Проявление феномена информации в живой и неживой природе

Т. В. Зайковская

Информация как отраженное разнообразие является атрибутом всех природных объектов.

Человеческое сознание, ограничивая разнообразие путем отделения избыточной информации, выделяет ее умопостигаемую часть. Сущностью процессов развития систем является усложнение, повышение организованности и разнообразия. Роль человека как существа разумного предопределило его участие в развитии через управление. Управление развитием есть ограниченная искусственная деятельность над естественным процессом. Исследование функционирования информации в объектах живой и неживой природы позволяет определить причины кризисных состояний, исследовать их механизмы, показать альтернативность путей эволюции, выявить способы преодоления кризисных состояний.

Ключевые слова: информация, системный подход, ограниченное разнообразие, малые факторы, живая и неживая природа, процесы гармонизации, управление.

Информация является традиционным понятием классического естествознания, но только в синергетическом контексте стало ясно ее истинное значение. Современное понимание информации нашло свое выражение и в философском мировоззрении, так как дополняет представление о структурно-функциональном единстве объектов действительности идеей согласованно когерентного сосуществования и взаимодействия всех частей материального мира. В качестве всеобщего свойства материи информация проявляется как активное начало, как своего рода «агент» структурирования материи. Она обеспечивает скоррелированную согласованность всей совокупности объектов и процессов действительности. Вместе с тем, будучи атрибутивным свойством материи, информация проявляет свою функциональность, являясь главным фактором упорядочения единиц материи в устойчивые структуры.

В начале двадцатого века обрела популярность концепция информации, указывающая на трансляцию сообщений. С увеличением объема передаваемых сведений, возникла необходимость в их количественном измерении, и в 1948 году вышла работа «Математическая теория связи», в которой К. Э. Шеннон ввел меру количества информации – бит (безразмерная величина, не связанная с материальным объектом), и установил, что обязательный атрибут информации – это новизна (сведения, уменьшающие неопределенность у адресата). Позже Норберт Винер в своих исследованиях соединил информацию с управлением, в результате чего появилась кибернетика – наука об управлении и связи в живых организмах, машинах и обществе. Информацию стали понимать как форму отражения, связывая ее с самоорганизующимися системами. Принципиально инновационным в этом контексте было признание информационной природы человеческого сознания. «Информация – это не материя и не энергия», – отметил Винер в своей работе «Кибернетика»[327].

Когда информация стала исследоваться как философская категория, о ее сущности сформировалось два мнения. Часть авторов связывали информацию с функционированием только живых самоорганизующихся систем, другая часть – понимала ее как атрибут всякого материального объекта, как меру упорядоченности структур и их взаимодействий. Так, по утверждению Е. А. Седова, «хранилищем информации объектов неживой природы является собственная упорядоченная структура».

Сегодня проявление феномена информации усматривают в процессах функционирования любых самоорганизующихся систем, причем не только живых. Подобный вывод последовал за широким признанием того, что Вселенная возникла и продолжает развиваться в процессе самоорганизации, которая невозможна без информации. Следовательно, информация – это атрибут абсолютно всех природных объектов, так как все они – результат самоорганизации. В работе Е. Левитана отмечается, что поскольку цепь «эволюционных ступеней непрерывна, то целесообразно поискать информацию на уровнях, предшествующих жизни». Исследователь предположил, что «неизвестная праинформация и породила «Большой взрыв», так как другие причины, вызвавшие его, до сих пор не ясны»[328].

Теория глобального эволюционизма исходит из того, что любой объект природы проходит долгий эволюционный путь развития, при этом претерпевая качественные и количественные изменения, приобретая новые эмерджентные свойства и одновременно сохраняя в себе следы прежних состояний. Отсюда очевидно, что корни информации уходят глубоко в само основание мира.

