Информация как основа жизни

Корогодин В. И.

Надежностью среды обитания будем называть ее способность сохранять характеристические значения продуктивности и кондиционирующей мощности o при приближении скорости расходования ресурсов и скорости поступления побочных продуктов к o (т. е. при dR/ dt® и dw/dt ® o).

Действительно, можно представить себе, что значения и o по мере возрастания dR/ dt и dw/dt могут: не изменяться, возрастать или уменьшаться. Во всех трех случаях, однако, должны существовать такие предельные значения и o, определяемые соотношениями (20)

и

которые

мы и будем называть характеристическими. Заметим, что 0 и o0, вообще говоря, могут зависеть от разных случайных ситуаций, не связанных непосредственно с работой информационных систем, но чем надежнее среда обитания s, тем меньше будет выражена такая зависимость.

Очевидно, что надежность среды обитания обусловливается особенностями функционирования ее компонентов. Проблема эта будет еще рассматриваться ниже. Сейчас лишь заметим, что в самом общем случае надежность тем выше, чем из большего числа компонентов эта среда слагается. Чем больше размерность среды обитания, тем стабильнее она должна функционировать и в качестве продуцента, и в качестве кондиционера, в том числе и при увеличении нагрузок на эти функции.

Заметим, что хотя продуктивность и кондиционирующая мощность обеспечиваются в среде обитания как бы независимо друг от друга, обе эти функции связаны между собой через ее (среды) надежность. Подавление кондиционирующей мощности, уменьшая надежность среды обитания, будет, как правило, приводить к уменьшению ее продуктивности. Поэтому все три фундаментальных параметра среды обитания – ее продуктивность, кондиционирующая мощность и надежность тесно связаны между собой и имеют тем большие значения, чем больше многокомпонентность (или размерность) этой среды. Величина же надежности среды обитания определяет, в конечном счете, ту максимально-допустимую нагрузку на ее продуктивность и кондиционирующую мощность, которую эта среда может выдержать, не претерпевая необратимых трансформаций.

Побочный продукт и его воздействие на среду обитания

Из сказанного выше как будто следует вывод, что на "производство" побочного продукта w расходуется ( I - r_z) доля ресурсов, требующихся для осуществления целенаправленного действия, и (I - КПД_Q) энергии, для этого используемой. Однако это лишь нижняя оценка затрат, идущих на выработку w. Если учесть, что конечной целью деятельности любой информационной системы является воспроизводство кодирующей ее информации, то окажется, что "полезно используемые" ресурсы, в том числе источники энергии, почти целиком расходуются на производство неинформационных компонентов таких систем, т. е. слагающих их операторов и физических носителей информации, а не на информацию как таковую, – ведь информация нематериальна, и для ее воспроизводства никаких вещественных или энергетических затрат не требуется. Но любой материальный объект обречен на гибель; эта судьба ожидает и все операторы, и включающие их информационные системы. Погибая и разрушаясь, они также "загрязняют" среду, в которой ранее функционировали, чужеродными для нее компонентами.

Таким образом, воспроизводство, тем более расширенное, информации, осуществляемое информационными системами (реальными воплощениями универсального автомата фон Неймана) в среде их обитания сопровождается накоплением в этой среде чужеродных ей элементов двух типов – побочных продуктов w целенаправленного действия и "отработанных" операторов Q. Если на выработку w расходуется (1 - a) R, а на выработку Q - aR, то очевидно, что в ходе осуществления информационных циклов все ресурсы R, черпаемые информационными системами из внешней среды, возвращаются в нее же в трансформированном виде, и кондиционирующая мощность среды должна быть направлена на "дезактивацию" не только w, но и Q.

Итак, по отношению к среде обитания целенаправленная деятельность разрабатывающих ее информационных систем выражается в переработке некоторых исходных ее компонентов (названных нами ресурсами R) в новые, чуждые ей продукты – физические тела и химические соединения, поступающие в нее во все возрастающих количествах. На это идут все черпаемые из внешней среды ресурсы. Коэффициент полезного использования ресурсов а и коэффициент полезного действия операторов КПД_Q

определяют лишь соотношение разных компонентов в продуктах трансформации R, но не валовое их количество. Процесс этот предъявляет к среде обитания два требования: усиление функции продуктивности для компенсации убыли R и усиление кондиционирующей функции для элиминации или трансформации чужеродных ей компонентов. По мере деятельности информационных систем напряженность этих функций должна все более возрастать, а так как ни один процесс в природе не может осуществляться с абсолютной точностью, то трансформация среды обитания (под влиянием деятельности информационных систем) в направлении обеднения ресурсами R и накопления новых компонентов (за счет поступающих в нее w и Q) столь же неизбежна, сколь неизбежно само течение времени. Кондиционирующая и продуктивная "деятельность" этой среды может лишь затормозить, но не полностью предотвратить этот процесс.

КПД целенаправленного действия. Объективные и субъективные аспекты.

Если допустить, что скорость переработки ресурсов R каждым данным оператором Q, постоянна, то отсюда следует, что коэффициент его полезного действия определяет не только соотношение "неопределенных" и "определенных" компонентов в загрязняемости внешней среды, но и скорость завершения каждого цикла целенаправленного действия, т. е. скорость достижения цели. Чем выше КПД_Q, тем четче работает оператор, меньше загрязняя среду обитания "неопределенными" отходами и быстрее завершая каждый цикл целенаправленного действия, т. е. воспроизводя свою копию и кодирующую ее информацию. Таким образом, величина КПД_Q оказывается тесно связанной с величиной собственного времени Q. Если же учесть, что среди неконтролируемых отходов вполне могут быть и такие, которые, накапливаясь в среде обитания, могут выступать как помехи по отношению к оператору, то связь между величиной КПД_Q со скоростью и эффективностью (т. е. величиной Р) достижения цели становится еще более явственной. Таковы основные объективные аспекты КПД целенаправленного действия.

Но величина КПД_Q, как мы помним, отражает особенности структуры оператора, так сказать, степень его "нацеленности" на выполнение именно данного целенаправленного действия в данной среде обитания. Чем жестче подчинена его структура (а следовательно, и характер деятельности) задаче достижения данной цели, тем слаженнее работают его составные части, тем меньше совершает он ненужных или неэффективных операций, тем экономнее использует источники сырья и энергии. Уменьшение КПД_Q, как правило, отражает меньшую "целеустремленность" в его работе, меньшую скоординированность в деятельности отдельных компонентов, возрастание числа сбоев, непродуктивных затрат и т. п., а также рост частоты различных поломок, что, в конечном счете, увеличивает скорость изнашиваемости и гибели самого оператора.

Не правда ли, эта картина очень напоминает симптомо-комплекс ускоренной деградации человека, утратившего "цель жизни", например, преждевременно "выставленного на пенсию" или убедившегося в бессмысленности ранее увлекавшей его деятельности? Этот феномен хорошо известен в физиологии еще со времени И. М. Сеченова [10] и А. А. Ухтомского [11]. Общность субъективных аспектов КПД целенаправленного действия для самых разных объектов, способных такие действия совершать, далеко не случайна.

Принципы функционирования информационных систем

Сказанное выше позволяет сформулировать два фундаментальных принципа функционирования любой информационной системы в любых подходящих для этого обстоятельствах. Эти принципы можно задать в форме неравенств (21):

Иными словами, для того, чтобы какой-либо оператор (или информационная система в целом) мог успешно функционировать в некоторой среде обитания, ни его потребность в ресурсах, ни скорость наработки побочных продуктов не должны достигать продуктивности и кондиционирующей мощности этой среды.