Станіслав Янковський
1. Загальне поняття інформації
Слово "інформація" відомо в наш час кожному. Тим часом увійшло воно в постійне вживання не так давно, в середині двадцятого століття, з подачі Клода Шеннона. Він ввів цей термін у вузькому технічному сенсі, стосовно до теорії зв'язку або передачі кодів (яка отримала назву "Теорія інформації"). Майже одночасно з ним Норберт Вінер обгрунтував необхідність підходу до "Інформації" як до загального явища, що має значення для існування природи, людини і суспільства. З плином часу наповнення цього терміна отримувало все більш широкий і глибокий зміст. Це відбувалося паралельно тому, як наростала необхідність усвідомленої організації процесів руху та обробки того, що має загальну назву "Інформація". Між тим саме поняття "Інформації" до цих пір багато в чому залишається інтуїтивним і отримує різні смислові наповнення в різних галузях людської діяльності. Представляється, що настав час повернутися до винеровского підходу і розглянути обмін "Інформацією" в цілому як глобальне явище. Тільки таким шляхом можна виявити його загальні властивості і закономірності, знання яких може виявитися корисним у вивченні і побудові кожної конкретної реалізації цього явища.
Перш за все, необхідно сформулювати найбільш загальне визначення поняття "Інформація". Загальне, значить відноситься до всіх його проявів, які ми будемо розглядати як володіють однією загальнозначущої сутністю. Для цього виділимо таку властивість, яке було б необхідним і достатнім ознакою, за яким ми будемо визначати, чи відноситься те або інше явище до прояву поняття "Інформації".
Почнемо з того, що побудуємо найпростішу схему з трьох понять: "Об'єкт", "Середовище" та "Взаємодія". "Об'єкт" - це щось стійке у часі та обмежений у просторі цікавить нас як єдине ціле. "Середа" - це множина всіх інших потенційних "Об'єктів" нас цікавлять тільки з точки зору їх впливу на стан виділеного "Об'єкта" та зворотного впливу "Об'єкту" на їх стану. "Взаємодія" - це розтягнутий у часі процес взаємозалежного зміни параметрів стану "Об'єкту" і "Середовища". Ця схема є замкненою в тому сенсі, що "Середовище" включає в себе всі потенційні "Об'єкти" здатні впливати на стан виділеного "Об'єкта". Далі ми не будемо брати в лапки наведені поняття.
У природі існує два фундаментальних виду взаємодії: обмін речовиною та енергією. Фундаментальність цих видів взаємодії полягає в тому, що всі інші взаємодії відбуваються тільки через їх посередництво. Ці види взаємодії підпорядковуються закону збереження. Скільки речовини і енергії один об'єкт передав іншому, стільки той і отримав, і навпаки. Втрати, що відбуваються при передачі, не розглядаються, бо втрати речовини і енергії в замкнутому середовищі не можливі і те, що називають втратами, є окремими актами взаємодії з іншими об'єктами того ж середовища. Середа замкнута саме в тому сенсі, що всі взаємодії відбуваються тільки всередині її.
Енергетичне і речовий взаємодія об'єктів є симетричним, тобто скільки один віддав стільки ж інший отримав. Переходи між речовиною і енергією не впливають на загальний баланс, оскільки діють закони збереження константи їх співвідношення. Так само не впливає на загальний баланс руйнування об'єкта в результаті таких взаємодій, тому що знову ж таки зберігається сума констант співвідношення речовини та енергії, що утворилися в результаті руйнування частин (нових об'єктів).
Приймемо за аксіому, що на основі комбінації фундаментальних взаємодій, між об'єктами може відбуватися взаємодія більш високого порядку, при якому від одного до іншого переходить деяка субстанція і при цьому втрати одного не збігаються з набуттям іншого. Така взаємодія є несиметричним. У граничному випадку несиметричного взаємодії при передачі субстанції між об'єктами один з них її отримує, а інший не втрачає. Зміна кількості енергії і речовини при цьому природно, будуть мати місце, оскільки даний акт взаємодії має у своїй основі комбінацію фундаментальних видів взаємодії забезпечують перенесення субстанції.
Тепер сформулюємо саме визначення поняття Інформації, яка дозволить нам підійти до вивчення і систематизації принципів ув'язнених у всіх формах даного явища.
Будь-яка взаємодія між об'єктами, у процесі якого один набуває деяку субстанцію, а інший її не втрачає називається інформаційною взаємодією. При цьому передана субстанція називається Інформацією.
З цього визначення випливає два найбільш загальні властивості Інформації. Перше - Інформація не може існувати поза взаємодії об'єктів. Друге - Інформація не втрачається жодним з них у процесі цієї взаємодії. Власне, основним поняттям є ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПРОЦЕС. Сама ж Інформація є концентрованим виразом стану цього процесу на деякому умовно завершеному його етапі. Інформація з'являється під час взаємодії і зникає разом з ним. При цьому відрізок часу між передачею і прийомом інформації завжди більший від нуля і менше нескінченності.
2. Еволюція інформаційних процесів
Розглянемо тепер можливий розвиток інформаційної взаємодії об'єкта з середовищем в залежності від рівня розвитку самого об'єкта.
2.1. Неживі форми
Всі об'єкти в природі складаються з елементарних часток, об'єднаних в більш-менш складні структури. Тому всі взаємодії між об'єктами зводяться до взаємодії елементарних частинок і відбуваються за законами фізики мікросвіту. Ці елементарні взаємодії повністю симетричні. Власне саме ці елементарні взаємодії та призводять до утворення різноманітних більш-менш стійких структур на основі елементарних частинок. Ці структури з певного рівня стійкості вже можуть розглядатися як самостійні об'єкти.
Взаємодії цих об'єктів між собою складається з великого числа взаємодій складових їх часток. Властивості цих сумарних взаємодій визначається сукупністю властивостей складових їх частинок і тієї структури, в яку вони об'єднані.
Можна сказати, що та частина взаємодій частинок, яка служить для підтримки стійкості об'єкта як структури, визначає його як "річ в собі". Інша частина, яка проявляється у взаємодіях об'єкта в цілому з іншими об'єктами, визначає його як "річ для інших". Закони взаємодії об'єктів випливають, таким чином, із законів взаємодій їх часток, але чим більше часток, ніж різноманітніше вони і чим складніше їх взаємодія в структурі об'єкта, тим складніше виводяться закони спільної взаємодії з приватних. При цьому дедалі більшу роль відіграють статистичні закони великих чисел, що забезпечують зростання стійкості законів взаємодії об'єктів в цілому і з певного рівня стійкості ці закони вже можна розглядати як самостійні не враховують закони кожного окремого часткового взаємодії. Так з законів взаємодії елементарних частинок виникають закони взаємодії атомів, молекул і т.д. до відомих нам законів макросвіту і соціальних законів. Закони взаємодії об'єктів вищого рівня будуються на основі інтеграції законів взаємодії складових їх об'єктів більш низького рівня. До речі, однією з причин нестійкості законів соціальної взаємодії є недостатньо велика кількість елементів складових взаємодіючі соціуми. Соціальні закони в значній мірі залежать від конкретних наборів властивостей окремих членів соціумів, які самі є вже досить складними об'єктами. Підвищення рівня складності об'єктів завжди пов'язано з тенденцією зменшення ступеня їх подібності один одному. Закони великих чисел діють для них з усе більш зростаючою похибкою.
Сформульоване уявлення про закони світобудови не підтверджує і не спростовує існування Бога, оскільки воно відповідає на питання "як?", А не на питання "чому?".
Звернімося знову до несиметричним взаємодіям між об'єктами і конкретно до інформаційних. Ще раз нагадаємо, що такі можливі тільки як комплекс симетричних взаємодій, у результаті комбінації яких виділяється в самостійну одиницю якась субстанція звана нами інформацією. Ми будемо розглядати властивості цієї субстанції, переходячи від простих видів інформаційних взаємодій до більш складним.
Найпростіші види інформаційної взаємодії можна виділити вже в неживій природі. Таким, наприклад, є каталітичне взаємодію. Воно полягає в тому, що один об'єкт званий каталізатором змінює швидкість протікання хімічної реакції між групою інших об'єктів званих реагентами, після чого сам каталізатор залишається незмінним за всіма своїми властивостями. Цей процес можна представити як примітивне інформаційну взаємодію між каталізатором і реагентами яке у тому, що останні отримують від першого якусь інформацію, яку вони реалізують у вигляді зміни їх власного взаємодії.
Цей примітивний вид інформаційної взаємодії цікавий тим, що з одного боку він являє собою не надто складний комплекс симетричних взаємодій і порівняно легко може бути виведений з них. Наприклад, ця взаємодія може складатися з простої послідовності симетричних взаємодій між каталізатором і окремими реагентами, в ході яких він перерозподіляє між ними речовина і енергію і тим самим організовує взаємодію між ними, залишаючись в результаті в своєму колишньому стані. З іншого боку у цій взаємодії вже виявляються в примітивному вигляді притаманні інформаційному взаємодії основні фактори.
Перше. Інформаційна взаємодія має в своїй основі комплекс симетричних взаємодій і таким чином інформація між об'єктами переноситься за допомогою обміну речовиною або енергією.
Форми речовини або енергії, за допомогою яких переноситься Інформація будемо називати інформаційними кодами або коротко - кодами.
Друге. Інформаційна взаємодія може відбуватися тільки при певному взаємній відповідності властивостей об'єктів. Так у кожному каталітичному взаємодії можуть брати участь тільки об'єкти, що володіють необхідним для нього набором властивостей. Сприйняття Інформації на основі одержуваних кодів визначається через можливість її реалізації у відповідності з властивостями приймає об'єкта. Від його властивостей залежить в кінцевому підсумку те, яку інформацію він приймає, отримуючи конкретний набір кодів.
Комплекс властивостей об'єкта дозволяють йому сприймати одержувані коди як деяку інформацію будемо називати апаратом інтерпретації інформаційних кодів або коротко - апаратом інтерпретації.
Третє. Інформація реалізується в приймаючій об'єкті через пов'язане з нею певну зміну його стану (внутрішніх або зовнішніх властивостей). Причому це зміна можлива і без отримання інформації, але при цьому воно буде менш імовірним. Інформація сприяє переходу приймає її об'єкта в одне з потенційно властивих йому станів, тобто є згідною його властивостям. У розглянутому найпростішому випадку доцільність інформації приймає об'єкту в значній мірі визначається самою наявністю у нього апарату інтерпретації, оскільки і те і інше грунтується на одних і тих же властивості об'єкта. Тим не менш, ризикнемо тут розвинути твердження про доцільність і сформулювати його посилення.
У широкому сенсі можна сказати, що інформація прийнята об'єктом необхідно є для нього доцільною.
Отже, на простому прикладі інформаційної взаємодії ми показали три основних фактори, необхідних для його протікання. Це наявність кодів переносять інформацію, наявність апарату інтерпретації цих кодів у приймаючого об'єкту і, нарешті, обов'язкова доцільність інформації для приймаючого об'єкта. Можна сказати, що інформаційна взаємодія, це один з видів взаємодій, пов'язаних з переходом від об'єктивного до суб'єктивного. Це взаємодії із незалежно існуючими від об'єкта явищами, в яких він бере участь як "річ для інших", але результат яких сприймається ним як "річчю в собі". Постараємося тепер простежити розвиток цих факторів і властивостей інформаційного обміну в міру ускладнення беруть участь у ньому об'єктів та видів їх взаємодії.