О первичности и креативности информации говорится в первых стихах Библии, когда Бог словом сотворил Мир. Первичность информации (формы) постулируется и в ранних философских учениях. Так, согласно Аристотелю, материя не существует без формы, ведь где она есть, там она уже обладает какой-либо формой или действительностью. Форма, наоборот, как чистая энергия, может быть мыслима и без материи в мыслящем разуме[329].

Однако и представление о первичности материи не опровергает возможность проявления информации в момент зарождения Вселенной. Так исследование алгоритмов эволюции показывает, что восхождение по эволюционной лестнице непрерывно и преемственно: атомы, однажды появивнись, вошли во все уровни мироустройства. Сознание же, ставшее главным отличительным свойством человека, обнаруживается как функция восприятия и передачи информации и у других живых организмов, причем, чем ближе вид на эволюционной лестнице к человеку, тем отчетливее. Информация – это обязательный атрибут всего живого, так как все сущее принимает и обрабатывает ее.

Вышесказанное доказывают, что понятие «информация» распространяется на все живое, но проявление информации можно увидеть и в неживой материи. Так, молекулярные скопления на поверхности твердых тел «узнают» некоторые молекулы в окружающей газовой смеси и вступают с ними в химические реакции. Турбулентные процессы в атмосфере и гидросфере осуществляются при наличии положительных и отрицательных обратных связей. Обратную связь, согласно Н. Винеру, следует понимать как отклонение от заданного значения, которое «компенсируется корректирующим действием в противоположном направлении»[330].

Сам термин «информация» сегодня еще не получил единой трактовки. У. Р. Эшби в работе «Введение в кибернетику» определил информацию как передаваемое разнообразие (совокупность различных свойств, отношений, элементов, связей объектов); А. Д. Урсул – как отраженное разнообразие (тем самым связав информацию с отражением); К. Ф. фон Вайцзеккер – как форму, или, даже, как чье-либо знание об этой форме (то есть, предположил наличие субъекта познания). Из чего следует, что данные исследователи допускают атрибутивность информации, но разделяют ее на информацию как таковую и информацию, отразившуюся в сознании или на других носителях. Есть ее материальная часть, привязанная к своему носителю, которую возможно воспринимать и изучать, и другая часть – идеальная – в голове наблюдателя, она может менять носителя, мигрировать, однако она отражает лишь часть знаний, присущих реальному объекту. И все же информация никогда не может быть отделена от материи, будучи атрибутивно связана с материей, она также может считаться материальной.

Атрибутивная концепция допускает весьма широкое понимание информации – как отраженное разнообразие во всех природных объектах. Существование информации обеспечивается самим существованием различных (неоднородных) материальных тел, а неоднородность уже сама по себе несет некую информацию. В данном понимании информации акцентируется не функция упорядочивания, а возможность обменного обеспечения в ситуации исходного многообразия. Информационно-обменные процессы не имеют заданных целей и предопределенных степеней упорядочивания, они актуализируются в принципиально неравновесной сфере взаимодействий, а закрепление случайного эволюционного выбора сопутствует возникновению информации о новом объекте.

Таким образом, информационный процесс есть трансляция разнообразия от объекта к объекту. Ту часть информации, которая в ходе отражения переносится на другие носители, Р. Ф. Абдеев определил как «оперативную информацию», что особенно важно, так как информацией, функционирующей в системах, можно оперировать, пользоваться. Количество информации во Вселенной неисчислимо. Человеческое же сознание из всего этого множества выделяет то, что способно постичь. Выделение – это как раз и есть процесс ограничения разнообразия путем отделения избыточной информации, в результате чего остается только модель или образ объекта.

Среди прочих методологических инноваций концепции информации В. Г. Пушкин и А. Д. Урсул выделяют возможность использования «информационного подхода к процессам развития, причем как в живой и неживой природе, так и в обществе»[331]. Целесообразность использования информационной парадигмы в гуманитарной сфере обосновывается и многими другими авторитетными учеными, такими как И. Пригожин, С. Гомаюнов, М. С. Каган, С. П. Курдюмов, Е. Н. Князева, А. П. Назаретян и др.

