Информация как основа жизни

Корогодин В. И.

Площадь, ограниченную кривой А (В) в системе координат А,В, и будем называть "информационным полем" для данной пары Z и s. Независимо от специфики Z и s, кривые А (В) всегда имеют максимум, – т. е. для любого информационного поля всегда может существовать хотя бы одна информация, кодирующая оператор с максимально-возможным для данной пары Z и s значением КПДQ.

Каждой экологической нише соответствует свое информационное поле. Очевидно, что информация, попадая в новое, еще не освоенное информационное поле, может располагаться в самых разных его точках, но не вне его пределов. Очевидно также, что в основе динамики информации должен лежать процесс ее миграции (блуждания) в пределах информационного поля, порождаемый присущей ей изменчивостью и направляемый критерием значимости. Очевидно, наконец, что "движущей силой" этой динамики в любом информационном поле будет служить "стремление" достигнуть точки,

соответствующей экстремуму кривой А (В).

Этот процесс можно описать статистической моделью, в которой вероятность удвоения информации (или, точнее, информационной системы) будет пропорциональна степени приближения ее к точке экстремума, даже при постоянстве вероятности ее гибели в разных участках информационного поля. Конкретные механизмы, здесь работающие, могут быть самыми разными.

Иерархия экологических ниш

Элементарные экологические ниши, по определению, состоят только из абиогенных компонентов и обладают минимальными из возможных размерностями. Их обитатели – элементарные организмы – занимают 1-й ярус жизни. Количество кодирующей их генетической информации не может быть ниже некоторого минимального значения, определяемого размерностью их экологических ниш, которая может варьировать, по-видимому, в ограниченных пределах. Возможна, конечно, ситуация, когда какой-либо организм может обитать в нескольких разных экологических нишах, – но он все равно остается на 1-м ярусе жизни, просто его экологическая ниша имеет мозаичное строение, а количество генетической информации будет превышать то, которое достаточно для освоения отдельных экологических ниш.

Дело, однако, изменяется, когда мы переходим ко 2-му ярусу жизни. Экологические ниши 2-го яруса, как мы помним, включают биогенные компоненты, продуцируемые обитателями одной или нескольких элементарных экологических ниш. Следовательно, экологические ниши 2-го яруса как бы включают в себя одну или несколько экологических ниш 1-го яруса, возвышаясь над ними. Размерность таких ниш возрастает по сравнению с размерностью ниш 1-го яруса. Это предъявляет новые требования к количеству генетической информации у тех объектов, которые могут оказаться способными эти ниши осваивать.

Это же относится и к экологическим нишам всех последующих ярусов жизни. Чем выше иерархическое положение этих ниш, чем большее число ниш низлежащих ярусов они в себя включают, тем большей будет их размерность, и, следовательно, тем больше информации требуется для кодирования информационных систем, способных такие ниши разрабатывать. Иерархическое строение экологических ниш, таким образом, – лишь предпосылка к многоярусности древа жизни. Но такое строение экологических ниш предъявляют к их обитателям одно строгое требование: переход с более низких ярусов на более высокие должен сопровождаться возрастанием количества информации, кодирующей эти организмы.

В терминах информационных полей сказанное выше будет выражаться в том, что с увеличением размерности экологических ниш должно возрастать количество информации, способной обладать максимальной эффективностью в том или ином информационном поле, этим нишам соответствующем. Количество такой оптимальной информации для обитателей все более высоких ярусов жизни может только возрастать.

Последнее высказывание можно сформулировать и по-другому. Действительно, можно утверждать, что с увеличением количества информации размерность пространства режимов, обеспечивающего ее успешную редупликацию, должна возрастать. Попробуем обосновать это утверждение на мысленном примере динамики информации, попадающей в разные информационные поля.

Динамика информации в разных информационных полях: конвергенция и дивергенция, деградация, идиоадаптация и араморфозы

Пусть дано некоторое информационное поле 1 с оптимальным количеством информации В1. Пусть разные точки этого информационного поля заняты информационными системами, кодируемыми информацией с разными значениями В. Пусть эти информационные системы могут размножаться в данном информационном поле со скоростями, пропорциональными А, и в ходе размножения изменяться благодаря изменчивости кодирующей их информации. Такая изменчивость может затрагивать как количество информации В, так и ее семантику, сказываясь во втором случае на ценности С этой информации в данном информационном поле. Введем еще две характеристики информационных систем – скорость их размножения V_P, которая может быть выше, а может быть и ниже скорости их гибели V_r.