2.2. Найпростіші форми життя
Першою умовою, що відрізняє живу форму від неживої, є наявність у неї можливості відтворення інших форм, які будуть подібні їй самій за внутрішньою будовою і за видами взаємодії з зовнішнім середовищем. Для реалізації цієї можливості жива форма отримує із зовнішнього середовища речовина і енергію і перетворює їх усередині себе, створюючи копії своїх елементів і організовуючи їх у структуру, де вони будуть взаємодіяти між собою так само, як вони взаємодіяли у вихідній формі. Ці дії означають постійна зміна внутрішнього стану живої форми, при збереженні властивостей її взаємодії з зовнішнім середовищем. До речі наявність постійних внутрішніх змін є основною причиною того, що жива форма в кожний наступний момент відрізняється від себе в попередньому моменті і, врешті-решт, її властивості настільки змінюються, що вона перестає існувати як така і відбувається її руйнування. Живі форми не настільки довговічні, як неживі, в яких внутрішні зміни обумовлені безпосередньо симетричними взаємодіями з зовнішнім середовищем.
Візьмемо за об'єкт найпростішу живу форму - вірус. Його взаємодія з середовищем проживання зводиться до харчування (споживання речовини), споживання енергії, виділенню відходів (у вигляді речовини та енергії), розмноженню (побудові своєї копії) і вмирання (розпад на окремі хімічні молекули).
Вірус складається з молекули нуклеїнової кислоти та білкової оболонки, які запобігають розпад один одного. У цьому полягає основне призначення їх внутрішньої взаємодії. Нуклеїнова кислота відіграє головну роль у відтворенні іншого такого ж вірусу при наявності відповідних умов зовнішнього середовища.
Нам відомі віруси, воспроизводящиеся тільки в середовищі живих клітин. Це не означає, що їх не може існувати в інших середовищах. Більше того, вірус як більш проста форма, ніж жива клітина мав виникнути як вид ще до появи одноклітинної форми життя.
Механізм відтворення вірусів зводиться до того, що він, потрапляючи в певне середовище, змінює комплекс відбуваються між її об'єктами хімічних взаємодій таким чином, що в їх результаті відбувається синтез зрілих вірусних часток - віріонів, з яких у певних умовах утворюються інші такі ж віруси. Цей вид взаємодія вірусу із середовищем подібний каталитическому взаємодії, але має більш високий рівень складності. Реагентами цієї взаємодії є вже не прості хімічні молекули, а більш складні високомолекулярні з'єднання. Кодами, що переносять інформацію, служать вже не прості фізичні об'єкти і елементарні енергетичні впливи, а значно більше складні по складу і структурі їх комплекси. Дія апарату інтерпретації кодів засновано тут на таких складних комплексах дій хімічних законів, що часто вже не представляється можливим вивести сувору залежність одного від іншого. У цій взаємодії вже починають виявлятися біологічні закони як більш високі за рівнем складності, ніж хімічні.
Принцип доцільності інформації як і раніше має місце в тому сенсі, що вся сукупність реакцій ведуть до появи нового вірусу могла б відбутися і без участі такого ж вірусу, але збіг потрібного комплексу обставин для цієї події набагато менш ймовірно ніж для реагентів каталітичного взаємодії, тобто , може проявитися набагато рідше. Але мабуть все-таки це трапляється. Середа високомолекулярних сполук сама виробляє час від часу своїх нових вірусів.
Інформаційна взаємодія вірусу з середовищем має ще одну принципову особливість, якісно відрізняє його від каталітичного взаємодії. В останньому випадку результат реакції не має ніякого відношення до каталізатора. Результат же інформаційного впливу вірусу на середу значущий для вірусу, оскільки забезпечує підтримку його існування як виду. Тут вже, хоча і в самому примітивному вигляді, виявляється четвертий фактор інформаційного обміну, який можна назвати спрямованістю передачі інформації, або більш широко - цілеспрямованістю.
Цілеспрямованість інформаційної взаємодії, це чинник його значущості для існування конкретного об'єкта передавального інформацію або для існування його виду.
Фактор цілеспрямованості передачі інформації як спонукання переходу приймає об'єкта в стан, що відповідає інтересам передавального об'єкта, це вже чинник процесу управління. Взагалі-то, процес управління, це той же самий інформаційний процес, але розглянутий з точки зору домінування цілей об'єкта передавального інформацію над цілями об'єкта, який її приймає.
2.3. Клітинна форма життя
Принциповою відмінністю клітинної форми життя від вірусної є об'єднання в ній, як у єдиній структурі, всіх компонент, взаємодія яких забезпечує відтворення іншої такої ж форми. Звичайно, для забезпечення такого внутрішнього взаємодії компонент клітини необхідна можливість взаємодії її як цілого з зовнішнім середовищем. Безпосередньо для існування і самовідтворення клітини їй необхідні тільки симетричні взаємодії, в ході яких вона одержує із зовнішнього середовища речовина і енергію, що підтримують взаємодію її компонент.
Внутрішній механізм самовідтворення клітини є розвитком механізму відтворення вірусу. У клітині є основний елемент, цілеспрямоване інформаційний вплив якого на інші елементи призводить до побудови іншого такого ж елемента. Але цим ще не вичерпуються його функції. Цей елемент вступає з іншими елементами клітини в такі інформаційні взаємодії, які спрямовують взаємодію між ними на створення всього комплексу елементів клітини. Таким чином, можна сказати що, діючи подібно вірусу в напрямку самовідтворення, цей основний елемент клітини організує ще й відтворення середовища, в якій його власне відтворення стає можливим.
Цей основний елемент клітини являє собою різновид молекули нуклеїнової кислоти, а саме, молекулу дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Дослідження будови ДНК і механізмів його взаємодії з іншими елементами клітини, - це предмет Генетики. Відзначимо лише, що ДНК складається з елементів званих нуклеотидами, окремі групи яких, беручи участь в різних інформаційних взаємодіях, організують окремі етапи процесу відтворення клітини, і в сукупності організують весь процес.
Саме первинне виникнення клітини як живої форми, відбулося, тому що воно могло статися в певних, хоча і дуже малоймовірних, ситуаціях взаємодії вірусу з середовищем. У якийсь момент функціонування якогось вірусу призвело до того, що в одній оболонці виявилася молекула його ДНК і ті об'єкти, з якими він вступав в інформаційні взаємодії, причому кожен з них міг виникати як реалізація інформаційної взаємодії вірусу з іншими об'єктами. Збіг усіх цих обставин могло трапитися настільки рідко, що за всю історії розвитку життя на нашій планеті відбулося, мабуть лише кілька таких випадків утворення клітин, які володіли б достатню стійкість існування і відтворення себе як виду. При цьому стійкість не виявилася настільки повною, (закон великих чисел діяв не в достатній для цього ступеня), що б відтворення клітин вело б у кожному разі до появи повної копії батьківської клітки. Звідси стали з'являтися нові клітини, найбільш стійкі з яких зберігалися як види. Це і послужило основою виникнення того різноманіття форм життя, які зараз існують.
Жива клітина цікава тим, що є майже замкнутої середовищем з точки зору що відбуваються в ній внутрішніх інформаційних взаємодій. Число їх досить обмежена, що дає можливість вивчати кожне з них окремо і всю взаємозв'язану їх структуру в цілому. Це звичайно окреме завдання, а ми розглянемо лише деякі властивості цих взаємодій, важливі з точки зору розвитку їх значення у більш складних інформаційних процесах.
Інформаційна взаємодія ДНК з будь-яким елементом клітини відбувається не через безпосередні симетричні взаємодії одного з іншим, а опосередковано через проміжні взаємодії з деякими іншими елементами. Такими в клітці служать кілька видів молекул рибонуклеїнової кислоти (РНК). При взаємодії з ДНК вони набувають такі властивості, які при наступному взаємодії їх з іншими елементами клітини призводять до передачі їм інформації вже безпосередньо реалізується в процесах підтримки життя або відтворення клітини. Таким чином, коди, за допомогою яких здійснюється передача інформації від ДНК, не збігаються з кодами, за допомогою яких приймається інформація. Проміжний етап інформаційної взаємодії може бути розтягнутий в часі, і момент передачі інформації не збігається з моментом її отримання. Наявність цього проміжку і перекодування інформації створюють передумови спотворення (у тому числі і можливість втрати) інформації в процесі її переходу від одного об'єкта до іншого. Спотворення інформації веде до зниження доцільності для об'єкта змін, що відбуваються в ньому при її реалізації. Для клітки це загрожує порушенням загальної стійкості її життєдіяльності і руйнуванням.
Для того щоб клітина зберігалася як вид протягом тривалого часу, повинен існувати механізм захисту інформації від спотворень, які відбуваються час від часу. Такий механізм може мати різну природу, але найголовніше, що він повинен бути закладений і у властивостях самої переданої інформації.
Таким властивістю є надмірність інформації. (Це не єдина її корисна роль у процесі інформаційної взаємодії.) Надмірність може бути реалізована через просте повторення кодів або складнішим чином - через самовідновлювальні коди. Самовідновлення кодів грунтується на тому, що в передачі беруть участь не тільки коди безпосередньо несуть інформацію, але й додаткові, по яких при прийомі інформації, перевіряється вірність основних кодів, і якщо це необхідно і можливо, інформація реалізується таким же чином, як ніби коди не були спотворені. Власне, він не відновлює самі коди, а в допустимих межах їх спотворень і втрат зберігається переносима ними інформація. Поділ на основні та додаткові коди досить умовно. Генетичні дослідження показують, що одна і та ж інформація може передаватися різними ділянками однієї ДНК, і виключення будь-яких з них не призводить до порушень її функцій. Можливість використання властивості надмірності інформації, природно, вимагає наявності відповідних властивостей в об'єкта приймає інформацію.
Молекули ДНК мають більшу кількість груп нуклеотидів, ніж це необхідно для нормального функціонування клітини. Причому частка надлишкових груп зростає по відношенню до частки основних в міру ускладнення функцій самостійної клітини або організму, в який клітина входить складовою частиною. Відповідно при перенесенні інформації від ДНК беруть участь більше число кодів, ніж це безпосередньо необхідно. Видається, що саме цим спочатку забезпечується захист інформації від спотворень і втрат у процесі обміну нею всередині клітини.
Під внутрішньоклітинному обміні інформації проявляється ще один фактор, який необхідно враховувати при розгляді цього процесу. Він присутній у процесі взаємодії вірусу з елементами клітини. Клітинка, в яку потрапляє вірус, є для нього зовнішнім середовищем. Беручи інформаційний обмін з елементами клітини, вірус цілеспрямовано змінює їх взаємодії і, тим самим, змушує їх створювати інший такий же вірус. Для клітини така взаємодія призводить до порушення її внутрішніх інформаційних взаємодій. Якщо виникають при цьому перекручування інформації стають дуже значними, клітина втрачає можливість підтримувати своє існування і руйнується. З одними спотворень інформації клітина може боротися, з іншими немає, а треті можуть виявитися нейтральними або навіть сприяють її існуванню.
