Учебное пособие 800209

обладает самоустановкой на наивыгоднейший режим работы,

которая позволяет ему оптимизировать свои внутриклеточные процессы. При этом определяющая роль в последовательности осуществления реакций принадлежит цитоплазме, а через нее отчасти — и внешней среде.

Обратные связи в регуляции ферментативного аппарата клетки

Что же управляет процессами клетки в целом? Где располагается главный регулятор, «управляющий аппарат» клетки?

Таким главным регулятором является ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) ядра. Она выступает и своеобразной исходной «матрицей» для синтеза необходимых клетке белковферментов. Характерно, что этот «управляющий аппарат» сам в известном смысле оказывается управляемым (линия 3 на рис. 9): считывание информации ДНК в каждый момент времени происходит только на вполне определенных участках.

В сложной и далеко не законченной схеме информационных процессов клетки примечательно то, что ДНК хромосомного аппарата представляет собой, образно говоря, «книгу», последовательность считывания «страниц» которой определяется внешней ситуацией, а также биохимической памятью цитоплазмы, состоянием организма в данный момент, его потребностями. Первичная генетическая информация ядра клетки, будучи итогом филогенетического развития, в основном определяет наследственные признаки организма: внешние воздействия среды в каждый момент времени определяют, грубо говоря, лишь то, какая часть генетической памяти ядра «просматривается».

63

Однако было бы упрощением рассматривать ДНК как «книгу», в которой записано все то, что касается развития особи, как детально разработанную «инструкцию», которую остается только в точности выполнить. На самом деле все обстоит сложнее. В такой «инструкции» ДНК намечены только основные и необходимые «указания», реализуемые в ходе взаимодействия зародыша со средой, сложных коррелятивных связей эмбриона на надклеточном уровне, в ходе эпигенеза особи (И. И. Шмальгаузен, Э. Майр и др.). В силу вероятностного характера биологических процессов всегда имеют место незначительные, несущественные для вида вариации в организме, поэтому каждый организм представляет собой неповторимую индивидуальность, а не машину серийного выпуска. Вероятностный характер развития особи обусловливает и объясняет своеобразие каждого листа, почки на дереве, а сложный характер взаимодействия организма с неповторимыми условиями существования особи — модификационную изменчивость.

Упрощенное понимание эмбрионального развития особи является опять-таки результатом инженерноматематического стиля мышления, переносимого в биологию из области техники, где создание и деятельность механизмов обычно однозначны и до конца определяются конструктором еще на ватмане.

Появление живого организма означало возникновение пер-

вой естественной системы саморегуляции. В условиях зако-

номерного развития природы формируются системы, в отличие от обычных тел способные сохранять свою качественную определенность, с опережением моделируя ситуации окружающей среды. Последнее предполагает наличие организации, необходимой и достаточной для активного уравновешивания системы со средой путем приспособления к ней. Кстати, можно говорить об обобщении биологических понятий приспособления (адаптации), двойной детерминации поведения, «опере-

64

жающего» отражения действительности до уровня кибернетических категорий.

Будучи кибернетической системой, простейшее образует с обитаемой частью среды своеобразную систему управления «организм — среда», где важно различать роль среды в филогенезе, онтогенезе и конкретной ситуации, учитывать трехплановость отражения, «удельный вес» генов и внешней среды в онтогенетическом развитии особи.

В информационном отношении клетка является замкнутой системой для внутренней и разомкнутой для внешней информации (У. Р. Эшби). Роль центрального регулятора принадлежит ДНК ядра. Как управляющий аппарат системы «орга- низм—среда», она обладает значительной стабильностью, которая позволяет ей выполнять главную роль и в передаче наследственных признаков. При этом считываемая часть структурной информации ядра является своеобразной проекцией информационного состояния клетки.

Развитие организма и его поведение соответственно имеют двойную детерминацию — генотипа и среды, организма и конкретной отображаемой ситуации. Внутренние обратные связи позволяют организму самоуправляться в самых разнообразных ситуациях. Что же касается внешней обратной связи, то у простейшего она осуществляется главным образом в филогенезе благодаря действию закона естественного отбора.

Информация, управление и обратная связь, таким образом, предполагают друг друга. Информация и управление неразделимы (лишь человек способен создать «мертвую» информацию, когда свободная и связанная существуют раздельно).

65

5. Понятие «информация» и основной вопрос философии

Если два десятка лет тому назад понятие «информация» имело ясно выраженный антропоморфный характер, под ним понимались лишь сведения о чем-то или о ком-то, то в наше время понятие «информация» стало использоваться не менее широко, чем весьма распространенный термин «энергия», характеризующий, как известно, лишь материальные явления. Обнаружение информационных процессов вне сферы человеческого сознания вызвало даже определенное изменение научной картины мира.