Нетрудно показать, что с течением времени, при прочих равных условиях, характер заселенности разных участков информационного поля будет изменяться (рис. 4). Хотя изменчивость информационных систем не направлена и, в силу своей случайности, может приводить к их попаданию в любую точку информационного

поля, те из них, у которых величина В больше или меньше, чем В_opt, согласно соотношению V_P/V_r – окажутся обреченными на прозябание или гибель, а основная масса обитателей информационного поля будет все более с течением времени, сосредоточиваться в зоне его экстремума (где В В_орt), приближаясь к максимальному значению величины А₁=_А1^max. Налицо конвергентная эволюция информационных систем – их эволюция в направлении оптимального количества информации B_opt и единой семантики, обеспечивающей приближение значений С к величине С₁=А₁В₁.

Рис. 4. Схема миграции информации по информационным полям разных размерностей. Пояснения в тексте.

Допустим теперь, что информационные системы, блуждающие в информационном поле 1, могут выходить за его пределы и попадать в соседние информационные поля типа 2 (с В₂ B₁), и типа 3 (с В₃ < B₁) и типа 4 (с В₄ > B₁). Во всех этих трех ситуациях дальнейшая трансформация их будет подчиняться тем же закономерностям, что и в рассмотренном выше случае (критерием значимости везде остается А), но результаты этих трансформаций окажутся различными. В случаях 2 в каждом из таких информационных полей будут формироваться системы, кодируемые информацией с близкими значениями В, но различающиеся по семантике; в случаях 3 также будет складываться целое семейство информационных систем с различной семантикой, но близкими значениями В₃ < В_1:2. В случаях 4 характеристическое значение количества информации для таких семейств будет В₄ > В_1:2 > В₃ (см. рис. 4).

Рассмотренные ситуации могут служить примерами разных вариантов дивергентной эволюции информационных систем. Но результаты дивергенции во всех трех случаях будут принципиально различаться. В случаях 1 и 2 налицо идиоадаптивный характер дивергенции: оставаясь на одном и том же ярусе жизни (или, что то же самое, на одном и том же уровне организации, о чем свидетельствуют близкие значения В₁ В₂), информационные системы просто "расползаются" по ближайшим экологическим нишам одного и того же яруса, постепенно ими овладевая. В случае 3 динамика информации хотя и носит дивергентный характер, но приводит к уменьшению характеристических значений В, что свидетельствует об упрощении организации соответствующих информационных систем, связанном с переходом к существованию в экологических нишах меньших размеров и, следовательно, занимающих более низкие ярусы древа жизни. Наконец в случаях 4 результатом динамики информации будет увеличение характеристических значений В по сравнению с исходными, что свидетельствует о повышении уровня организации информационных систем, и необходимо им для успешного освоения экологических ниш большей размерности, занимающих более высокое положение в жизненной иерархии по сравнению с предыдущими ситуациями.

Таким образом, адаптивный характер изменчивости генетической информации, осуществляющейся в одном и том же информационном поле (или в одной и той же экологической нише), всегда имеет конвергентный характер, направленный в сторону увеличения ее эффективности А, что может сопровождаться как уменьшением, так и увеличением ее количества, – в обоих случаях в сторону В. Идио-адаптивная изменчивость может происходить только в разных информационных полях, соответствующих экологическим нишам близких размерностей, размещенных на одном и том же ярусе жизни. В этом случае сближение значений В будет сопровождаться все возрастающим семантическим разнообразием эволюционирующей информации. Деградационный, или регрессивный, тип эволюция информации приобретает тогда, когда кодируемые ею информационные системы должны адаптироваться к экологическим нишам меньшей, чем исходная, размерности и когда повышение эффективности информации А неизбежно сопровождается уменьшением ее количества В. Наконец, характер динамики информации, связанной с увеличением как А, так и В, обусловливаемый необходимостью адаптироваться к экологическим нишам большей, чем исходная, размерности, можно называть прогрессивной эволюцией.