Судячи з структуру вірусів, основою яких може бути молекула або ДНК або РНК, у них є декілька можливостей втручатися у внутрішньоклітинний інформаційний обмін - або спотворити інформацію в процесі її перенесення, змінивши стан клітинної РНК, або передавати інформацію, вступивши в безпосередню взаємодію з певними елементами клітини замість відповідної РНК. Можливий варіант, коли молекула ДНК вірусу впроваджується в структуру молекули ДНК клітини, і та починає посилати спочатку перекручену інформацію.
Фактор цілеспрямованої передачі інформації від одного об'єкта іншому в ситуації, коли її реалізація виявляється доцільною для першого і недоцільною для другого будемо називати дезінформацією.
Взагалі, поняття Інформація та Дезінформація, позначають одну і ту ж саму субстанцію, але мають різні етичні категорії. Вони співвідносяться між собою приблизно так само, як поняття розвідник і шпигун. Розглянуті з точки зору відповідності різним цілям вони переходять з одного в інше.
На прикладі живої клітини можна розібрати ще один вид інформаційної взаємодії. ДНК клітини не тільки посилає інформацію іншим елементам клітини, а й отримує її від них. Якщо розглянуту раніше передану інформацію можна назвати керуючої, то останню можна визначити як інформацію стеження. Ця інформація переноситься за допомогою РНК (тих же або інших, що беруть участь в перенесенні інформації, що управляє). Принимаемая ДНК інформація реалізується в ній через зміну її стану, і таким чином обумовлює формування керуючої інформації. У результаті реалізується зміна управління процесами, що відбуваються в клітині відповідно до зміни умов її існування. Зокрема, реалізацією стежить інформації може бути комплекс керуючих інформаційних взаємодій ДНК з іншими елементами клітини, реалізований ними у процесі самовідтворення саме в той момент, коли клітина в цілому вже готова до цього.
Інформації стеження грає ще одну важливу роль для забезпечення стійкості існування клітини. Взаємодія клітини як об'єкта з середовищем, тягне за собою зміну станів окремих її елементів, і відповідна інформація надходить в ДНК. Реалізація такої інформації в зміні керуючих інформаційних впливів змушує клітину в цілому перейти в стан найбільш адекватне для її збереження в даних умовах взаємодії з середовищем. Кожна існуюча клітина володіє такими здібностями в певних межах просто тому, що ті, які не володіли ними, припинили своє існування як вид. Тут діє відомий теза Гегеля - "Все існуюче розумно".
Адекватна реакція клітини на стан зовнішнього середовища являє собою реалізацію одержуваної з зовнішнього середовища інформації. Механізм цієї реалізації заснований на зміні взаємодій елементів усередині клітини, в тому числі і інформаційних. Інформаційна взаємодія клітини з середовищем, ця та частина її взаємодій, значення яких для її існування визначається не дійсні та енергетичним обміном підтримує необхідні для її існування взаємодії внутрішніх елементів, а та, яка тягне за собою зміну цих внутрішніх взаємодій у напрямку найбільш вигідному для існування клітини в цілому як одиниці або як виду.
Кожен елемент клітини окремо вкрай не стійкий. Його існування полягає в регулярному оновленні великої частини входять до нього субелементу та енергетичної підживлення їх взаємодій. Відносна стійкість досягається в комплексі взаємодій всіх елементів клітини з обміну речовиною та енергією, початковим джерелом яких є взаємодія з зовнішнім середовищем клітини. Узгодженість внутрішніх взаємодій з обміну речовиною та енергією досягається комплексом стежать і керуючих інформаційних взаємодій, центральним елементом яких є молекула ДНК. Цікаво, що серед керованих цими інформаційними взаємодіями процесів присутній комплекс каталітичних процесів реалізуються певною групою елементів клітини - ферментами. Каталітичний процес, як ми показали раніше, це процес примітивної інформаційної взаємодії. Таким чином, ми бачимо, що інформаційна взаємодія може мати ієрархічну структуру, узгоджено об'єднує різні рівні взаємодій.
Навіть у самих ідеальних умовах зовнішнього взаємодії клітини з середовищем (яких, загалом, не буває), нестійкість окремих елементів клітини призводить до нестабільності їхніх внутрішніх взаємодій, в тому числі і інформаційних. Порушення останніх особливо важливо, тому що впливає на узгодженість всіх інших процесів через втрату їх значимості один для одного. Це в свою чергу впливає на внутрішні інформаційні взаємодії і з певного моменту процес їх порушення стає незворотнім, клітина старіє, втрачаючи здатність забезпечувати існування своїх елементів, і вмирає.
Одноклітинні організми як об'єкти інформаційної взаємодії з середовищем відрізняються від вірусу, перш за все тим, що останні є головним чином передавальною стороною, в той час як одноклітинні, навпаки, приймаючої. Відповідно до цього в одноклітинних більш розвинений апарат інтерпретації інформаційних кодів, через який вони беруть інформацію і реалізують у своїх діях. (По правді сказати, нам взагалі нічого не відомо про таке у вірусів.) Апарат інтерпретації інформаційних кодів у клітин має безумовний і безпосередній характер. Безумовність його полягає в тому, що однакові комбінації кодів завжди сприймаються конкретної клітиною як одна і та ж інформація реалізована в одних і тих же діях. Безпосередність дії цього апарату полягає у майже негайної реалізації інформації. Клітка не може, скільки ні будь довго, зберігати прийняту інформацію і реалізовувати її через деякий час. Етапи інтерпретації інформаційних кодів і реалізації отриманої інформації в клітині практично не розділяються.
Можна навести простий приклад прийому та інтерпретації інформації із зовнішнього середовища такими одноклітинними організмами як бактерії в процесі пошуку ними харчування.
Сама подія отримання харчування у бактерій одночасно є подією отримання інформації про наявність харчування. Реалізація цієї інформації відбувається через зміну довжини їх одиничних переміщень (напрям завжди випадкове). Чим частіше зустрічається їжа, тим коротше пробіги. Таким чином, збільшується ймовірність, того що, потрапивши в живильне середовище, бактерії проводять в ній більше часу, ніж той час, який вони проводять в бідній харчуванням середовищі. Це самий примітивний спосіб реалізації інформації живою формою при її взаємодії з зовнішнім середовищем через управління своїми діями (управління як вибір дій з наявних альтернативних можливостей).
Апарат інтерпретації інформації одержуваної клітиною із зовнішнього середовища повністю і однозначно визначається структурою молекули ДНК (оскільки саме вона керує його побудовою) і передається від батьківської клітки до дочірньої через копію цієї ДНК. Він не змінюється протягом всього життя клітини і однаковий у всіх клітин одного виду.
2.4. Багатоклітинні форми життя
Передумовою до появи багатоклітинних форм життя стали колоніальні одноклітинні організми. Їх дочірні клітини після відтворення не відокремлюються від материнської і існують у безпосередньому контакті. Будучи, як і всі одноклітинні головним чином приймаючою стороною в інформаційних взаємодіях вони здатні вступати тільки у найпримітивніші види взаємного обміну інформацією, пов'язані, наприклад, з інформацією про фізичний їх контакті. Зовнішня інформація з середовища приймається і реалізується кожним членом колонії самостійно. Їх спільна діяльність обмежується самим чинником створення єдиного тіла, яке за своїми фізичними параметрами має більш високу живучість, ніж складові його елементи.
У цьому плані можна привести цікавий приклад поведінки амеб, які хоча і не є колоніальними організмами, але здатні на створення тимчасових колоній. У голодному стані вони випускають речовина (одна зі складових ДНК), ця речовина сприймається іншими як інформація змушує їх зближуватися і групуватися. Утворюється єдина слиз (щось на кшталт колоніального організму). Цей слиз може переміщатися в просторі під впливом зовнішнього середовища на значно більші відстані, ніж окремі амеби. При цьому самі амеби не витрачають свою енергію на пересування і тому довше живуть в умовах її дефіциту. Досягаючи живильного середовища, слиз розпадається на окремі амеби, і вони знову діють як самостійні об'єкти.
Багатоклітинні організми відрізняються від колоніальних насамперед поділом функцій окремих груп клітин при взаємодії з середовищем. Їх спільною особливістю є те, що, як і колонія одноклітинних, багатоклітинний організм виростає з однієї материнської клітини. Поділ функцій клітин у спільній їх діяльності як цілого вимагає узгодження їх дій між собою. Це узгодження досягається комплексом відбуваються між ними керуючих і стежать інформаційних взаємодій. У багатоклітинному організмі з'являються клітини здатні вступати в інформаційні взаємодії з іншими клітинами в якості сторони, яка передає. У всьому іншому клітина в багатоклітинному організмі взаємодіє з іншими клітинами принципово так само, як одноклітинний організм взаємодіє з елементами його зовнішнього середовища. Принципова відмінність виявляється тільки в процесі самовідтворення клітини. Дочірня клітина не завжди стає повною копією материнської клітини. На процес самовідтворення клітини впливає її інформаційна взаємодія з оточуючими клітинами і зовнішнім середовищем організму. ДНК в дочірній клітині повністю копіюється з ДНК материнської клітини, а комплекс інших елементів може значно відрізнятися. Таким чином, центральний елемент інформаційного управління взаємодій елементів клітини в кожній клітині один і той же, але виконує тільки ту частину своїх функцій, яка відповідає взаємодії з наявними в клітці іншими елементами.
Різні за будовою клітини організму виконують різні функції. У комплексі вони забезпечують взаємодію організму з його зовнішнім середовищем, яке в підсумку повинно підтримувати існування кожної окремої клітини. Щоб так воно і було необхідна узгодженість дії різних клітин через їх інформаційні взаємодії (слідкуючі і управляючі). У найпростіших багатоклітинних такі інформаційні взаємодії здійснюються тими ж клітинами, які підтримують обмін речовиною та енергією з зовнішнім середовищем. Але вже на досить ранній стадії розвитку багатоклітинних форм супроводжуваного ускладненням необхідного для їх існування комплексу взаємодій із середовищем (у кишково-порожнинних) виникають клітини спеціалізуються на організації інформаційного обміну між іншими клітинами. Ці клітини називають нейронами. Будова нейронів у всіх багатоклітинних має загальні особливості - вони володіють кількома короткими відростками (дендритами) і одним довгим (аксонів чи нервовим волокном або в просторіччі нервом). Дендрити служать для інформаційної взаємодії з сусідніми клітинами, а аксони з клітинами розташованими на значній відстані (їх довжина може бути понад метр). Майже спочатку виникає і функціональний розподіл нейронів по участі в стежать і керуючих внутрішніх інформаційних взаємодіях (в біології відповідні функції називають чутливими і руховими). У найпростішому випадку інформаційну взаємодію організму із середовищем засноване на участі в ньому нейронів будується через нервові (рефлекторні) дуги. Нервова дуга починається з клітин-рецепторів, що вступають з зовнішнім середовищем в симетричні взаємодії, які змінюють їх внутрішній стан. Зміна їх стану призводить до зміни їх взаємодії з чутливим нейроном. Це взаємодія вже є інформаційним. Нейрон отримує інформаційні коди від рецептора безумовно і безпосередньо інтерпретовані їм у зміні його стану та реалізує через передачу іншому нейрону своїх інформаційних кодів, а той у свою чергу передає його інформаційні коди руховим клітинам, які вже безпосередньо змінюють свій стан, тим самим, організовуючи відповідь взаємодія з середовищем доцільне для організму в цілому в умовах, що склалися.
