической ситуации можно лишь одним путем: путем такого изменения информации I, кодирующей очередное поколение операторов QI чтобы осуществилось хотя бы одно из пяти перечисленных выше условий. При этом изменение информации должно приводить в итоге либо к увеличению КПД новых операторов, либо к увеличению размерности их пространства режимов. Рассмотрим коротко возможные последствия того и другого.

Повышение КПДQ при сохранении количества ресурсов, требующихся для осуществления только одного события Z, означает, по существу, уменьшение как dR/dt, так и dw/ dt, приходящихся на один цикл целенаправленного действия; при этом реализуется первый и второй из перечисленных выше пяти способов. Это – стратегия увеличения эффективности использования субстрата данной среды обитания.

Увеличение размерности пространства режимов, комплементарного данной информации, есть не что иное, как появление у операторов, кодируемых этой информацией, способности использовать в качестве ресурсов все большее число компонентов, слагающих среду их обитания. Выше уже было сказано, что увеличение размерности пространства режимов неизбежно сопровождается повышением как продуктивности, так и кондиционирующей мощности соответствующей среды обитания, а значит, и ее надежности. Здесь, следовательно, реализуются три из перечисленных выше способов выхода из критических ситуаций. Такую стратегию можно назвать стратегией расширения среды обитания.

Так мы выделили две основные стратегии выхода информационных систем из критических ситуаций – стратегию повышения эффективности использования субстрата данной среды обитания и стратегию расширения самой среды обитания. Возможны, конечно, и комбинации этих стратегий.

Обе стратегии могут реализоваться только благодаря изменчивости информации, кодирующей свои информационные системы, а процесс выхода из критических ситуаций может растягиваться на периоды времени, требующиеся для смены по меньшей мере одного поколения информационных систем. Если же критическая ситуация развивается с большей скоростью и ни одна из названных стратегий не успевает с ней справиться, то наступает катастрофа.

Катастрофы

В отличие от критических ситуаций, когда dR/ dt ® θ и/или dw/dt ® ø, ситуацию можно назвать катастрофической, когда dR/ dt > θ и dw/dt > ø. Быстрое превышение количества потребляемых ресурсов над продуктивностью среды обитания, т. е. над скоростью их пополнения, а также превышение скорости накопления побочных продуктов над возможностью их кондиционирования, будут неизбежно приводить к разрушению (или, что то же самое, резкому изменению) самой среды обитания s. Совершенно ясно, что разрушение или резкая трансформация среды обитания, наступающие в течение одного цикла целенаправленного действия, неизбежно повлечет за собой прекращение деятельности, а затем и гибель заселяющих ее информационных систем. Катастрофы, в отличие от критических ситуаций, имеют необратимый характер.

Можно представить себе две причины, порождающие катастрофы: продолжающееся активное функционирование операторов в уже наступившей критической ситуации (а) и внезапное резкое увеличение dR/ dt и/или dw/dt в ситуации, далекой от критической (b). В обоих случаях последствия будут сходными и в равной мере губительными для спровоцировавших катастрофу информационных систем.

Иерархия целенаправленных действий

Можно утверждать, что для нормально функционирующих информационных систем конечным итогом успешного осуществления целенаправленного действия любым из составляющих их операторов будет повышение вероятности воспроизведения кодирующей этот оператор информации. Достигается это, как правило, путем множества соподчиненных целенаправленных действий, выполняемых разными операторами, так что конечная цель деятельности каждого оператора далеко не всегда очевидна. Кроме того, соподчиненность информации разных уровней организации также не всегда однонаправлена, и не всегда простейший анализ здесь поможет вскрыть истинную иерархию. Так, например, "поведенческие реакции" или "таксисы" одноклеточных организмов подчинены цели воспроизведения генетической информации, их кодирующей, а у социальных многоклеточных животных функция размножения подчинена цели воспроизведения информации, кодирующей их сложные поведенческие реакции.

Однако независимо от уровня иерархии, занимаемого каждой данной информацией и ее оператором, вышеприведенное утверждение сохраняет свою универсальность. Если из-за изменений R или w величина КПДQ в чреде повторяющихся целенаправленных действий начнет уменьшаться, это рано или поздно, но неизбежно, приведет к изменению, исчезновению или консервации информации, кодирующей данную информационную систему. Отсюда – неизбежность оптимизации по R и w деятельности жизнеспособных в данных условиях информационных систем и развития специальных, соподчиненных, информационных программ и операторов, "отслеживающих" и контролирующих эти параметры.

Сказанное выше чрезвычайно важно, ибо связывает воедино судьбу информации I, эффективность работы кодируемого ею оператора Q, и специфику пространства режимов s. Связь эта реализуется через соотношения между количеством В и ценностью С информации, с одной стороны, ее эффективностью А и КПДQ, с другой, а также через соотношения между характеристиками оператора, в первую очередь R и w, и продуктивностью θ, кондиционирующей мощностью ø и надежностью среды обитания, включающей в себя пространство режимов данной информационной системы.

Обобщение понятия "информационная система"

Выше мы постарались показать, что информация есть то, на основании чего может возникнуть оператор, выполняющий при определенных внешних условиях определенные целенаправленные действия. Для того, чтобы осуществлять эти действия, оператор должен иметь более или менее выраженные рецепторные и аффекторные компоненты. Если эти компоненты структурно обособлены и соединены между собой так, что они составляют единый функциональный комплекс, такой оператор обычно называют кибернетическим устройством. Сигналы или воздействия, поступающие извне и "воспринимаемые" этим устройством или посылаемые изнутри и "включающие" его аффекторные компоненты, конечно, сами по себе не являются информацией и никакой информации не несут (хотя и могут быть использованы для создания дополнительной информации, если устройство на это способно). Этим такие воздействия принципиально отличаются от физических событий или объектов, служащих или используемых для передачи или хранения информации, по которым такая информация может быть реконструирована.

Мы видели также, что сама по себе информация пассивна. Она не может ни осуществлять целенаправленные действия, ни создавать кодируемые ею операторы, ни воспроизводить саму себя. Чтобы создать оператор или воспроизвести кодирующую его информацию, требуются специальные устройства ("машины"), материал и энергия. Мы видели, что целью деятельности, кодируемой любой информацией, является в конечном счете ее воспроизведение. Поэтому дискретной информационной системой можно называть только такую совокупность информации, реализующих устройств и операторов, которая может обеспечивать воспроизведение этой информации. Естественно, что воспроизведение информации может осуществляться лишь при подходящих для этого условиях "среды обитания" данного информационного устройства. То же относится, конечно, и к построению операторов, – реализующие устройства могут их "создавать", считывая соответствующую информацию, только при соответствующих внешних условиях.