Существует два основных взгляда на природу и сущность информации. Согласно «атрибутивной» точке зрения, которая развивается в работах ряда философов и естествоиспытателей, информация — свойство всей материи, а логическое понятие, информации в явном или неявном виде трактуется как обладающая всеобщностью философская категория. Вторая концепция предполагает взгляд на информацию как на функциональное явление, органически связанное с управлением и, стало быть, присущее лишь системам управления живой природы, общества, техники. В этом смысле понятие информации рассматривается как понятие кибернетики.

Главной причиной такого разночтения является исключительное своеобразие понятия «информация», его специфика. Эта особенность заключается в том, что объем понятия «информация» оказывается иным, чем тот, с которым связано употребление его в разговорной речи. В этом заключается и главная трудность анализа понятия информации.

Кроме того, необходимо всегда помнить о многозначности термина «информация», о наличии двух основных типов ин- формации—связанной и свободной, в частности, относительной. Смешение этих типов информации увеличивает трудности в освещении данной проблемы.

66

5.1.Два основных типа информации

иаспекты их изучения

Названные два типа информации требуют для своего анализа принципиально различного подхода. Первый тип характеризует организованность, целесообразную упорядоченность самой кибернетической системы. Информацию этого типа именуют начальной, связанной, структурной, «априорной». Такая информация предполагает для своего обнаружения и изучения самый обычный частнонаучный аспект, а для количественной характеристики здесь не требуются статистические методы.

Примером связанной информации может служить структурная информация генетического аппарата клетки, начальная («априорная») информация технического устройства, которой его наделяет конструктор. Количество связанной информации в ряде случаев может быть определено совершенно точно нестатистическими методами. Скажем, объем долговременной памяти ЭВМ исчисляется десятками и даже сотнями миллионов бит информации, аминокислоты 20 видов, образующие все многообразие белков в живой природе, могут дать астрономическое число различных комбинаций, 4 нуклеотида в триплетах (аденин, тимин, гуанин, цитозин) дают 43= 64 комбинации и т. д.

Вторым типом информации является свободная информация, в частности, относительная, которую часто называют рабочей, информацией-сообщением. Данное понимание информации получило наибольшее распространение в науке.

Относительная информация требует иного подхода для своего изучения и даже обнаружения, поскольку объем, а иногда и наличие такой информации оказывается зависимым от подготовки управляющей системы к ее использованию. И это не теоретический постулат, а факт, который можно наблюдать

67

в случае действия любой кибернетической системы. Приведем примеры из трех областей, где имеются таковые.

До выработки условного рефлекса индифферентный раздражитель не несет животному информации, тогда как после образования условной связи он приобретает сигнальный характер, способен нести соответствующую информацию.

Инфракрасное излучение может нести информацию только для такого технического устройства, в котором конструктором предусмотрено создание соответствующего «рецептора» (прибора «ночного видения» в танке, например).

Каждый человек, рассматриваемый кибернетикой как управляющая система, обладает различным опытом, знаниями, подготовкой. Непосвященному в тайны астрономии человеку улавливаемый с помощью радиотелескопа «шепот» звезд мало что говорит, тогда как специалисту— многое.

Таким образом, об информации можно говорить лишь с учетом всей системы управления, всего контура регуляции, в котором она воспринимается и используется. При этом информация служит для управления, так что эти категории являются парными.

Приведенные факты свидетельствуют как о несостоятельности «атрибутивной» концепции информации, так и о том, что относительная информация должна рассматриваться в отражательной ситуации. Относительная информация пред-

ставляет собой содержание, сторону отображаемых воздей-

ствий, используемую кибернетической системой для соответствующего управления и регулирования, своеобразное отношение и связь между управляющей системой и управляемым объектом. Ей органически присуща и вероятность, поскольку ее наличие часто обусловлено уровнем организации отражающей системы, и вероятностность, т. е. случайность следования одного элементарного сигнала за другим. Отсюда для количественной характеристики свободной информации прихо-

68

дится пользоваться статистическими методами, математической теорией вероятностей.

Для иллюстрации этих двух типов информации сошлемся на следующий пример. С точки зрения кибернетики головной мозг человека представляет собой сложную кибернетическую систему, в которой связанная информация, память есть не что иное, как результат фиксации полученной в онтогенезе (в ка- кой-то степени через отбор и в филогенезе) внешней информации. Но, кроме связанной информации, по каналам прямой и обратной связи в процессе общения между людьми циркулирует свободная информация, которая каждым из них и кодируется, и декодируется.

На первый взгляд кажется, что оба эти типа информации настолько различны, что мы должны отказаться от попытки дать им общее определение. Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что между ними есть много сходного.