Исследование функционирования информации в объектах живой и неживой природы позволяет определить причины кризисных состояний, исследовать их механизмы, показать альтернативность путей эволюции, выявить способы преодоления кризисных состояний. Все события во Вселенной имеют свойственный им алгоритм развития и являются чередой (цепью) актов взаимодействий, проявляющихся в пространстве и во времени. Эволюция косной материи – это процесс смены следующих друг за другом состояний или стадий становления, ведущих к образованию кристаллов, формированию планет и галактик. Путем последовательной смены ряда состояний образуются биоценозы. В человекоразллерных системах (В. С. Степин) также имеют место цепи взаимодействий. В любой креативной деятельности есть свой алгоритм. Результат, которого невозможно добиться сразу, оказывается достижимым, если найти соответствующий алгоритм действия. Можно сказать, что любой природный процесс – это цепь актов взаимодействия, которые интегрируют информационные пакеты.

Рассуждая о цепях взаимодействия А. А. Богданов обнаружил, что укрупнение информационных пакетов путем объединения возможно только при наличии у них общих родственных звеньев (сцепляющих элементов) и назвал этот процесс конъюгацией. Цепные конъюгации ведут к образованию сложных систем, т. е. разнообразие их свойств возрастает, что обеспечивает дальнейшее усложнение. Сложный объект может легче вступать во взаимодействия с множеством различных простых объектов, так как имеет с каждым из них определенное сходство. Если же эти элементы уже и сами являются сложными объектами, то в итоге каждого подсоединения сложность системы увеличивается еще интенсивнее. Из чего следует, что эволюция – это ускоряющийся процесс увеличения сложности.

Например, вероятность того, что столкновение случайных молекул может привести к образованию живой клетки в результате хаотического движения, типа броуновского, исчезающе мало. Но если представить, что некоторая достаточно стабильная группа молекул в ходе случайных контактов и последующих конъюгаций, приобретает разнообразие, то появление клетки станет более вероятным.

Процесс усложнения и укрупнения информационных пакетов, объединение их в блоки идет с ускорением, однако не всякое новое образование устойчиво, хотя сама по себе устойчивость не говорит о долгожительстве, поскольку более примитивные системы, как правило, устойчивее сложных. Кроме того, продолжительность существования любой системы ограничена естественными эволюционными законами. Чтобы не разрушиться, система должна «сформировать антиэнтропийные механизмы с большей удельной продуктивностью (объем полезного продукта на единицу разрушений). Второе достигается усложнением организации и ростом «интеллектуальности» и становится возможным в том случае, если к моменту обострения накоплено и сохранено достаточное количество неструктурированного – «избыточного» – внутреннего разнообразия»[332].

Выбор пути дальнейшего развития происходит в каждой точке бифуркации из наличного спектра вариантов, он может быть случайным, а может осуществляться методом «проб и ошибок». Причем, то, что «случайный выбор» имеет место в меньшинстве случаев, доказывается тем, что эволюция постоянно демонстрирует определенную направленность: отмечается усложнение информационных пакетов, четко прослеживается движение к разуму (цефализация). При случайном же выборе усложнение и упрощение равновероятны, и эволюция, скорее всего, бы не произошла.

На каждом уровне сложности есть характерный для него оптимальный размер пакетов, обеспечивающий им гомеостаз. Эволюционные процессы при некотором уровне сложности информационных пакетов должны были бы останавливаться, но изменения внешней среды постоянно этому препятствуют. Следовательно, искусственное изменение внешней среды может рассматриваться как способ моделирования сложных информационных пакетов. Исходя из этого, возникло учение об управлении сложными системами.

