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

стемах, согласно распространенной гипотезе,— достижение ими некоторого «критического» уровня их организации. Будучи заложенным «в возможности» в неорганической природе («квазиуправление»), управление преврати­ лось в действительность лишь на определенном этапе ус­ ложнения материальных структур — на этапе достижения существенно большего (сравнительно с объектами неживой природы) внутреннего разнообразия и развитого свойства отражения ими внешней и внутренней среды.

«Разнообразностная» концепция информации и «негэнтропийный принцип информации» Л. Бриллюэна позволя­ ют считать существенным свойством систем управления «антиэнтропийную» направленность протекающих в них процессов. Универсальному закону возрастания энтропии противостоят в определенных областях реальности — оча­ гах жизни — информационные процессы, т. е. (в соответ­ ствии с «негэнтропийным принципом») процессы (локаль­ ного) возрастания негэнтропии. В ходе этих процессов раз­ виваются «информационные возможности» систем, совер­ шаются переходы «актуальной» информации в «связанную» информацию, воплощенную в структурах си­ стем управления и их подсистем. Системы управления «ра­ ботают» в режиме саморегуляции, самоорганизации, при­ чем так, что система этих систем — так сказать, «антиэнтропийная метасистема» — эволюционирует в сторону ус­ ложнения организации (увеличения разнообразия, перехо­ да в «менее вероятное» состояние).

Конечно, нарисованная картина схематична и грозит остаться умозрительным построением, если не подкрепля­ ется данными, касающимися возникновения и развития биологической организации (и «надстраивающихся» «над» ней «социума» и техники). Прежде чем говорить об этих данных, подчеркнем одно существенное обстоятельство: наука еще не располагает материалом для объяснения ме­ ханизма перехода к самоорганизации в той гипотетической точке, в которой процесс возрастания разнообразия дела­ ет возможным (или закономерно порождает) системы уп­ равления, обладающие внутренним механизмом формиро­ вания целей своего функционирования. Причем это касает­ ся как реальной картины, привязываемой к эволюции нашей планеты («Какова, конкретно, картина возникнове­ ния жизни на Земле?»), так, по мнению некоторых специ­ алистов, принципиальной основы процесса («Как возмож-

т

но «естественное» возникновение самовоспроизводящейся системы?»).

Прежде чем переходить к краткому обзору некоторых теоретических пунктов, относящихся к применению теоре­ тико-информационных идей в исследовании био- и ноосфер (ноосфера — сфера разума), обратим внимание на адресо­ ванное биологам предостережение И. И. Шмальгаузена, озабоченного некритическим использованием термина «ин­ формация» биологами. Неоправданное применение этого термина приводит к тому, что понятие информации, цен­ ное как раз своей определенностью, «быстро теряет свои границы и становится таким же неопределенным, как и большинство биологических понятий, являющихся поэтому источником бесконечных и совершенно бесплодных «дис­ куссий». Чтобы избежать последних, представляется со­ вершенно необходимым твердо держаться того содержания понятия «информация», которое принято в общей теории информации». Вся ценность понятия информации, говорит далее И. И. Шмальгаузен, заключается «в его определен­ ности, в возможности измерения количества информации и оценки ее качества. Это возможно, однако, только на ос ­ нове разработанной Шенноном статистической теории ин­ формации (или, добавим мы, равносильных ей теорий. —

Б. Б.)» (И. И. Шмальгаузен, 1960, стр. 121, 122).

В соответствии с этим замечанием, мы в дальнейшей части этого параграфа, говоря о мире живого, будем иметь в виду шенноновское понятие (количества) информации или понятия, естественным образом ему равносильные.

Отметим теперь некоторые линии применения теорети­ ко-информационных идей в науках о жизни. Одна из пих — это информационная интерпретация живых орга­ низмов и биоэволюции, основанная на антиэнтропийной концепции жизни. Вот лаконическая формулировка этой концепции: «В целом жизнь антиэнтропийна. Она вносит порядок — термодинамический порядок — в окружающий мир и непрерывно его воспроизводит» (М. В. Волькенштейн, 1972, стр. 43). Автор процитированных слов — био­ физик. А вот та же концепция в изложении биолога: «Все наблюдения над становлением организма в эм?брио-и онтогенезе и все проявления его активной динамики в борьбе за разрешение существенных для него задач гово­ рят о том, что во всех этих случаях и ситуациях активность организма направлена к а н т и э н т р о п и й н о м у с т р у к -

Надо сказать, что возникла эта концепция еще до оформления кибернетики и теории информации. Она была сформулирована Э. Шрёдингером в его лекциях, прочитан­ ных в 1943 г. и составивших известную книгу «Что такое жизнь с точки зрения физики?» (русский перевод: Э. Шрёдингер, 1947; 2-е издание, 1972). В шестой главе этой книги, озаглавленной «Упорядоченность и неупорядо­ ченность», Шрёдингер обращает впимапие на свойство жи­ вого организма избегать быстрого перехода в инертное состояние «равновесия» — свойство, в силу которого орга­ низм кажется столь загадочным, что с древнейших времен человеческая мысль допускала, будто в организме дейст­ вует какая-то особая, не физическая, сверхъестественная сила — vis viva, энтелехия (некоторые, замечает Шрёдин­ гер, имея в виду виталистически мыслящих биологов, при­ держиваются этого взгляда и ныне).