Послідовність відбуваються в нервовій дузі інформаційних взаємодій між різними клітинами утворює акт інформаційної взаємодії більш високого рівня, в якому об'єктом, що приймають інформацію, є вже сам організм. Такий акт багато в чому ще носить такий же характер, як і акт інформаційної взаємодії одноклітинного організму з середовищем. Застосований апарат інтерпретації інформаційних кодів (заснований на строгій послідовності дій нейронів) є безумовним і безпосереднім, як і у випадку одноклітинного організму. Різниця присутня поки що лише в плані збільшення складності і різноманітності прийнятих інформаційних кодів і відповідно у більш складних і різноманітних діях реалізують прийняту інформацію.
Ускладнення багатоклітинних організмів у ході їхньої еволюції супроводжується ускладненням процесів їх інформаційної взаємодії з середовищем у відповідності з необхідністю підтримки широкого спектру їх симетричних взаємодій з цим середовищем, що забезпечують вже не стільки існування кожної клітини, а існування організму в цілому.
Ускладнення інформаційного обміну з середовищем забезпечується в організмі через ускладнення апарату інтерпретації прийнятих інформаційних кодів. Його дія продовжує грунтуватися на діях нейронів, але вже взаємодіючих між собою в більш складних структурах: нервових вузлах, нервових центрах і, нарешті, в спинному і головному мозку. Складний акт інформаційної взаємодії організму з середовищем відбувається на основі ієрархічної побудови простих актів. Стежить інформація надходить з різних точок у вузли, з них у центри, потім у мозок. З мозку керуюча інформація з інших ієрархічним шляхах через відповідні центри і вузли розподіляється до органів, які реалізують її у відповідних діях.
Ієрархічна побудова окремих простих етапів інформаційних взаємодій забезпечує якісне перетворення стежить інформації від того виду, в якому вона приймалася із зовнішнього середовища до того, на основі якого ініціюється її реалізація. Тобто до того, яке приводить безпосередньо до генерації керуючої інформації в центрах безпосередньо організують відповідну реакцію організму доцільну в поточних умовах зовнішнього середовища.
Якісне перетворення інформації при її просуванні з нижніх ієрархічних рівнів обробки до верхніх полягає в її узагальненні.
Узагальнення інформації, - це перетворення інформації про наявність безлічі простих приватних подій в інформацію про наявність якогось події більш високого рівня, в яке ці приватні події входять як окремі його елементи.
Необхідність узагальнення пов'язана, перш за все, з тим, що на будь-якому окремому етапі інформаційного обміну є принципове обмеження кількості та розмаїття інформаційних кодів, за якими може працювати апарат інтерпретації того об'єкта, який приймає на цьому етапі інформацію. Узагальнення інформації полягає в заміні інформації про конкретних приватних події на інформацію про подію, яка полягає в їх спільному прояві. Ця інформація переноситься меншим числом кодів, ніж сумарна кількість кодів необхідне для переносу інформації про всі приватних події. При цьому, звичайно, неминучі втрати деталізації відображення ситуації, але забезпечується можливість її узгодженої реалізації через передачу командної інформації адекватної даної ситуації в цілому. Узагальнення дає можливість хоч якийсь доцільності реалізації інформації в розрізняються по деталях, але подомной в цілому, інформаційних взаємодіях в умовах обмежених можливостей врахування особливостей кожного з них. Реалізація узагальненої інформації полягає в генерації об'єктом таких дій, які повинні бути доцільними в умовах всього комплексу мають місце приватних подій, а не кожного з них окремо.
Командна інформація для забезпечення кінцевої її реалізації проходить зворотний шлях через відповідні центри і вузли, в яких вона деталізується через розгалуження, що ведуть до конкретним органам виконують елементарні дії, що утворюють в цілому адекватну поведінку організму по відношенню до зовнішньої ситуації. Безліч різних конкретних ситуацій відбивається в одній і тій же узагальненої інформації і відповідно реалізується в одних і тих же діях організму. Якщо ці дії призводять до приблизно однаковим і корисного для організму результату, то узагальнення інформації є правомірним.
Узагальнення інформації прийнятої багатоклітинним організмом реалізується через її надходження з різних точок у нервові вузли, які змінюють параметри свого стану відповідні кожної конкретної порції інформації, і при певній комбінації значень цих параметрів ініціалізували посилку інформації в вищестоящий нервовий центр, повідомляючи йому про подію наявності цієї комбінації.
Найпростіший механізм узагальнення може мати безумовний характер. Тобто однакові комбінації інформаційних кодів, які з різних точок у нервовий вузол, центр або мозок інтерпретуються в ньому детермінованим чином відповідно до його можливостями, які залишаються постійними протягом усього його існування. Відповідно на їх основі виникає одна і та ж узагальнена інформація.
У міру еволюції багатоклітинних організмів у них з'явився і став розвиватися апарат умовної інтерпретації інформації. Цей апарат зміг реалізуватися тільки на рівні досить розвинутого головного мозку, в якому взаємодіють мільйони і мільярди нейронів. Дія цього апарата інтерпретації, мабуть, полягає в тому, що нейрони після отримання та реалізації інформації не повертаються відразу в стан повністю еквівалентне тому, що було до їх участі в інформаційній взаємодії, а деякий час зберігають у собі його сліди. Крім того, повинні існувати інші нейрони, які беруть в узагальненому вигляді інформацію про стан перших і зберігати стан своїх елементів обумовлене цією інформацією. Такі нейрони не беруть безпосередньої участі в ланцюжках основних інформаційних взаємодій, але здатні втручатися в них, імітуючи стану одних нейронів при наявності комбінацій станів інших досить часто зустрічаються спільно з ними. У результаті виходить, що комплекс інформаційних взаємодій протікає, як ніби в ньому бере участь інформація, яка насправді не надійшла в даний момент. У результаті організм реалізує дію відповідне тій ситуації, яка повинна мати місце, але безпосередньо ще не проявилася для організму в його інформаційну взаємодію з середовищем. Такі дії Павлов назвав умовними рефлексами. Послідовний розвиток здатності умовної інтерпретації інформаційних кодів протікає протягом життя конкретного організму означає налаштування його вродженого апарату інтерпретації на конкретні умови існування.
Для можливості умовної інтерпретації інформаційних кодів одночасно необхідно повинні мати місце кілька важливих факторів. Перший з них - пам'ять.
Пам'ять об'єкта, - це зміни виникають в його апараті інтерпретації інформаційних кодів в результаті окремих актів інформаційних взаємодій об'єкта, і зберігаються деякий час після завершення цих актів.
Пам'ять сама по собі марна для об'єкта, якщо не може бути використана ним у процесі зміни його інформаційної взаємодії з середовищем в напрямі, який забезпечує підвищення доцільності організованих ним взаємодій з цим середовищем. Апарат інтерпретації, що володіє пам'яттю, може реалізовувати її через імітацію інформації про подію, яку він ще не отримав, але можливо повинен отримати, виходячи з порції інформації надійшла в даний момент і її взаємозв'язку з надходженням інших порцій інформації в минулому. Така дія апарату інтерпретації являє собою прогнозування.
Прогнозування, - імітація отримання нової інформації на основі інформації надходить в поточний момент і її зіставлення з сукупністю інформації надійшла раніше.
Пам'ять про те, що було в минулому, використовується в процесі прогнозування для визначення того, що буде в майбутньому. Для забезпечення цієї можливості об'єкт повинен вступати в такі інформаційні взаємодії з середовищем, з яких він отримує не тільки інформацію, безпосередньо реалізовується в даний момент, але й інформацію, яка для нього в даний момент марна. Чим вище внутрішня організація об'єкта і складніше комплекс його взаємодій із середовищем, тим більше він повинен отримувати марною в поточному моменті інформації, накопичуючи її у своїй пам'яті. Необхідність цього випливає з невизначеності того, які конкретно взаємодії можуть статися надалі, і яка поточна інформація буде в них реалізована.
Сукупна наявність пам'яті, можливості узагальнення та прогнозування стало передумовою розвитку того, що називають абстрактним мисленням. Воно полягає в тому, що імітується та обробляється інформація, пов'язана з явищами, яких, може бути, ніколи не було і ніколи не буде.
Пам'ять кожного об'єкта завжди обмежена, а більша частина надходить інформації так і залишається незатребуваною. При цьому загальна її кількість (з точки зору переносять її інформаційних кодів), безумовно, перевищує можливості повного її запам'ятовування. Для запобігання переповнення пам'яті і відповідно втрати можливості її нормального функціонування обов'язково повинен існувати механізм її чищення (забування), що дає можливість використовувати ті ж елементи пам'яті для запам'ятовування нової інформації.
Механізм чищення пам'яті може бути реалізований, по-перше, на основі нестійкості збереження активних станів елементів пам'яті, за допомогою яких фіксується інформація. Вони поступово самовідновлюється в пасивному стані і швидкість цього відновлення тим більше, чим рідше надходить інформація призводить їх до відповідного активний стан. У більш складному випадку поновлення активного стану може обумовлюватися не в процесі отримання, а в процесі використання запомненной інформації, що підтверджує її корисність.
Ще одна можливість чищення пам'яті може полягати не в повному стиранні слідів інформації, а в перекладі безлічі окремих, але взаємопов'язаних параметрів стану груп елементів пам'яті в узагальнений вигляд і збереження вже узагальненої інформації в стані параметрів інших елементів. Це вимагає менше ресурсів пам'яті, хоча і спричиняє втрату деталізації.
Багатоклітинні організми, про що ми вже згадували, виростає з однієї зародкової клітини, що формується материнським організмом. Головною частиною цієї клітини є молекула ДНК, керуюча інформація, від якої реалізується у розвитку клітини, наступному багаторазовому її розподілі, і потім у розвитку та розподілі її дочірніх клітин. На склад і властивості елементів, а значить і функції, дочірніх клітин впливає те, які клітини вже утворилися раніше. Незмінним у всіх кліток залишається тільки склад і структура молекули ДНК.
Структура ДНК є дві лінійних ланцюжка нуклеотидів попарно з'єднаних і закручених у спіраль. На кожній позиції ланцюжка може перебувати тільки один з чотирьох можливих видів нуклеотидів. Самовідтворення клітини починається з розподілу цих двох ланцюжків і формування до кожної з них такий же парної, яка була раніше. Для одноклітинних організмів цей процес закінчується появою другої клітини ідентичною першої, для багатоклітинних, як уже було згадано, це виконується не завжди. Кожна клітина має обмежене число функції визначаються інформаційним впливом окремих ділянок її ДНК на інші елементи. Цей вплив однозначно визначено комбінацією входять у даний ділянку видів пар нуклеотидів. У одноклітинних організмах таких пар в ДНК входить від 1 до 10 млн. Оскільки в багатоклітинних організмах однакові молекули ДНК керують зовсім різними клітинами, то кількість необхідних для цього пар нуклеотидів зростає і становить вже від 100 млн. у найпростіших до 3,3 млрд. у людини (у земноводних чомусь ще більше). При цьому згадувана раніше частка надмірності цих пар зростає разом із зростанням їх кількості. У людини частка керуючих ділянок складає 3% у загальній кількості пар. Надмірність забезпечує захист переданого від клітини до клітини через ДНК вродженого апарату інтерпретації інформаційних кодів і захист інформації, що управляє генерується ДНК. Чим складніше інформаційні взаємодії, тим більше потрібен захист самої ДНК і переданої нею інформації.