Управлять системой – значит направлять ее действия в соответствии с нашей волей. Речь идет о саморазвивающихся системах, таких, как человек, социум, животное или ландшафт, системах, имеющих возможность выбирать, изменять свое поведение в зависимости от обстоятельств. Так как все сложные биологические объекты обмениваются веществом и энергией с окружающей средой, т. е. являются открытыми нелинейными системами, то и воздействовать на них наиболее эффективно можно путем блокирования или перераспределения ресурсов в своих интересах, что может спровоцировать управляемый объект на ожидаемое действие. Важно помнить, что воздействовать необходимо на наиболее необходимый, невосполнимый ресурс, кроме того, управление будет тем более эффективным, чем в большей степени поведение управляемого объекта определяется рефлексами.

Управление человеком, обладающим и рефлекторным и сознательным поведением, наиболее сложно. Поведение его обычно непредсказуемо. Рычагом воздействия здесь выступает увеличение разнообразия элементов индивидуальных ценностей системы личности, оно «обеспечивает гибкость системы, возможность быстро реагировать и адаптироваться к изменяющимся внешним условиям. (Разнообразие делает ее устойчивой к многовариантному будущему»[333]. Если в целях управления предоставить (или исключить) доступ к дополнительным информационным или материальным ресурсам, обязательно последует ответная реакция, направленная на устранение ненужных изменений или на их сохранение, если они оказались желательными (принцип Ле Шателье).

Управляющая подсистема, отвечающая за накопление информации, контролирует потоки ресурсов, которые сама не производят, но, несмотря на это, является наиболее ценной и охраняемой частью (например, правящая элита, мозг). Подобная специализация функций возникла в ходе эволюционной дифференциации элементов системы, так как очень сложные структуры нуждаются в управлении, направленном на устранение конкуренции за ресурсы и сохранение устойчивости. Поэтому внутреннее разнообразие управляемых систем, как правило, несколько ниже, чем самоуправляемых, зато управляющая подсистема обеспечивает бескризисное развитие, регулирует процессы гомеостаза. Причем, чем совершеннее управляющая подсистема, тем меньше стохастичности при выборе путей развития, тем стабильнее будут протекать естественные процессы самоорганизации.

Системы управления наиболее сложных объектов, таких, как социумы или живые организмы, всегда иерархичны. Согласно закону иерархических компенсаций (закон Седова) в сложной иерархически организованной системе рост разнообразия на верхнем уровне обеспечивается ограничением разнообразия на нижних уровнях, и наоборот, рост разнообразия на нижнем уровне дестабилизирует верхний уровень, и система может разрушиться. Каждый уровень управления призван обеспечивать гомеостаз и бесконфликтное развитие на «вверенном» ему нижнем уровне.

Рефлекс подчинения присущ генетическим программам всех наиболее сложных «живых» систем, поэтому, «научившись» подчиняться управляющим посылам, они смогли выжить и сохраниться до наших дней. Спецификой социумов является то, что с годами врожденный рефлекс к подчинению, заложенный в человеке, постепенно закрепляется воспитанием и приобретает черты осознанного выбора. Механизмами, ограничивающими разнообразие в поведении отдельных индивидов с целью сплочения всего общества и упрощения управления им, выступают религия, культура, мораль, этика, обычаи, право.

Управление сложными социальными системами осложняется тем, что вмещающая систему среда воздействует как на сам объект, так и на его центр управления, повышая или снижая его эффективность. Следовательно, изменяя вмещающую систему среду, регулируя потоки ресурсов и энергии можно осуществлять рефлексивное управление любым сложным объектом, провоцируя его на нужные действия. Возможно также и рефлексивное управление развитием биосферы, однако, в качестве внешней среды для нее выступает человек. Поэтому изменение человеческого фактора – и есть наиболее эффективный метод воздействия на биосферу, а наиболее щадящий вариант преобразования человека – это совершенствование, развитие блока его социальной памяти через образование и воспитание.

