Файл: Бирюков, Б. В. Кибернетика и методология науки.pdf

Как будто, если физические процессы можно достаточно хорошо описывать «традиционными» средствами, то тео­ рия информации здесь не интересна: ото просто перевод (подчас достаточно тривиальный) установленных уже по­ ложений наук о неживой природе на «модный» язык теории информации. На этот вопрос следует ответить (и об этом мы уже говорили, приводя соответствующее мнение Г. Клауса), что такой перевод может представлять цен­ ность и сам по себе, так как рисует «привычные» вещи в новом свете. В данном же случае его смысл не столько в этом, сколько в том:, что он «тянет» за собой использование

мационный подход в науках о неживой природе, поступают так потому, что он приводит (или обещает привести) их к новым р е з у л ь т а т а м . Предоставим слово специали­ стам.

Вот мнение (и направление работы) химиков, практи­ кующих теоретико-информационные методы. Н. И. Кобо­ зев и его сотрудники применили теорию информации к изучению каталитических систем. Они показали, что ис­ пользование «энтропии информации» (т. е. количества ин­ формации) «позволяет количественно оценить степень раз­ нообразия элементов системы или их совокупностей, пред­ ставляющих собой каталитически активные структуры, и открывает возможность сопоставления систем различных типов с точки зрения перспективности их изучения как катализаторов для различных процессов» (Н. И. Кобозев, Б. В. Страхов, А. М. Рубашов, 1971, стр. 86). Информаци­ онный подход в химии влечет за собой использование раз­ личных математических методов. Например, весьма естест­ венным выглядит применение в химии средств, возникаю щих на основе введенного Н. П. Рашевским понятия «со­ держания топологической информации» молекулы. На этой основе оказывается возможным вычисление измене­ ния содержания топологической информации в химиче­ ских реакциях (G. Karreman, 1955). В. Раков, применил теоретико-групповой подход, предложил единицу оценки

«информационного содержания» (der Informationsinhalt)

молекул — молъбит (один бит на молекулу) как величину информационного содержания асимметричного атома угле­ рода (В. Rackow, 1963, 1963а, 1963b). Ю. А. Жданов

(1965, 1965а, 1967) показал возможность использования

276

аппарата теории информации в физической химии (в хи­ мии ароматических соединений — в реакциях замещения); в этих работах в качестве меры специфичности реакции замещения было использовано количество информации (по Шеннону). Рассматривая молекулу органического со­ единения как носитель информации в биохимических про­ цессах, он ввел величины (понятия) активной информаци­ онной емкости молекулы и ее информационной мощности (имеющую размерность бит!атом), произведя расчеты упомунятых величин для конкретных веществ.

В упомянутых работах использовались шенноновские понятия. Но, конечно, возможно использование и нестати­ стических теорий, в частности подхода Н. П. Рашевского (N. Raslievsky, 1955), введшего понятие о содержании (ме­ ре) «топологической информации» молекулы — мере, от­ ражающей ее топологическую структуру. Этот подход был распространен Г. Карреманом на изучение химических ре­ акций; исследователь показал (впрочем, на схематизиро­ ванных простых примерах), как эти реакции можно истол­ ковывать в терминах изменения топологического содержа­ ния молекул.

Теоретико-информационный подход развивается и в применении к наукам о Земле. Методологическая пробле­ матика, с этим развитием связанная, была подробно осве­ щена в работе Е. А. Куражковской, М. В. Иванова и Л. Н. Самойлова, 1970 (см. также: Е. А. Куражковская, 1970, гл. V; 1973). В работе отмечается, что поискам ана­ логов информационного регулирования в науках о Земле предшествовало развитие киберпетико-информационного подхода в «пограничных» дисциплинах — биогеоценологии и экологии, но потом этот подход распространился и на более далекие от сферы жизни области наук о Земле (ди­ намическую геологию, геоморфологию и физическую гео­ графию) .

Обобщая то, что сделано в этом плане в работах геоло­ гов и географов, авторы упомянутой работы указывают на то, что геолого-географические системы носят сложный ди­ намический характер, включают огромное число разнооб­ разных по своей структуре элементов, различающихся как вещественным составом, так и уровнем организации. Раз­ нообразие элементов в каждой такой системе очень велико: пласты земной коры со сложным типом взаимодействия, горные породы, минералы. Сложны и их свойства. Так,

277

геосистемам присущи обмен, рост и даже «размножение»; черты долин притоков, имеющих более молодой возраст, «наследуют» цикловые черты главной долины и схему ее террасового строения. При этом элементы геологической системы, втянутые в геологическое развитие, оказываются связанными между собой «не только энергетически, но и в какой-то мере информационно. Так, от магматизма инфор­ мация передается на тектогенез, от тектогенеза к выветри­ ванию и осадкообразованию. Эти последние процессы ини­ циируют метаморфизм и т. д. Цикл замыкается на магма­ тизме, но не на круг, а на спираль. Важно подчеркнуть, что каждый предшествующий процесс, — по мнению дан­

(Е. А. Куражковская, М. В. Иванов, Л. Н. Самойлов, 1970, стр. 318). Имеются геосистемы, в которых проявляется яв­ ление усиления действия «сигнала», развязывающего но­ вые вещественно-энергетические поступления и потоки. Эти процессы стремятся к устойчивости, которая всякий раз находит свою специфическую форму выражения, при­ чем, отмечают авторы этой работы, здесь оказывается справедливым положение: «...каждая часть обладает правом вето в отношении равновесных состояний целого»

(У. Р. Эшби, 1962, стр. 128).