Мінливість клітин, обумовлюється тим, що порушення структури ДНК при її відтворенні все ж трапляються. Невеликі порушення ведуть до несуттєвих індивідуальним змін властивостей клітин, значні, трапляються вкрай рідко, до появи нових їхніх видів, якщо вони виявляться життєздатними. Поява нових видів дає матеріал для природного добору, і таким чином призводить до еволюції живих форм. Індивідуальні зміни важливі для збереження виду, тому що забезпечують можливість появи груп його індивідуальних організмів пристосованих до змін зовнішнього середовища. Індивідуальна мінливість навіть стимулюється багатьма видами багатоклітинних через процес статевого розмноження, в якому молекула ДНК зародка формується з молекул двох батьківських організмів і, не збігаючись ні з однією з них, володіє своїм власним потенціалом інформаційних взаємодій.
У багатоклітинних організмах, в ході їх еволюції, процеси обробки інформації ускладнюються і набувають нової якості. Але при цьому зберігається дія і усіх, що існували раніше більш простих процесів (аж до каталітичного), що діють в окремих інформаційних взаємодіях самостійно або входять як частина у більш складні процеси. Всі складне будується з простого, і набуваючи нових якостей, багато в чому зберігає колишні. Нові якості, розвиваючись, зумовлюють виникнення ще більш складних нових якостей.
Таким новим якістю стала для багатоклітинних організмів здатність виступати в інформаційні взаємодії з середовищем не тільки в ролі об'єкта приймає інформацію, але й цілеспрямовано її передавального. Це створило передумови для розвитку інформаційної взаємодії між організмами з метою узгодження їх дій ведуть до підвищення стійкості існування кожного з них. Почали виникати соціальні утворення, здатні виступати по відношенню до навколишнього середовища як самостійні об'єкти, що реалізують взаємодію з нею через комплекс специфічних дій окремих своїх членів пов'язаних внутрішніми інформаційними взаємодіями. Основна відмінність еволюції соціальних утворень від еволюції живих форм полягає в тому, що вона виникає не з випадкових факторів зміни ДНК, а з поступового розвитку можливостей інформаційної взаємодії між членами цих утворень. Спільним у обох видів еволюції є природний добір найбільш життєздатних варіантів. Власне другий вид еволюції не заміняє перший, а відбувається на його фоні і тільки в тих рамках, які їм визначені.
2.5. Соціальні освіти
Існування будь-якого соціуму передбачає узгодження дій його членів в першу чергу в напрямку забезпечення існування самого соціуму в цілому і, в другу чергу, у напрямку забезпечення існування окремих його членів. Узгодження дій досягається процесами інформаційного обміну всередині соціуму. У структурі цих процесів не з'являється нічого нового в порівнянні з такими в багатоклітинних організмах. Є приймачі вихідної інформації. Від них починаються потоки стежить інформації, що з'єднуються в проміжних вузлах і доходять до головного центру. З центру генерується керуюча інформація, розходяться через вузли до виконавців, які сукупністю своїх дій у кінцевому підсумку реалізують вихідну інформацію в доцільному для соціуму напрямку. Деякі ланцюжка інформаційних потоків можуть не проходити через центр, а розвертатися в проміжних вузлах. У багатоклітинних організмів такі ланцюжки теж є. І в організмів і в соціумах основний обсяг потоків стежить і керуючої інформації пов'язаний з необхідністю взаємного забезпечення життєдіяльності утворюють їх елементів. Тобто основна частка інформаційних процесів служить для того, щоб могла існувати "річ в собі". І соціуми і організми можуть проявлятися як "річ для інших" у взаємодіях із зовнішніми об'єктами, в тому числі у взаємодіях з іншими соціумами. І, нарешті, соціуми можуть входити як елементи в більш складні соціуми.
Найпримітивнішим соціумом є натовп. У натовп об'єкти об'єднуються для досягнення будь-якої однієї мети. Натовп характеризується вкрай низьким рівнем взаємодії її членів, це визначає примітивний рівень її можливих дій як цілого, хоча кожен її член окремо може мати великий потенціал різноманітних дій. Натовп недовговічна, вона розпадається при досягненні мети, на основі якої вона виникла, або при зникненні цієї мети з інших причин.
Основні відмінності соціуму від організму, полягають в тому, що він виникає іншим шляхом, ніж багаторазове послідовне ділення одного елемента, і кожен елемент соціуму володіє в деякій мірі здатністю існувати автономно від нього. Ці відмінності, як і інші, менш значущі, анітрохи не важливі з точки зору розгляду механізмів відбуваються в них інформаційних взаємодій. Принципова відмінність є лише у складі, властивості і можливості зміни засобів, використовуваних для організації інформаційних взаємодій. Такими засобами у найбільш розвинених соціумів є мова як знакова система, яка визначає правила побудови інформаційних кодів, і сукупність носіїв цих кодів, яка забезпечує їх тривале існування в часі і передачу на великі відстані в просторі. Еволюція соціумів пов'язана саме з розвитком засобів інформаційної взаємодії його членів, і особливо засобів побудови та використання їх сукупної пам'яті. Швидкість цієї еволюції значно вище, ніж швидкість еволюції організмів. Це пов'язано з тим, що кошти інформаційних взаємодій, використовувані соціумом, можуть включати в себе не тільки засоби органічно властиві його членам, а й засоби вноситься в нього ззовні. Високорозвинені соціуми можуть цілеспрямовано розвивати використовувані ними зовнішні засоби інформаційного взаємодії. Кошти, без яких соціум уже не здатний існувати, можна вже вважати органічно притаманними йому елементами.
Підсумок другого розділу.
У попередніх частинах цієї роботи була показана, спільність принципів інформаційних взаємодій відбуваються між об'єктами на різних рівнях організації природних явищ. Ця спільність дозволяє нам заповнювати прогалини у вивченні інформаційних процесів на одному рівні, користуючись знаннями про аналогічні процесах іншого рівня. У кінцевому підсумку, знання загальних принципів дозволяє підійти до організації для будь-якого об'єкта, таких його внутрішніх і зовнішніх інформаційних взаємодій, які будуть найкращим чином підтримувати мети його існування.
3. Властивості інформації та закони її перетворення
Одиничний акт інформаційної взаємодії об'єкта з середовищем має три послідовні етапи. Перший етап, це прийом інформаційних кодів. Другий етап полягає в інтерпретації цих кодів. Третій етап полягає в реалізації отриманої в результаті перших двох етапів інформації. Реалізація інформації може складатися з комбінації несиметричних і симетричних (інформаційних і неінформаційних) взаємодій з середовищем і зміни внутрішнього стану об'єкта.
Всі три етапи мають конкретне наповнення, обумовлене властивостями об'єкта, що включають його фізичні можливості і цільові установки його існування. Поняття "мети об'єкта" вводиться як загальна спрямованість дій об'єкта для забезпечення його потреб. Потреби об'єкта розуміються в самому широкому сенсі. Їх можна визначити як те, що заважає існуванню об'єкта. Тривалий неусунення потреб (частіше прийнято говорити - незадоволення) веде до припинення існування об'єкта як такого. Повна відсутність потреб призводить до припинення будь-яких дій об'єкта, а те, що ні в чому себе не проявляє, то, начебто як, і не існує, або, принаймні, вже не може бути об'єктом (річчю для інших). Таким чином, потреби об'єкта постійно змінюються і відповідно змінюються цілі об'єкта, за яким направляються його дії. Діапазон їх зміни обмежений фізичними можливостями об'єкта з побудови своїх дій. Структура цілей об'єкта залежить від його власної структури і може бути дуже простий або дуже складною. Складні структури представляють собою ієрархію, в якій досягнення цілей нижчого рівня (підцілей) веде до досягнення цілей більш високого рівня. Ті в свою чергу можуть бути підцілі ще більш високого рівня. Наявні цілі визначають внутрішню необхідність дій об'єкта, що реалізуються при отриманні об'єктом інформації, що інтерпретується ним як наявність можливості досягнення доцільного результату. Поняття кінцевої мети (або сенсу життя) ми не розглядаємо. Це вже не пов'язано з вивченням інформаційних процесів, і тому не є нашим предметом. Для нас важливо враховувати тільки те, що інформація сприймається та реалізується об'єктом виходячи з набору його поточних цілей. Причини їх існування не є для нас істотним чинником.
Кількість прийнятої інформації пов'язане з цілями, за якими вона приймається і потенційними можливостями її реалізації для досягнення цих цілей. При цьому одним з результатів реалізації інформації може бути зміна апарату інтерпретації, це зумовлює вплив кількості прийнятої раніше інформації на її кількість, що отримується в подальшому.
Кількість одержуваної об'єктом інформації визначається як міра усунення невизначеності щодо вибору дій провідних до досягнення його цілей
Якщо енергія визначає можливість здійснення дій, то інформація визначає можливість доцільного вибору цих дій. Кількість інформації може бути спільноти тільки з тією сукупністю цілей об'єкта, ступінь досягнення яких змінюється в результаті реалізації цієї інформації. При цьому об'єкт може наближатися до досягнення відповідної мети або віддалятися від неї (наприклад, у випадку реалізації отриманої дезінформації). Таким чином, кількість отриманої інформації може бути як позитивною, так і негативною величиною.
Далі ми будемо розглядати процес інформаційної взаємодії об'єкта з середовищем на кожному з його трьох етапів. При цьому ми будемо завжди мати на увазі їх взаємне узгодження через цільові установки, наявні в об'єкта.
3.1. Прийом інформаційних кодів
Інформаційні коди приймаються об'єктом через його симетричні взаємодії з середовищем, тобто через обмін з нею речовиною та енергією, на основі яких, власне, і переносяться інформаційні коди. Саме походження інформаційних кодів, які надсилаються зовнішніми об'єктами, може бути цілеспрямованим або фоновим. Цілеспрямована генерація інформаційних кодів виникає з дій посилає їх об'єкта. Вона пов'язана з його цілями, наближення до яких забезпечується тим, як їх посилають їм коди будуть інтерпретовані і прийнята інформація буде реалізована іншими об'єктами. Фонова генерація відбувається, як побічний наслідок функціонування об'єкта, в ході якого він вступає в симетричні взаємодії з іншими об'єктами.
Для приймаючої об'єкта, відмінність в походженні прийнятих інформаційних кодів може мати значення тільки лише як додаткова інформація, що враховується при інтерпретації прийнятої групи кодів в цілому.
Прийняття інформаційних кодів викликає зміну стану об'єкта, відповідне тим симетричним взаємодіям (обмін речовиною та енергією), які обумовили процес переносу інформаційних кодів. Виниклі при цьому нові параметри стану об'єкта, можна абстрагувати від причин їх викликали і назвати отриманими даними. Саме ці дані будуть надалі брати участь в інформаційних процесах ініційованих в об'єкті прийомом ззовні цієї групи інформаційних кодів.
Дані - це функціональні значення інформаційних кодів для дій апарату їх інтерпретації, абстраговані від природи симетричних взаємодій лежать в основі перенесення цих кодів.
