Алгоритмы развития
Шрифт:
В последующем изложении наряду с термином «организованная система» мы будем использовать в большей степени понятие «организм». Под организмом, следуя терминологии теории управления, будем понимать любую систему, которая не только имеет собственные цели, но и обладает определенными возможностями следовать им. Живое существо всегда является организмом, поскольку оно не только имеет цель – сохранение гомеостазиса, но и обладает определенными возможностями ее достижения. Организмами являются и многие сообщества живых существ. Используя эту терминологию, мы можем сказать, что любой организм обладает способностью реализовывать как отрицательные, так и положительные обратные связи.
Редупликация,
Сегодня часто употребляют выражение теоретическая биология». В попытках расшифровать его говорят о необходимости создания теоретической биологии (на манер теоретической физики) и нередко сходятся на том, что такой науки пока еще нет. И это справедливо. Объем накопленного эмпирического материала действительно требует создания стройной теоретической системы, связанной единым становым хребтом, который подобен законам Ньютона в классической механике. Но такой фундаментальной основы в биологии пока еще нет. Поэтому мне представляется, что альтернативой царствующей эмпирии и разрозненным концепциям и теориям, являющимся результатом озарения гениев (а не следствиями дедуктивного анализа), суждено будет сделаться модели, описывающей возникновение обратных связей.
На этот путь нам указывает и опыт последнего десятилетия – М. Эйгену удалось построить модель редупликации биологических макромолекул. Если бы удалось сделать следующий шаг и построить нечто подобное для объяснения отрицательных обратных связей, сохраняющих гомеостазис, и положительных обратных связей, которые обеспечивают рост эффективности использования внешних энергии и вещества, то мы могли бы заменить сформулированное выше «эмпирическое обобщение» стройной логической схемой и тем самым заложить фундамент теоретической биологии.
2. Рефлексное управление и нервная система
Итак, в процессе эволюции живые организмы обзавелись системой обратных связей, которая помогает нм обеспечивать собственную стабильность и дальнейшее развитие. Носителями реакций обратных связей являются нервная и гормональная системы. Эволюционируя как система управления организмом, нервная система непрерывно усложняется и в результате превращается в систему, содержащую сложнейшие блоки переработки информации и выработки команд исполнительным органам.
В первой главе мы сослались на «синергетику». Этот термин включает в себя понятие эволюции в тот смысле, что любой эволюционный процесс, происходящий в живом мире, является проявлением синергизма, т. е. характеризуется возникновением стабильных, квазистационарных, но существенно
Проблема возникновения устойчивых структур, реализующих обратные связи, невольно сталкивает нас с проблемами редукционизма, с вопросом о сводимости законов, описывающих развитие живого мира, к законам, определяющим процессы, протекающие в неживой природе. Ответа на этот вопрос сегодня еще нет, и поэтому, может быть, представляет известный интерес переформулировать его с использованием принятого языка.
Любой процесс самоорганизации способен реализовать лишь те потенциальные возможности, которыми располагает природа. По мере развертывания этого процесса происходит непрерывное усложнение его деталей. В этой связи можно считать, что в своем усложнении Природа вводит в действие все новые и новые механизмы и принципы отбора из своего арсенала. Другими словами, усложнение организации означает, по существу, все более глубокое использование потенциальных возможностей Природы. Такой взгляд на мировой процесс развития не противоречит общим принципам диалектики. Но в то же время он является лишь гипотезой. В основе его лежит тот факт, что для описания процессов, протекающих в живом мире, мы вынуждены вводить новые принципы отбора, которые отсутствуют в мире «косной» материи.
Тот «физикалистскнй подход», который был объявлен в этой книге, неизбежно приводит нас к следующему вопросу: можем ли мы быть уверенными в том, что принципы отбора, действующие в живом мире, заложены в «синергетнческий потенциал» Природы? Нельзя ли считать их только новым ракурсом рассмотрения общефизических законов, управляющих и неживой природой? Мне кажется, что проблему редукционизма сегодня следует формулировать именно таким образом.
После этих замечаний общего порядка вновь обратимся к проблемам развития нервной системы и анализу тех следствий ее постепенного совершенствования, которые нам потребуются для дальнейшего изложения.
Мы сказали, что функционирование механизмов обратной связи в живом организме обеспечивает прежде всего нервная система. Справедливо, возможно, и такое утверждение: все, что связано в организме с процессами регистрации, переработкой информации и с последующей затем процедурой выработки его поведения (т. е. принятия решения), можно назвать его нервной системой.
Последовательное совершенствование нервной системы в процессе эволюции является, может быть, наиярчайшим примером, демонстрирующим возможности самоорганизации в живом мире. Проследить этот процесс во всех его деталях было бы чрезвычайно важно и с чисто приклад ной точки зрения. Такое знание могло бы не только дать огромный материал для размышления естествоиспытателям, но и стать источником аналогий в инженерном деле и в исследованиях по кибернетике и искусствен ному интеллекту.
К сожалению, начальные этапы, начальные эпизоды возникновения нервной системы от нас скрыты очень прочной завесой. А как важно было бы знать, каким образом и на каком этапе возникла дифференциация клеток, среди которых были первые нервные волокна? Как происходило усложнение функций нервной системы? Здесь возникает, конечно, и целый ряд других вопросов, важных для биологов и физиологов. А кибернетический подход к анализу деятельности нервной системы, т. е. системы управления организмом, ставит, в свою очередь, еще множество других интереснейших проблем.