Как же организм избегает превращения в «мертвую инертную массу материи», ставит вопрос Шрёдингер. Сред­ ством, при помощи которого организм постоянно поддер­ живает себя па достаточно высоком уровне упорядоченно­ сти (равном достаточно низкому уровню энтропии), явля­ ется непрерывное извлечение упорядоченности, т. е. отрицательной энтропии, из окружающей его среды «Отри­ цательная энтропия — это то, чем организм питается»

(Э. Шрёдингер, 1972, стр. 74).

Эта концепция — несмотря на возражения, время от вре­ мени выдвигаемые против отдельных ее сторон,— в целом может считаться отражающей мнение большинства специ­ алистов. Однако вследствие употребления при изложений этой концепции отдельных не совсем четко трактуемых терминов, некоторые ученые, к ней примыкающие, вносят

непрерывно создает порядок из порядка (воспроизведение) и порядок из беспорядка (обмен веществ). Если первая мысль вполне согласуется с мнением Э. Шрёдингера, то вторая не соответствует его высказыванию о том, что ор­ ганизм «питается отрицательной энтропией», т. е. создает порядок в самом себе и в том «микроучастке» мира, в ко­ тором живет, за счет внесения беспорядка в другие части

290

мира, за счет «уничтожения», «пожирания» порядка в этих участках, скажем, за счет превращения сравнительно вы­ соко упорядоченных молекул питательных веществ в зна­ чительно менее упорядоченные структуры отходов жизне­ деятельности.

По Шрёдингеру, «энтропия, взятая с отрицательным знаком, есть сама по себе мера упорядоченности» (Э. Шрё-

дингер, 1972, стр. 76). «Негэнтронийпый принцип инфор­ мации» — принцип эквивалентности информации н негэнтропии — означает взгляд на организм как на систему, ос­ новывающую свою упорядоченность на информации, полу­ чаемой из внешней среды, и платящую за это воздействи­ ем, увеличивающем энтропию последней22. Как замечает М. В. Волькенштейн, это относится и к информации «в не­ обычном, научном ее значении», т. е. в шенноновском смы­ сле («к информации, приносимой молекулами, содержащи­ мися в бифштексе»), и к информации «в прямом смысле», т. е. к осмысленным (для человека) сообщениям23.

Этот ход мысли может быть продолжен. А именно, можно использовать негэнтропию или, соответственно, ин­ формацию как меру разнообразия («упорядоченности») в качестве мерила усложнения организмов и их сообществ в ходе эволюции. Этот подход, широко представленный в ос­

22 В последнее время принцип Бриллюэна был подвергнут крити­ ке Л. Э. Левиным (см. примечание 20 на стр. 273—274). По мне­ нию последнего, проведенные им выкладки позволяют сделать заключение о том, что «информация снижает прирост энтропии, но но устраняет его»; воздействие информации состоит в умень­ шении степени необратимости процесса (Л. Э. Левин, 1971, стр. 545—546). Л. Э. Левин предложил различать две величины— эргопию и негэнтропию (причем последняя у него отлична от «бриллюэновской»), которым соответствуют различные типы упо­ рядоченности, возникающие в системе. Принцип Бриллюэна кри­ тикуют и другие авторы (см., например: М. И. Штеренберг, 1968).

23 С резкими возражениями против такого рода рассуждений вы­ ступил И. А. Полетаев. По его мнению, «утверждение о «погло­ щении информации живым существом в процессе метаболизма» является либо художественным иносказанием, либо досадной оговоркой, не имеющей прямого смысла» (И. А. Полетаев, 1970, стр. 230). На это, однако, можно ответить, что аналогичные воз­ ражения можно выдвинуть и против утверждения, что человек питается калориями или белками, жирами и углеводами... В б у к ­ в а л ь н о м смысле человек питается супами, бифштексами, ком­ потами из сухофруктов и т. д. Из контекста рассуждений всегда ясно, о каком смысле слова «питается» идет речь, и какие-либ« запретительные императивы здесь вряд ли уместны.

новном в философско-киберпетнческой (пачипая с Н. Ви­ нера) и биолого-методологической литературе, связывает прогресс биологической организации с «накоплением» ин­ формации (разнообразия, негэнтронии).