Так, связанная информация, в живой природе в частности, возникает в стохастической среде, где необходимость дополняется и проявляется через случайность. Свободная информация также обладает целесообразной упорядоченностью в пространстве и во времени (звуки речи, знаки письма, например). Кроме того, она постоянно превращается в связанную, происходит процесс научения — повышение первоначальной организации системы, так что организм—это как бы сгусток информации. Наконец, возникновение информации обоих типов в истории развития материального мира могло произойти только одновременно, поскольку они взаимополагают друг друга: функционирование живого организма без получения и использования свободной информации извне, без информационной связи со средой невозможно, а свободная информация вне организма тоже отсутствует. Итак, связанная и относительная информация предполагают различные аспекты для своего обнаружения и изучения. Для связанной (и «мертвой») характерен обычный, частнонаучный аспект, используемый

69

при изучении объектов как таковых, их структурной организации и вещественного субстрата, тогда как относительная информация проявляется только в процессе отражения воздействий кибернетической системой и, следовательно, обнаруживается лишь в отражательной ситуации, когда управляющая система рассматривается в качестве отражающего объекта (в связи с чем оказывается возможным учесть прагматический аспект, фактор ценности при получении свободной информации социального вида).

Помимо смешения основных типов информации, другой причиной, которая породила путаницу в трактовке понятия «информация», является недостаточно четкое и последовательное различение общей (содержательной) и математической (шенноновской) теорий информации.

Математическая теория информации К. Шеннона с ее стержневым понятием количества, точнее, меры количества информации, была создана как ответ на запросы практики передачи селективной информации в технике связи еще до распространения кибернетики. Позже, когда кибернетические принципы и методы стали широко проникать в биологию и различные общественные науки, основные понятия кибернетики (информация, управление, обратная связь) стали обобщаться, возник соблазн применить основную формулу К. Шеннона в упомянутых областях знаний. Фактически лишенные смысла попытки количественной характеристики биологической и социальной информации с помощью формулы, выведенной для определения меры количества селективной информации в технике, привели к смешению понятия «количество информации» (и математической теории информации) с понятием «информация» (и общей теорией информации), которое представляет собой основное понятие (и раздел) не математической и технической, а общетеоретической кибернетики.

Вот пример, ярко иллюстрирующий неправомерность количественного определения идеальной и конкретной по своему

70

характеру семантической информации с помощью формул К. Шеннона. Пропускная способность мозга человека определяется в 50 бит в секунду, а ЭВМ— 105 бит в секунду. Однако совершенно ясно, что такой упрощенный подход не имеет смысла, так как социальная информация, психические процессы не сводятся к селективному выбору возможных альтернатив и ценность семантической информации, ее объем (в этом смысле количество) зависят от конкретной ситуации, потребностей и целей субъекта: одно и то же сообщение для разных людей и в разное время имеет различное значение. Сообщения, равные по количеству бит информации, могут иметь совершенно разную ценность (скажем, телеграфное сообщение о смерти близкого человека и поздравление по случаю дня рождения). Отсюда несостоятельность «негэнтропийного принципа информации», сторонники которого (Л. Бриллюэн) увлекались сходством формул термодинамической энтропии и количества информации в технике связи.

Случилось так, что, преодолевая скептическое отношение некоторых научных работников к кибернетике, в последние два десятилетия усиленно муссировалась идея о возможности использования математических методов, в частности формулы определения меры количества информации в нетехнических сферах. Это в конечном счете и привело к смешению и деформации понятий. Биологическую, а тем более социальную информацию нельзя рассматривать как снятую в результате выбора неопределенность.

5.2. Функциональная природа актуальной информации

При определении связанной и свободной информации важно отличать ее от структуры вообще, которая свойственна всем системным объектам действительности и их воздействиям. Информация всегда обладает целесообразной упорядочен-

71

ностью. Информация — это мера организации, целесообразно упорядоченная структура кибернетических систем и их воздействий, а информационный процесс — результат проявления функционального свойства в ходе деятельности кибернетической системы.

В последнем случае мы имеем дело с актуальной информацией, процессом и результатом взаимодействия свободной и связанной информации. Впрочем, актуальная информа- ция—часть информационного процесса в широком смысле, поскольку последний предполагает не только информационное состояние кибернетической системы, рассматриваемой в качестве отражающего объекта, но и всю цепь процессов, включая источник информации и адресат, а также каналы информационной связи.

Актуальную информацию можно определить как упорядоченное изменение, используемое для управления или регулирования, как функциональное, целесообразно упорядоченное отражение (за вычетом вещественно-энергетической стороны, разумеется).

На этом можно было бы поставить точку, если бы не некоторые нюансы, требующие дополнительных пояснений. Во-первых, существует связанная информация неработающего технического устройства («неработающую» систему можно встретить только в технике), а также свободная информация в неиспользуемых в данный момент книгах, кинолентах, документах, магнитных носителях и прочих предметах духовной культуры. Человеку, не владеющему, например, языком, на котором составлен текст, заключенная в нем информация недоступна, между тем мы говорим так, будто она там содержится. Эта «мертвая» информация принципиально отличается своей целесообразной упорядоченностью от информационных возможностей объектов и воздействий неживой естественной природы, которые иногда называют «потенциальной», «эле-

72