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, бифуркации и поризмы не противостоят, а дополняют друг друга, причем для информационных систем, находящихся в разных фазах своего развития, вероятности осуществления бифуркаций или поризмов могут существенно различаться. В своем развитии информационные системы, начинающие осваивать новые экологические ниши, обычно проходят четыре фазы. Первая – это адаптационная фаза, когда численность популяций еще невелика, "жизненного пространства" достаточно и залогом успеха служит лишь скорость размножения. В этой фазе подхватываются и суммируются все мелкие семантические новшества, облегчающие или ускоряющие процесс самовоспроизведения информационных систем. Затем для наиболее преуспевающих в этом отношении представителей молодой популяции наступает фаза логарифмического роста, когда численность популяции непрерывно возрастает, стремясь к своему пределу. Непрерывно растущие популяции обычно весьма однородны по их информационным характеристикам. Наконец, при некоторой "плотности населения" популяция стабилизируется. Такая фаза стабильности может наступить на уровне численности, вполне приемлемой для длительного сохранения динамического равновесия, а может наступить и при состоянии "перенаселенности" – и тогда стабильность непродолжительна и быстро сменяется фазой деградации популяции. Фаза стабильности и фаза деградации наиболее благоприятны для осуществления бифуркаций. Поризмы же, как события крайне редкие, – по-видимому, более характерны для второй и третьей фаз.

Биологическая иерархия и возникновение биосферы

Итак, в силу причин, рассмотренных выше, автогенез информации должен неизбежно приводить к иерархии информационных систем. Движущих сил здесь две: побочные продукты (которые, накапливаясь в низлежащих экологических нишах, постепенно формируют потенциальные экологические ниши все большей размерности) и изменчивость информации (порождающая информационные системы, способные такие ниши разрабатывать). На уровне биологической организации жизни – это изменчивость генетической, а позже – и поведенческой информации, проявляющаяся в изменениях ее количества и семантики. Результатом было формирование биологической иерархии и возникновение биосферы – тонкого слоя живого вещества, охватывающего нашу планету и производящего постоянную работу по "биологическому круговороту веществ" [18].

Подчеркнем два обстоятельства, игравших здесь важную, если не решающую роль. Первое – это пространственная ограниченность экологических ниш и биосферы в целом [19]. Второе – постоянное действие принципа отбора [20]. Оба эти обстоятельства действовали совместно. Действительно, еще А. С. Серебровский [21] отмечал, что если бы жизненное пространство было однородным и безграничным, то самые простые статистические соображения приводят к выводу, что никакой конкуренции между его обитателями (за источники субстрата и энергию, за территорию и пр.) не могло бы возникнуть, и с течением времени относительное возрастание численности было бы функцией только скорости размножения: чем быстрее размножались бы те или иные организмы или вновь возникающие варианты, тем большее распространение они бы получали. А так как скорость размножения, как правило, тем выше, чем проще организована самовоспроизводящаяся система, то следствием такой "эволюции" в безграничной однородной экологической нише было бы общее упрощение, деградация жизни. К этому можно добавить еще один аргумент. В безграничном жизненном пространстве не могли бы накапливаться побочные продукты жизнедеятельности его обитателей, – и потенциальные экологические ниши больших размерностей просто не могли бы формироваться. С другой стороны, первичные зоны обитания не могли бы быть и слишком ограниченными – тогда, несмотря на быстрое формирование новых экологических ниш, просто не успевала бы срабатывать наследственная изменчивость, чтобы породить их потенциальных обитателей. Впрочем, к этому вопросу мы еще вернемся.

Таким образом, иерархическое строение биосферы явилось следствием четырех объективных обстоятельств: ограниченности объемов реальных экологических ниш; накопления в них побочных продуктов жизнедеятельности их обитателей; изменчивости генетической информации и давления естественного отбора, проявляющегося в форме конкуренции за самые разнообразные жизненно необходимые факторы среды обитания.

Прогрессивное развитие информации. Факторы, его обусловливающие.

Сам факт иерархичности строения биосферы означает, что все вновь возникающие экологические ниши верхних ярусов жизни неизменно заселялись информационными системами, кодируемыми все большим количеством информации. Рассмотрим условия, этому благоприятствующие.