Интерес очерченного выше подхода — не только в про­ стом переводе биологических понятий на новый инфор­ мационно-кибернетический язык (хотя пет сомнения в том, что такой перевод имеет смысл сам по себе, так как позво­ ляет увидеть новые задачи исследования, уяснить недо­ статочную четкость некоторых привычных биологических понятий и т. и.; мы уже говорили об этом в гл. I), но преж­ де всего в направленности на получение новых результа­ тов. В качестве примера можно указать на исследования Б. Паттена, касающиеся оценки информационного содер­ жания биологического компонента водного биогеоценоза (см. характеристику соответствующей работы в кн.: «Основы лесной биогеоценологии», М., 1964 — в главе «О возможности применения идей и методов кибернетики в лесной биогеоценологии», написанной В. Д. Александро­ вой) и применения теоретико-информационных соображе­ ний при выяснении гомеостатического механизма планк­ тонного сообщества (Б. Паттен, 1966). Но, конечно, наибо­ лее убедительный материал, говорящий о плодотворности информационных концепций в науке о жизни, дает молеку­ лярная биология.

Роль теоретико-информационных представлений в ана­ лизе биохимических процессов, особенно относящихся к механизму наследственности, широко известна, и о ней поэтому не стоит особо говорить. Заметим лишь, что подход к живому организму как к самоорганизующейся киберне­ тической системе в молекулярной биологии дополняется представлением об информационных функциях биологиче­ ских макромолекул (М. В. Волькенштейн, 1971). Выше мы приводили слова И. И. Шмальгаузена, характеризующие информационные процессы на уровне генотипа и феноти­ па и их место в эволюции 24. Если добавить к этому ипфор-

24 Р. Л. Берг, отметив, что «И. И. Шмальгаузеп был первым в ми­ ре, кто переложил дарвиновское понимание эволюции на язык кибернетики», дает четкую характеристику его информационнокибернетической концепции механизма биологического разви­ тия (Р. Л. Берг, 1966, стр. 18—20); заметим, что И. И. Шмальгаузен трактует понятие информации в духе «концепции раз«“ образия» («многообразия», как он говорит).

29(2

мационпыо Процессы мозга, то получится достаточно «все­ объемлющая» картина использования идей, группирую­ щихся вокруг понятия информации, в биологическом зна­ нии. Более того, информационный подход к живому ока­ зывает воздействие на кибернетику в целом. Укажем в этой связи па мысль А. А. Ляпунова (1973, стр. 17) о том, что «кибернетическое рассмотрение схем эволюции, иерар­ хическое описание способов кодирования информации и аналогичное описание строения самих эволюционирующих систем... может явиться некоторым объединяющим подхо­ дом к кибернетике в целом».

В раскрытии «тайны живого» теоретико-информацион­ ные (и более общо: кибернетические) концепции присоеди­ няются к теоретическим (и экспериментальным, конечно) средствам, идущим от физики и химии, и, разумеется, к «традиционным» учениям биологических наук. Достаточ­ но ли всех этих средств для полного описания биосистем, включая закономерности возникновения живого и источ­ ники прогрессивного развития биологической организа­ ции? Не столкнется ли изучение жизни с г р а н и ц а м и применимости и м е ю щ и х с я физических теорий и инфор­ мационных концепций?

На этот вопрос в настоящее время не существует одно­ значного ответа. Более того, имеются различные мнения относительно с о в р е м е н н о й ситуации в объяснении био­ логических феноменов. Так, М. В. Волъкенштейн (1965, 1973) считает бесспорным, что до сих пор такие границы не обнаружены, но Л. А. Николаев (1969, стр. 1951) не столь категоричен в своих суждениях...

У П. Шамбадаля (1967, стр. 265) мы читаем: «Если жизнь рав­ нозначна замедлению деградации, следующей из второго приннипа (термодинамики.— Б. Б.), то можно ли объяснить генезис и эволю­ цию живых существ на основе только физических законов?» Если такое объяснение и возможно, «оно пока не было найдено и, сле­ довательно, положительный ответ на этот вопрос остается вполне даровой гипотезой. Но по той же причине и отрицательный ответ может быть в принципе допустимым» (и далее И. Шамбадаль из­ лагает аргументацию Леконта дю Нюи в пользу такого ответа).

Или возьмем другого физика — Е. Вигнера (1971). С его точки зрения, рубежом, на котором проявляется недостаточность средств существующих физических теорий, является феномен воспроизве­ дения организмов. Вигнер склонялся к мысли, что познание жи­ вой материи «потребует включения в наши законы природы поня­ тий, чуждых имеющимся в настоящее время законам физики»

(Е. Вигнер 1971, стр. 162).

293