Є ще один важливий момент у відмінності понять інформаційних кодів і даних. Носієм інформаційних кодів є симетричні взаємодії, в яких приймає їх об'єкт бере участь як "річ для інших". Їх походження не залежить від приймаючої об'єкта. У цьому сенсі вони носять об'єктивний характер. Дані, навпаки, беруть участь у процесах всередині об'єкту і їх властивості відносяться до тих його властивостей, які визначають його як "річ в собі". Тобто природа даних цілком залежить тільки від властивостей самого об'єкта. У цьому сенсі дані носять суб'єктивний характер. Таким чином, перехід від зовнішніх інформаційних кодів до внутрішніх даних, це перехід від об'єктивного до суб'єктивного. Для пояснення вищевикладеного можна навести такий приклад. Петя передав Маші яблуко. При цьому він зробив такий вчинок з метою виявити їй свою прихильність. Він скористався яблуком як носієм інформаційного коду, який, як він розраховував, буде інтерпретований Машею бажаним для нього чином. Об'єктивно так воно і було. Далі справа за Машею. А вона має сильну алергію на яблука. У неї виникає неприємне почуття. Так об'єктивні інформаційні коди перейшли на суб'єктивні дані. На основі цих даних Маша сприйняла інформацію, зовсім не ту, яку намагався передати Петя. На тому їх добрі стосунки і закінчуються.
Не всі симетричні взаємодії, в яких бере участь об'єкт, сприймаються ним як інформаційні коди. Якщо безпосередній результат такої взаємодії був використаний об'єктом для подальшого управління зміною свого стану, значить, мав місце етап інтерпретації інформації та її реалізації. У цьому випадку правомірно говорити про те, що об'єкт прийняв інформаційні коди. Для складних об'єктів дуже часто не так просто визначити те, яка подія несе їм інформаційні коди, а яке ні.
Багато складних об'єкти мають здатність керувати виділенням інформаційних кодів з симетричних взаємодій вже на рівні рецепторів. Тут об'єкт встановлює первинні інформаційні фільтри, які працюють на перетворенні інформаційних кодів в дані. Ці фільтри, відбирають з усього комплексу відбуваються симетричних взаємодій тільки ті, які є інформаційно значущими для об'єкта. Найпростіший приклад динамічної побудови первинних інформаційних фільтрів спостерігається у людей, що живуть біля залізниці. Проїжджаючі поїзда створюють сильні звукові хвилі, що викликають коливання барабанних перетинок. Перший час люди звертають на це увагу, сприймаючи інформацію про рух поїзда. Потім ця інформація зберігається в їх пам'яті у вигляді узагальнення, що потяги ходять постійно, але це їх мало стосується. Барабанні перетинки продовжують коливатися від звукових хвиль, створюваних поїздами, але генерації даних, що означає прийом інформації, не відбувається. Люди просто не чують поїздів, перебуваючи в своєму будинку, хоча і не втрачають здатності сприймати звукові хвилі іншого походження або чути ті ж потягу в іншій обстановці. Кожен може знайти в своїй повсякденній практиці безліч подібних прикладів і протилежних їм прикладів вироблення у рецепторів здібностей прийому інформаційних кодів, яких вони раніше не могли брати.
Тут ще варто відмітити, що інформаційні фільтри діють комплексно на всіх етапах обробки інформації. Їх призначення пов'язане не тільки з виділенням інформації сприяє досягненню цілей об'єкта, але і з неприйняття з тієї інформації, яку об'єкт просто не в змозі опрацювати і реалізувати.
3.2. Інтерпретація інформації
Отримані з інформаційних кодів дані інтерпретуються об'єктом. Що це означає? Перш за все, встановлюється їх значення для цього об'єкта. Значення даних визначається їх зіставленням з комплексом цілей об'єкта і виділенням тих з них, до яких об'єкт може наблизитися, реалізуючи отриману в результаті інформацію. Для цього об'єкт повинен мати сформованої на момент початку обробки даних структурою поточних цілей. Ця структура може бути представлена багаторівневим комплексом елементів, кожен з яких відповідає необхідності досягнення об'єктом будь-якої однієї мети. Зв'язки між елементами визначаються залежністю досягнення одних цілей від досягнення інших. Кожен елемент асоційований з набором можливих дій об'єкта, що впливає на досягнення відповідної мети і характером тих даних, які можуть дати йому інформацію, що сприяє вибору доцільних дій. Структура цілей може мати частиною статичний, а частиною динамічний характер, що залежить від властивостей самого об'єкта. Це стосується складу елементів, їх внутрішнього змісту і зв'язків між ними. Цю структуру можна назвати пам'яттю цілей об'єкта.
Дані невідповідні жодним цілям об'єкта не несуть для нього інформацію, і тому пропадають, повертаючи об'єкт в той стан, в якому він був до отримання цих даних. Безцільне використання даних означає порушення доцільності функціонування об'єкта, і якщо такі стають значними, то це веде до припинення його існування.
Другим кроком після визначення значимості даних для об'єкта відбувається або безпосереднє їх сприйняття як інформації та безумовна реалізація (рефлекторна дуга), або вони зберігаються в елементах пам'яті, пов'язаних з встановленими на попередньому кроці цілями об'єкта. Комплекс раніше збережених та новоприбулих даних пов'язаних за метою їх зберігання оцінюється на достатність їх сукупності для вибору дій об'єкта, що наближають його до відповідної мети. Процес оцінки може мати різну природу в залежності від властивостей об'єкта, але в його основі лежить зіставлення наявного комплексу даних з побудованими раніше для даної мети інформаційними шаблонами дій. Інформаційні шаблони дій об'єкта можуть бути вродженими (статичними) або побудованими ним у результаті попередніх актів інформаційних взаємодій (динамічними).
Інформаційні шаблони дій забезпечують зіставлення характеристик наборів даних, дій і результатів наближення до мети. Іншими словами з їх допомогою оцінюється можливий результат дій по досягненню відповідної мети при наявності певних даних. Здатність будувати динамічні шаблони визначається наявністю можливості у об'єкта змінювати деякі елементи своєї пам'яті згідно з тим, які його дії за наявності якої інформації приводили до якого результату.
Тут ми підійшли до того, що при певному рівні розвитку об'єктів їм стають притаманні властивості інформаційного моделювання своїх взаємодій із зовнішнім середовищем, яке використовується для вибору найбільш доцільного для них поведінки. Таким чином, правомірно говорити про наявність усередині об'єкта інформаційної моделі зовнішнього середовища і його взаємодій з нею (ІМВС). Ця модель містить в собі повну систему знань об'єкта про себе самого й своє оточення.
Інформаційна модель зовнішнього середовища об'єкта, це структурована сукупність трьох компонентів:
1. сприйнятої об'єктом інформації, запомненной у вигляді даних;
2. інформаційних шаблонів дій об'єкта;
3. методів зіставлення перших двох компонент для вибору дій у відповідності з комплексом цілей об'єкта.
Конкретні реалізації цієї моделі в різних об'єктів можуть мати різну елементну базу, але концептуально вони будуються і діють за загальними принципами, які випливають із загальної їх призначення та спільності властивостей інформаційних процесів у природі. Спробуємо тепер описати концептуальну схему роботи цієї моделі.
Інформаційна модель зовнішнього середовища має складну зв'язну структуру визначається, перш за все структурою цілей об'єкта.
На малюнку 1 спрощено зображено фрагмент ІМВС. Овалами виділено її елементи (вузли), кожний з яких складається з трьох компонентів: Cij - цілі, на основі якої створено цей елемент; Aij - набору інформаційних шаблонів дій, що відносяться до цієї мети; Dij - даних, на основі яких відбувається вибір дій з досягненню цієї мети. Прямі подвійні стрілки позначають надходження первинних даних генеруються рецепторами з інформаційних кодів. Прямі поодинокі стрілки позначають вплив досягнення одних цілей на інші. Крім цього вони позначають передачу даних між вузлами. Серед цих даних присутні і ті, які представляють поточний ступінь досягнення мети. Кожен вузол ІМВС запам'ятовує тільки ті дані, які можуть бути співставлені з шаблонами дій (тобто можуть бути використані для вибору доцільних дій). Розгорнуті подвійні стрілки позначають генерацію керуючої інформації, ініціалізували, об'єкта по досягненню відповідної мети. Їх вибір робиться на основі зіставлення асоційованих з цією метою даних і шаблонів дій. Вибір дій може мати різний характер. Це може бути вибір дій провідних безпосередньо до досягнення мети або дій спрямованих на отримання відсутніх даних, без яких не може бути досягнуто прийнятного результату наближення до мети. У цьому випадку мова йде про активізацію дій спрямованих на досягнення підцілі отримання інформації необхідної для досягнення вищої мети. Крім того, можлива ініціалізація дій ведуть до зміни самої структури ІМВС. У складних об'єктів вона, безперечно, змінюється і, ці зміни не можуть виникати ні з чого іншого, як з результатів її власного функціонування. Зміни можуть стосуватися складу елементів ІМВС їх зв'язків та структури складових їх компонент. Вигляд цих структур необхідно розібрати докладніше.
3.3. Структура компонент даних ІМВС
Всі взаємодії, в яких бере участь об'єкт, не можуть розглядатися окремо один від одного. Ці взаємодії становлять собою частину явищ протікають в цьому середовищі. Середа замкнута і кожне явище, що має в ній місце, надає той чи інший вплив на інші явища. Все в нашому світі взаємопов'язано, але для того, щоб відобразити за допомогою чого б то не було всі існуючі в ньому зв'язку, довелося б побудувати іншу таку ж складну систему, як цей світ. Об'єктивно виникає необхідність користуватися спрощеннями для опису цих взаємозв'язків, і такі спрощення робляться, перш за все, через введення понять причинно-наслідкових зв'язків і зв'язків частина-ціле.
Причинно-наслідкові зв'язки між явищами означають, що одне з них має місце тоді і тільки тоді, коли має місце певний набір інших явищ. (Саме "має", а не "мав", оскільки минуле впливає на майбутнє тільки через сьогодення.) При цьому одне явище може входити в набір причин різних явищ, які не перебувають у причинно-наслідкового зв'язку. Зв'язки частина-ціле вводяться для позначення дроблення одного явища на комплекс явищ, кожне з яких може саме розглядатися як самостійне. При цьому кожне окреме явище може бути частиною різних комплексів, які не перебувають у зв'язку частина-ціле. Окремі явища, що входять як частини в ціле явище, можуть складатися між собою в зв'язках взаємного узгодження (зокрема у зв'язках управління-підпорядкування). Саме ці зв'язки дозволяють розглядати їх комплекс як цільне явище. Поняття причинно-наслідкових зв'язків і зв'язків частина-ціле дійсно є спрощеними уявленнями реальних зв'язків між явищами. Коли використовують перші з них, мають на увазі наявність послідовності настання події слідства через певний часовий проміжок після причинних подій. Але й ті, і інші події можуть спільно розглядатися як частини загального явища розтягнутого в часі. Коли використовують поняття зв'язку частина-ціле, то зазвичай мають на увазі просторовий розподіл окремих явищ, складових виділене в тому ж просторі ціле явище. Між тим, наявність окремих явищ та їх взаємодій між собою можна вважати причинами, що призводять до існування цілого явища як наслідку. Таким чином використання видів зв'язків частина-ціле і причинно-наслідкових визначається тим, який чинник домінує в задачах, де вони використовуються - просторовий або тимчасовою.