Сущностью процесса развития сложной системы является такая форма движения материи как усложнение, повышение организованности и разнообразия. Роль человечества в этом процессе обусловлена присущим ему разумом, которым наделены только люди, что предопределило их участие в развитии через управление. В таком контексте «управление развитием» определяется как ограниченная искусственная деятельность над естественным процессом.

Однако важно развести два понятия: «руководство» и «управление». Деятельность «руководство» имеет место, когда управляемая подсистема представляет собой иерархическую административную структуру. В таком случае целеполагание осуществляется только на самом высоком уровне, на остальных уровнях эта цель является задачей для выполнения, и собственные цели не формируются. Деятельность «управление» реализуется тогда, когда управляемая система не связана с управляющей подсистемой административными отношениями. Управляемые объекты здесь имеют свои собственные цели, от достижения которых не могут отказаться. В этом случае управляющее воздействие должно быть направлено на согласование всех искусственных преобразований с естественными процессами, протекающими в управляемой системе.

По существу управление сложной системой – это подчинение ее целям. Оно может считаться успешным, если будет направлять движение системы к ее естественному состоянию как аттрактору. Вся специфика управления целями сложной саморазвивающейся системы заключается в способности предвидеть грядущие бифуркационные состояния, выбирать из них желаемое и определять средства «подталкивания» системы к этому состоянию.

Можно сделать вывод, что управление самоорганизующейся системой с целью изменения направления ее дальнейшей эволюции вполне возможно. Оно предполагает искусственное изменение внешних условий через расширение или уменьшение числа возможных состояний (аттракторов) в результате управляющих воздействий. В зависимости от того, насколько вмешательство управляющей подсистемы совпадает с направлением ее естественного развития, система может продолжить развитие, не меняя направленности (мягкое воздействие). Другой вариант развития – управляющий орган подталкивает систему наперекор ее естественному движению, в результате она погибает и переходит к новому аттрактору, так как не может существовать в создавшихся условиях.

Управлять развитием могут определенные природные механизмы, но для нас важно, что управлять им может и человек, который всегда стремится влиять на условия существования самоорганизующихся систем в своих целях. Однако действия в этом направлении часто сопряжены не столько с результатом анализа их глобальных последствий, сколько со стремлением достичь сиюминутных выгод. Поэтому управление развитием, очень часто осуществляется при отсутствии адекватного понимания устойчивости его механизмов при поспешных, невежественных и грубых действиях, в то время как «управление есть искусство мягкого дирижирования» (К. Маркс). В случае активного вмешательства человека в экосистемы оно требует основательной методологической проработки и системного научного подхода, здесь нет возможности искать ответ методом проб и ошибок, а «навязывать» системе необходимое поведение очень трудно[334].

Н. Н. Моисеев определил способ бескризисного управления системой, который позволял бы понять и учесть естественные тенденции ее развития и тем самым сохранить себя и управляемую систему как «принцип кормчего». Он писал: «Стремясь достичь желаемой гавани, кормчий не должен рассчитывать только на свои силы; он в максимальной степени обязан уметь использовать могучие силы Природы (силу течения и ветра) и уж, во всяком случае, не направлять свой корабль наперекор потоку»[335].

Поэтому управление сегодня предполагает поиск методов определения аттракторов развивающихся систем, а также построение механизмов воздействия на их развитие. При этом в связи с нарастанием кризиса в социоприродной системе предстоит пересмотреть стоящие перед человечеством задачи и выработать новые подходы к их решению. На данном витке становления глобальной цивилизации невозможно избежать активного вторжения человека в процессы самоорганизации, поэтому так важно сформулировать общие цели развития человечества, совпадающие с целями природы. Необходимо также выработать новые мировоззренческие ориентиры: осознать значение информации, информационных технологий и новых знаний для поддержания прогресса. Только при интегрировании прошлого опыта с современными достижениями, овладении потенциалом информации, накопленной человечеством, возможен высокий уровень культуры мышления, способствующий принятию компетентных решений в вопросах надлежащего взаимодействия человечества с природой.