Перед нами — точка зрения, согласно которой компо­ ненты систем неживой природы обмениваются не только веществом и энергией, между ними имеет место не только вещественно-энергетический, но и информационный об­ мен; на энергетические процессы и перемещения масс в природных комплексах, считает теперь ряд представителей наук о Земле, можно смотреть также и как на процесс - информационный, так как геосистемы (подобно молекулам органических соединений, изучавшихся Ю. А. Ждановым) в этих процессах меняют свою структуру (разнообразие).

Информационный подход к изучению природных ком­ плексов (ландшафтов) был аргументирован А. Д. Арман­ дом (1966), ход мысли которого характерен для тех уче­ ных — геологов, географов, геофизиков, которые применя­ ют кибернетические методы в своих исследованиях (ср. также: А. С. Девдариани, 1972). По мнению А. Д. Арман­ да, природная система любого размера и сложности, если она является динамической, т. е. способной изменять свои состояния, может рассматриваться как информационная

278

система. «Любое перемещение массы и энергии неизбежно является одновременно перемещением информации. Изме­ нение структуры системы, превращение энергии обяза­ тельно влекут за собой преобразование заключенной в них информации. Информация обычно определяется как «мера определенности», величина, обратная энтропии. Исходя из этого, любое изменение состояния природного комплекса мы можем изучать как процесс получения и переработки информации» (А. Д. Арманд, 1966, стр. 85).

Физические или химические воздействия изменяют не­ определенность в множестве возможных состояний систе­ мы, — отсюда II применимость к ним теоретико-информа­ ционных понятий. Каждая капля дождя, каждая порция

ния в какой-то ее части; эта неопределенность непрерывно разрешается и возникает вновь; в результате мы имеем «поток информации, проходящей через рассматриваемый объект» (А. Д. Арманд, 1966, стр. 85). «Информационная составляющая» природных взаимодействий проявляется также в том, что одно и то же внешнее воздействие по-раз­ ному влияет на разные подсистемы одного и того же ком­ плекса. Так, дневная порция солнечной радиации регули­ рует водно-солевой режим почвы и водного бассейна, бла­ годаря механизму фотосинтеза и роста растений увеличи­ вает массу растительного покрова и т. д. Испарившаяся п выпавшая в виде дождя влага вызывает новые изменения

вподстилающей поверхности. Жидкий и твердый стоки слу­ жат каналом дальнейшей «передачи разнообразия» в ланд­ шафте как одной из геосистем. Словом, налицо картина многократного преобразования информации, которая на не­ которых этапах временно задерживается и накапливается

ввиде запасов биомассы, форм расчлененного рельефа, не­

автор этих строк присоединился в совместной с ним статье, 1970), что умножающиеся опыты по применению теории информации для описания физических, химических и иных процессов неживой природы можно рассматривать как свидетельство недостаточности здесь энергетических методов. Быть может, это мнение и с л и ш к о м к а т е г о ­ рично : применение новых методов только начинается.

279

Однако, по-видимому, верно одно: информационный под­ ход не совпадает с энергетическим. Количество информа­ ции выражает не величину энергии, а степень, или, говори словами В. М. Глушкова, «меру неоднородности в распре­ делении энергии (или вещества) в пространстве и во вре­ мени» (В. М. Глушков, 1964, стр. 53). Неудивительно, что к подходу, основанному на этом понятии, прибегают все более и более, надеясь извлечь из него и новые постановки вопросов, и новый аппарат их решения, будучи убеждены, что — говоря приведенными выше словами М. В. Волькенштейна — здесь заключена не формальная аналогия, но описание конкретных естественных процессов.

Впрочем, в науках о Земле некоторые ученые идут и дальше: то обстоятельство, что функционирование природ­ ных комплексов можно понимать как процесс, в котором преобразуется и временно консервируется некоторое коли­ чество информации, по их мнению, дает принципиальное право рассматривать их как системы, поведение которых регулируется внешними и внутренними информационными потоками, и в этом отношении сопоставлять с кибернетиче­ скими устройствами другой природы.

Такой подход сталкивается, однако, с определенными «интерпретационными» трудностями. В неживой природе, в процессах происходящих там взаимодействий трудно от­ делить «собственно информацию» от ее вещественно-энер­ гетических носителей: информация здесь переносится физическими процессами, энергия которых обычно доста­ точно велика, и масштабы энергетического взаимодействия

Специалисты, анализирующие с кибернетических пози­ ций явления живой природы, отмечают, что понимание систем живого как систем управления приводит к выводу, что их элементы —• «входы», «выходы», «намять», «устрой­ ство управления» и т. п. — нередко пространственно четко не выделены, так сказать, «размазаны» по системе. Если бы мы захотели с аналогичных позиций посмотреть на природные комплексы, то обнаружили бы, что эта черта присутствует здесь в еще более резком виде: роли упо­ мянутых элементов, четко отграниченных в высокооргани­ зованных' системах, здесь очень нечетко поделены между их подсистемами, пространственные границы частей

280