Сприймаючи інформацію із зовнішнього середовища, через свою взаємодію з нею, об'єкт повинен будувати свої відповідні впливу на неї таким чином, що б вони відповідали об'єктивно (незалежно від нього) існуючої в ній структурі явищ. В іншому випадку ці дії будуть хаотичними, і тому не будуть призводити до досягнення цілей об'єкта. Вибір доцільних дій вимагає, щоб структура даних, через яку за його ІМВС відображається стан зовнішнього середовища, в достатній для його цілей мірою відповідала структурі явищ мають місце у зовнішньому середовищі. Тільки в цьому випадку, він зможе отримати адекватну оцінку наслідків своїх можливих дій, необхідну для вибору найбільш доцільних з них.
Зв'язки явищ (як виду частина-ціле, так і причинно-наслідкового виду) повинні відображатися в його ІМВС зв'язками між групами даних відповідних фрагментів інформації про ці явища. Самі ці групи даних є для об'єкта відображенням поточного стану явища, побудованого на основі прийому інформаційних кодів від нього. Якщо одне явище, входячи частиною в інше, саме при цьому поєднує комплекс явищ, то дані про його стан самі можуть включати в себе зв'язкові групи даних про окремі явища. Таким чином, дані можуть мати різний рівень спільності. Мінімальний рівень спільності визначається чутливістю об'єкта, тобто його здатністю розрізняти прийняті їм інформаційні коди по їх відношенню до різних явищ. Чутливість об'єкта залежить від властивостей його рецепторів, а точніше від їх здатності генерувати розрізняються дані під час отримання різноманітних інформаційних кодів. Максимальний рівень спільності залежить вже від властивостей елементів ІМВС, можливостей передачі даних між ними і можливостей зміни складу елементів і їх зв'язків. І мінімальний і максимальний рівень спільності даних будуються об'єктом виходячи з принципу доцільності їх використання при генерації дій об'єкта в умовах перебігу цих явищ.
Якщо одне явище сприймається об'єктом як частина інших, не збігаються один з одним явищ, то це означає, що група даних, що відповідає цьому явищу одночасно входить у різні групи даних відповідних більш загальним явищам. Таке входження фіксується зв'язками елементів ІМВС. Місце приватного явища в загальному явищі відображається у його групі даних окремої підгрупою, яку можна назвати забарвленнями зв'язку. Дані забарвлень зв'язку відносно незалежні від даних відносяться до приватного явищу і визначаються тим, яким чином об'єкт сприймає загальне явище в цілому.
Дані про окремі явища опосередковано пов'язані між собою через їх зв'язку із загальним явищем. Крім того, окремі явища можуть складатися між собою в узгоджувальних зв'язках. У цьому випадку в ІМВФ може використовуватися встановлення асоціативних (неієрархічних) зв'язків між групами даних відносяться до цих явищ. Природно, це може відбуватися, тільки якщо відображення таких зв'язків є доцільним для об'єкта. Асоціативні зв'язки також можуть мати свої забарвлення.
3.4. Структура компонент шаблонів дій ІМВС
Дані потрапляють в ІМВС не для того, щоб просто наповнювати її, а для того, щоб використовуватися через неї для вибору доцільних дій. Доцільність тих, чи інших дій може бути попередньо оцінена, тільки на основі даних про причинно наслідкових зв'язках явищ. Доцільність дій об'єкта безпосередньо пов'язана з тим, якими будуть наслідки цих дій. Звідси можна стверджувати, що структура компонент шаблонів дій об'єкта в його ІМВС, повинна відповідати структурі причинно-наслідкових зв'язків явищ у його зовнішньому середовищі. Ступінь цієї відповідності повинна бути такою, яка необхідна для організації об'єктом дій по досягненню його цілей. Повної відповідності, природно, бути не може, але може відбуватися процес підвищення цієї міри відповідності, що дозволяє забезпечити доцільність поведінки об'єкта.
Для того щоб визначити наявність або наближення слідства, необхідно оцінити наявність комплексу його причин. Ці оцінки можуть бути виражені якісним чином типу "мало", "досить", "можливо", "невідомо" і т.п. У комплекс причин може входити також дії самого об'єкта, які він уже виконав або збирається виконати для досягнення своїх цілей. Ці дії в поєднанні з зовнішніми явищами і призводять або не призводять до прояву слідства, наявність якого впливає на досягнення цілей об'єкта.
Шаблони дій, пов'язаних з будь-якої елементарної метою, можуть бути представлені у вигляді плоских матриць. Рядки цих матриць відповідають можливим діям об'єкта. Стовпці відповідають оцінкам поточної ситуації з наявними даними про неї. На перетині стовпчиків і рядків знаходяться оцінки доцільності кожного можливого дії в умовах можливих оцінок конкретної ситуації. Оцінка ситуації робиться одночасно з надходженням даних про неї, і ця оцінка робиться по тим цілям, на досягнення яких ця ситуація може вплинути.
Прив'язки даних до цілей, хай і неостаточні, повинні бути присутніми спочатку. Саме з прив'язок до цілей починається обробка даних. Відповідно до кожної метою, до якої прив'язуються дані, вони отримують оцінку, використовувану для вибору найбільш доцільних дій (на основі використання цих оцінок у відповідних шаблонах), у тому числі дій пов'язаних з подальшим використанням цих даних.
Функція оцінок даних може бути фіксованою або змінюватися в залежності від отриманих реальних результатів дій об'єкта обраних на основі одержуваних оцінок, від того наскільки обирані дії сприяють наближенню об'єкта до його цілям. Налаштування функції оцінок відбувається на основі отримання нових даних, пов'язаних з реальним результатом дій об'єкта і зіставленні його з очікуваним.
Первинна прив'язка і оцінка груп даних проводиться одночасно з їх надходженням, саме з цього починається процес їх руху і обробки в ІМВС. При надходженні нових даних у вузол ІМВС відбувається інтегральна оцінка всіх даних з цього сайту, і саме ця оцінка, накладаючись на інформаційні шаблони дій, визначає вибір найбільш доцільного з них. Якщо вузол ІМВС є підлеглим інших вузлів, то узагальнена оцінка нового стану його даних повинна надходити у вищі вузли. При цьому узагальнена оцінка для кожного вищого вузла залежить від забарвлень зв'язку з цим вузлом і являє собою нову порцію даних, прив'язану до цього вузла. Відповідно, у кожному вищому вузлі відбувається інтегральна оцінка всіх його даних і вибір дій з його шаблонах. Таким чином, прийом інформаційних кодів викликає потік даних у ІМВС об'єкта та їх розподіл за її вузлів. Обробка цього потоку за шаблонами дій беруть участь у ньому вузлів призводить до комплексної реалізації прийнятої інформації, спільно з інформацією зафіксованої в цих вузлах раніше.
3.5. Реалізація інформації
Отримання і інтерпретація об'єктом інформаційних кодів приводять його до необхідності зробити певний комплекс дій, доцільний для нього в цій ситуації. Цей комплекс складається зі змін параметрів внутрішнього стану об'єкта (взаємодій його елементів) і змін його зовнішніх проявів (взаємодій з об'єктами середовища). Принцип доцільності організації дій включає в себе принцип своєчасності проведення кожного дії окремо і узгодження їх за часом в комплексі. Для цього необхідно, щоб об'єкт відстежував результати своїх дій або, іншими словами, брав інформацію, що виникає в результаті проведення кожного етапу цих дій, і реалізовував їх у наступних етапах. Завершення кожного етапу реалізації інформації підводять об'єкт до початку нового акту інформаційної взаємодії. Діяльність об'єкта складається з постійної низки інформаційних та неінформаційних взаємодій із середовищем. Цей ланцюжок починається з виникненням об'єкта і закінчується з припиненням його існування. Кожна дія в цьому ланцюжку необхідно повинно відбуватися в реальному масштабі часу, тобто від моменту отримання інформації до її реалізації, повинно проходити час, за який ситуація не змінитися настільки, що зроблені дії стануть неадекватними їй. Масштаб часу, в якому відбувається обробка інформації, може бути різним для різних її видів і відповідає принципу доцільності її реалізації. Забезпечення швидкості обробки інформації багато в чому залежить від організації розподілу даних у його ІМВС та організації доступу до потрібних їх групам, які використовуються для визначення дій доцільних в даний момент.
3.6. Навігація даних у структурі ІМВС
Потік даних у ІМВС та їх розподіл за її версій сайту орієнтовані, перш за все, на підготовку їх використання в організації вибору об'єктом дій ведуть до досягнення його цілей. Кожна нова порція даних повинна отримувати щось своє місце в ІМВС, де її обробка за відповідною цілі буде приводити до доцільною реалізації одержуваної інформації. Розподіл даних відповідно до їх призначення передбачає визначення для них ознак прив'язки до тих чи інших цілей об'єкта і, відповідно, прив'язки до конкретних версій сайту ІМВС.
Визначення прив'язок даних починається вже з рецепторів, якими генерується їх потік після прийняття інформаційних кодів. Рецептори можуть бути спеціалізованими, посилати дані пов'язані тільки з однією метою їх використання, і тоді питання прив'язки даних повністю вирішується вже на їх рівні. У найпростіших об'єктів переважають саме такі рецептори. З ускладненням об'єктів, і відповідно з ускладненням їх інформаційних взаємодій із середовищем, зростає частка універсальних рецепторів, що приймають інформаційні коди і генеруючих дані багатоцільового призначення. Конкретизація прив'язок даних йдуть від універсальних рецепторів здійснюється вже в самій ІМВС, хоча попередній діапазон прив'язок може встановлюватися рецепторами. Для встановлення прив'язок даних на нижньому рівні ІМВС повинні існувати фільтри, які на основі певних характеристик даних уточнюють їх прив'язки до цілей використання. Ці ж фільтри відсівають дані, призначення яких не може бути визначена або визначається як марне. Фільтри можуть бути статичними (вродженими) або динамічними (змінними в процесі функціонування об'єкта). Фільтри є вузлами ІМВС, оскільки вони володіють усіма трьома компонентами, властивими її вузлів. У них є цільове призначення, тимчасово зберігаються дані та шаблони дій, за допомогою яких генерується і направляється подальший потік даних. Налаштування вузлів-фільтрів зв'язана з визначенням таких характеристик даних, які дозволяють встановлювати їх ставлення до тих чи інших груп явищ зовнішнього середовища, і відповідно, ставлення до цілей об'єкта, на досягнення які впливають ці групи. На початковому етапі функціонування об'єкта налаштування фільтрів його ІМВС може носити хаотичний характер, заснований на випадкових змінах алгоритмів. Поступово фіксуються ті з випадкових алгоритмів, застосування яких виявляється найбільш корисним для досягнення цілей об'єкта. Поступово відбувається щось на зразок процесу еволюції алгоритмів, в ході якого на основі колишніх виникають нові більш доцільні алгоритми. Зникнення неадекватних алгоритмів прив'язок даних забезпечується здатністю пам'яті до очищення або, простіше кажучи, здатністю забування.
Структура ІМВС має полііерархіческій вид, який визначається поділом цілей об'єкта на підцілі та багатозначністю підпорядкування підцілей цілей вищого рівня. Структура компонент даних ІМВС має також полііерархіческій вид, який визначається входженням даних про окремі явища в групи даних про більш загальних явищах. Обидві ці структури відповідають один одному, оскільки більш високі цілі об'єкта пов'язані із взаємодією з більш загальними явищами, і декомпозиція цих цілей призводить до цілей пов'язаних із взаємодією з окремими явищами.