В главе 5 мы фактически уже подошли к формулированию таких условий. В соответствии с интуитивным представлением о "биологическом прогрессе" прогрессивным мы назвали такое направление развития, в ходе которого происходит увеличение количества информации, кодирующей информационные системы, при сохранении максимального значения ее эффективности. Очевидно, что утверждение это можно распространять на все виды информации, а не только на информацию генетическую.

Однако сохранение эффективности информации при возрастании ее количества может описываться монотонной кривой лишь в сглаженном виде. Реально переходы информации в пространства больших размерностей могут сопровождаться первоначальными уменьшениями эффективности, и лишь впоследствии, в ходе адаптации к новым условиям, эффективность будет вновь повышаться до максимального (для данного информационного поля) значения, что может сопровождаться как увеличением, так и уменьшением исходного ее количества. Только по достижении точки экстремума кривой А (В) информация уже адаптированной системы оказывается столь же эффективной, как и информация, адаптированная к предшествовавшим пространствам режимов, но будет превосходить ее по количеству.

Такой характер прогрессивного развития информации, следующий из закономерностей ее динамики, разрешает парадокс, связанный с представлениями о "биологическом прогрессе" у эволюционистов 30-х годов (см. [22]). Если под "биологическим прогрессом" понимать все большую адаптацию, приспособленность, к условиям существования, то возникают два вопроса. Первый вопрос: можно ли полагать, что предки ныне живущих организмов, в том числе и далекие, "проще организованные", были и "менее приспособлены", чем современные нам живые существа, а потому и "вымерли"? Но отсюда следует, что "примитивные" прародители современных организмов были "очень мало приспособленными", и совершенно непонятными становятся как периоды их процветания в далеком прошлом (о чем свидетельствует палеонтология), так и их мощные эволюционные потенции. Второй вопрос был сформулирован Дж. Хаксли и звучал примерно так: кто более "высоко организован" – человек или обитающая в нем туберкулезная бацилла?..

Оба этих вопроса, как легко видеть, связаны с отсутствием строгого определения понятия "приспособленность". В вышеприведенном абзаце этот термин носит явный антропоморфный оттенок. Достаточно подчеркнуть, что о "приспособленности" можно говорить только по отношению к своей экологической нише, чтобы стала ясной неправомочность определения биологического прогресса через степень приспособленности. Динамика информации, как мы видели (глава 5), в своем информационном поле принципиально отличается от ее динамики при переходе в новые информационные поля. В своем информационном поле (или, что в данном контексте одно и то же, в своей экологической нише) динамика информации всегда имеет адаптивный характер, т. е. направлена на достижение максимальной эффективности, что в случае биологических объектов и означает – максимальной приспособленности к своей экологической нише. Все организмы, достаточно освоившие свою экологическую нишу, обладают поэтому в равной мере высокой приспособленностью. Переходы же в новые, потенциальные, экологические ниши, как правило, должны сопровождаться уменьшением приспособленности, с последующим ее увеличением в ходе адаптации к новому местообитанию. Возможность осваивать новые экологические ниши (безразлично, большей или меньшей размерности, чем предыдущие) обусловлена не большей к ним приспособленностью по сравнению с предыдущими, а их незанятостью, т. е. отсутствием жесткой конкуренции. По мере возрастания численности ее обитателей будет возрастать и конкурентное давление, начнет ужесточаться отбор, и степень приспособленности к этой нише также начнет увеличиваться – кодирующая их информация будет стремиться к значению А =А0.

Теперь мы можем сформулировать условия [23], необходимые для осуществления прогрессивного развития информации. Возможность такого развития определяется наличием или все новым возникновением потенциальных экологических ниш все большей размерности. В отсутствие таковых, сколько бы ни была "потенциально прогрессивна" информация, предшествующая в какой-либо из экологических ниш меньших размерностей, она обречена или на прозябание, или на гибель в ходе конкуренции, т. е. никогда не сумеет выявить присущие ей потенции. Реализация же возможности прогрессивного развития обеспечивается именно предсуществованием на низших ярусах жизни информационных систем, способных осваивать потенциальные экологические (или, в случае логической информации, – "психологические") ниши больших размерностей в силу присущей информации полипотентности. Тогда информационные системы, прозябавшие на низших ярусах жизни, попадая тем или иным путем в экологические ниши больших размерностей, начнут там реализовывать скрытые ранее возможности и возрастать в численности. Кодирующая их информация вступит в очередной цикл адаптивной динамики, стремясь к более высоким значениям В0.