У ході еволюційного розвитку об'єктів і паралельним розвитком їх соціумів, з'явилися і стали розвиватися і спеціалізовані засоби їх інформаційної взаємодії - мови. Мова починає проявлятися тоді, коли об'єкти стають володарями можливості генерувати послідовності інформаційних кодів, що відповідають різним явищам, і передавати ці коди іншим об'єктам, що володіє здатністю інтерпретувати їх як інформацію пов'язану з відповідними явищами. Кожен елемент мови представляється комбінацією певних кодів і співвідноситься з яким або одним явищем. Послідовність генеруються за певними правилами таких комбінацій співвідноситься вже зі зв'язками між явищами. Таким чином, структура мови, що використовується членами соціуму для їх інформаційних взаємодій, відповідає структурі явищ, з якими взаємодіють окремі члени та їх соціум у цілому. Мова настільки структурований, наскільки структуроване узгоджена взаємодія членів соціуму з явищами їх зовнішнього середовища. Різні соціуми, що складаються з об'єктів однакових видів і мають справу з однотипними явищами зовнішнього середовища, об'єктивно мають схожі структури їхніх мов і навпаки.
Вузли-фільтри ІМВС об'єктів входять у один соціум отримують однакову налаштування алгоритмів визначення відповідності даних, одержуваних з мовних інформаційних кодів, тим чи іншим явищам і відповідно їх цілям. Це дає можливість членам соціуму отримувати необхідну їм інформацію не з безпосереднього взаємодії з явищами зовнішнього середовища, а опосередковано через взаємодію з іншими членами соціуму. Таке опосередковане отримання інформації принципово спрощує і розширює можливості об'єктів по досягненню їх цілей в умовах ускладнень або неможливості прямого одержання інформації. Налаштування ІМВС, пов'язана з інтерпретацією мовних інформаційних кодів, може бути статичним, як у мурашок, або динамічної, як у вищих тварин. Можливості динамічної налаштування мовної інтерпретації у тварин визначаються ступенем розвитку нейронних мереж їхніх організмів.
У об'єктів, що мають функцію динамічного настроювання ІМВС, мова грає ще одну важливу роль. Своєю структурою він впливає на формування структури самої ІМВС. Таким чином, мову впливає на структуру обробки об'єктом інформації і формує структуру того, що в розвиненому вигляді називають мисленням.
У кожному елементі мови або їх комбінаціях вже присутня їхня прив'язка до комплексів охоплюють ними явищ, а значить і до цілей об'єктів пов'язаних із взаємодією з цими явищами. Така явна прив'язка інформаційних кодів спрощує навігацію потоку даних в ІМВС, що виникають при їх прийомі. Це, у свою чергу робить більш простим етап реалізації інформації в процесі досягнення об'єктами їхніх цілей.
Ставлення груп даних до тих чи інших цілей об'єкта і, відповідно, до тих чи інших вузлів його ІМВС може мати різну ступінь відповідності, залежну від їх потенційної корисності для досягнення відповідної мети. Фіксація оцінки ступеня відповідності даних вузлу і можлива подальша її переоцінка, пов'язана з їх використанням, дає можливість з одного боку не втратити відразу дані, призначення яких поки не зовсім визначено, і з іншого боку дає можливість виділяти дані, від яких з найменшими втратами для об'єкта можна очищати пам'ять при її перевантаженні. Ступінь відповідності даних вузлу ІМВС визначає ступінь необхідності фіксації їх в цьому вузлі. Оцінка ступеня відповідності забезпечує роботу фільтра даних, але вже не первинного, а функціонального, діє на основі перевірки корисності даних при реалізації інформації, яку вони представляють. Слід зазначити, що оцінка ступеня відповідності групи даних вузлу ІМВС, не збігається з оцінками їх повноти і точності. Ці оцінки відносяться вже до всіх даних по вузлу і залежать від того, наскільки їх повний набір достатній для правильного вибору доцільних дій. Оцінка ступеня відповідності вузла визначається з того, наскільки взагалі оцінюється група даних може бути використана при виборі з інформаційних шаблонам тих дій, які забезпечують досягнення цілей, пов'язаних з цим вузлом.
Дані надходять у вузол ІМВС послідовно, а використовуються для вибору дій спільно. Під час цієї обробки може виникнути ситуація, коли згідно з інформаційним шаблонам необхідно зробити одночасний вибір несумісних між собою дій. Така ситуація може означати або наявність суперечностей між окремими групами даних, або наявність рівноцінних можливостей вибору різних дій. Протиріччя в даних може бути наслідком недостатньої адекватності наявних шаблонів дій для відповідної мети. У цьому випадку протиріччя може бути зняте з допомогою налаштування цих шаблонів. Іншою причиною протиріччя може бути отримання об'єктом дезінформації або помилкова робота рецепторів. Зняття таких протиріч може відбуватися в процесі надходження нових даних, що підтверджують достовірність одних груп даних і недостовірність інших. Можливі й більш складні алгоритми зняття суперечності даних, пов'язані з комплексним їх зіставленням по всіх вузлах ІМВС. Підтримання логічної цілісності ІМВС, яка визначається як відсутність суперечностей у її даних, є необхідною умовою доцільного функціонування об'єкта.
Висновок.
Об'єкти, об'єднані в соціум, взаємодіють з явищами зовнішнього середовища, значна частина яких має місце всередині соціуму. Почасти кожен з об'єктів взаємодіє і з зовнішніми по відношенню до соціуму явищами. Аналогічно соціуми взаємодіють з явищами зовнішнього середовища, в основному належать соціумам більш високого рівня, до яких вони входять. Соціум існує за умови сумісності цілей його членів і наявності у нього можливості організовувати взаємну підтримку досягнення цілей своїх членів.
Для забезпечення можливості свого існування соціум повинен володіти комплексом власних цілей. При цьому досягнення їх може підтримуватися тільки через дії входять до нього об'єктів. Для цього якась частина власних цілей об'єктів повинна становити підцілі тих чи інших цілей соціуму. Можна помітити, що сукупність тих цілей об'єктів, які підтримують досягнення однієї мети соціуму, знаходиться до неї в співвідношенні причина-наслідок. Досягнення цієї сукупності цілей об'єктів призводить до досягнення мети соціуму. У той же час самі об'єкти складаються з соціумом у зв'язку частина-ціле, а їх взаємодія між собою є согласующими зв'язками в цьому соціумі. При цьому одні й ті ж об'єкти можуть складатися в різних соціумах одночасно. Кожен об'єкт має власної ІМВС, і така є у їх соціуму як самостійного об'єкта. Кожен вузол його ІМВС будується на основі просторово розподілених носіїв, якими є його об'єкти і використовувані ними засоби обробки інформації. Відповідно до цього інформаційні моделі зовнішнього середовища об'єктів представляють собою основу, на якій будується ІМВС соціуму. Остання не збігається з простим об'єднанням перших і має власні елементи, які не належать конкретно жодному з членів соціуму. Точно також кожен член соціуму має власні елементи ІМВС не мають відношення до самого соціуму.
Можна сказати, що якщо ми описували структуру ІМВС об'єктів плоскої двовимірної схемою, то структуру ІМВС їх соціуму необхідно описувати в об'ємному тривимірному вигляді. Втім, число вимірів схеми ІМВС річ умовна, безумовно лише зростання числа необхідних вимірювань при переході від одного до іншого. Якщо починати опис ІМВС соціуму з описів ІМВС клітин складових його організми, то число вимірів побудованої схеми має ще більш зрости.
Соціум утворюється через взаємодію входять до нього об'єктів, і саме вони є єдиними його будівельниками. До недавнього часу (у масштабі існування життя на Землі) процес побудови соціумів носив характер схожий багато в чому з характером процесу природного відбору організмів.
Методом випадкових змін і відмиранням помилкових варіантів знаходилися ті форми організації взаємодії об'єктів, які з одного боку приносили б їм взаємну користь, і з іншого боку забезпечували б стабільне існування їх об'єднання у вигляді соціуму. Основою існування будь-якого соціуму є інформаційна взаємодія його членів. Без нього організація їхньої спільної діяльності була б просто неможлива.
До появи людини і його соціумів можливості інформаційної взаємодії всередині соціуму завжди обмежувалися органічними можливостями його членів. У процесі еволюції природи з'являлися все більш складні організми з більш потужними можливостями інформаційних взаємодій. Строго паралельно цьому йшла еволюція їх соціумів. З появою людини стався якісний стрибок у неспішної еволюції природи. Цей стрибок пов'язаний з мовними здібностями організму людини. Розвинена можливість генерувати і вибірково сприймати широкий спектр звукових хвиль та їх модуляцій, дала людині потужний засіб прийому та передачі інформаційних кодів. Поступове освоєння цього засобу, що виражалося у розвитку мов спілкування, зайняло близько 150 тисяч років. Приблизно такий час функціональні можливості людського організму істотно не змінювалися, зате неухильно ускладнювалися і розвивалися функції соціальних утворень людей. Мова як основа інформаційної взаємодії людей не тільки забезпечив можливість простого існування їх соціумів, але його розвиток створило основу для еволюції людських соціумів. Вперше в історії життя еволюція соціальних утворень перестала бути залежною від еволюції утворюють їх організмів, і її стрижнем став розвиток засобів інформаційної взаємодії.
Ми не будемо тут докладно розглядати історію появи коштів перенесення і обробки інформації, використовуваних людьми, що виникли на основі мовних форм спілкування. Ці кошти розвивалися від петрогліфів до комп'ютерів та космічного зв'язку. Зауважимо лише, що процес їх розвитку і досі носив характер природного відбору і тільки зовсім вже нещодавно став набувати цілеспрямований характер. Але до цих пір не вистачає загальної теорії визначає напрямок розвитку засобів роботи з інформацією і їх місце в організації спільного комплексу інформаційних взаємодій соціальних утворень утворених людьми.
У цій роботі, перш за все, хотілося показати необхідність і можливість розробки загальної теорії інформації, яка могла б стати методологічною основою цілеспрямованого створення нових інформаційних технологій. Хочеться сподіватися, що загальні принципи руху інформації, вираз яких міститься в описі ІМВС, можуть стати базовою основою розвитку такої теорії.
Список літератури
[1] Норберт Вінер "Кібернетика або Управління і зв'язок в тварині і машині". М., Рад. радіо, 1958. Інформація, мова і суспільство.
[2] В. М. Лачінов, А. О. Поляков "Інформодінаміка, або Шлях до Миру відкритих систем" 2-ге вид., СПб., 1999. Російський інтернет.
[3] В.І. Корогодін "Інформація та феномен життя". Пущино, 1991.
[4] В.Г. Редько "Лекції з еволюційної кібернетики". Лекція 15, лекція 16.
[5] В. С. Рєпін "Молекулярна інформація: міф чи реальність".
[6] В. С. Рєпін "Життя починається з 350 генів".
[7] В.Ф. Турчин "Феномен науки. Кібернетичний підхід до еволюції". М., Наука, 1993. Англійська інтернет, Російський інтернет.
[8] В.Ф. Турчин "Теорія метасістемних переходів" (англ).