Информация как основа жизни

Корогодин В. И.

Заметим, что в основе всех трех вариантов динамики информации, связанных с ее попаданием в новые экологические ниши и их последующим освоением, лежит присущее любой информации свойство полипотентности. Принцип поризма срабатывает там, где, благодаря изменчивости информации, возникают ее варианты, как благоприятствующие заселению ею данной экологической ниши, так и создающие возможность освоения экологических ниш большей размерности, т. е. подъема на более высокие ярусы жизни. Араморфозы, представляющие собой результат реализации поризмов на уровне операторов, могут сохраняться на протяжении ряда переходов информационных систем на все более высокие ярусы жизни (см., напр., [12].)

Таким образом, монотонное повышение эффективности информации (до определенного предела) характерно для адаптивного типа ее динамики. Для других типов динамики, а именно, идиоадаптивного, регрессивного

и прогрессивного, характерна циклическая изменчивость значения А, когда уменьшение А, часто сопутствующее переходу информации из одного информационного поля в другие, сменяется его повышением, затем – опять снижением и т. д.[5] При этом идиоадаптивный тип динамики сопровождается колебаниями величины В около некоторого постоянного значения, регрессивный – уменьшением величины В, а прогрессивный, напротив, увеличением В.

Точки бифуркации и принцип поризма

Пусть некоторая система движется (развивается) по некоторой траектории, причем закономерности этого движения таковы, что траектория имеет одну или несколько точек X₁ достигнув которых наша система с равными вероятностями может перейти в одну из следующих точек Х₂, уже жестко определяющих последующий ход ее (системы) развития. Такие точки X₁ называются "точками бифуркации" [13]. Этот феномен исключает возможность предсказать по предшествовавшей траектории направление движения системы после точки бифуркации. Ситуация еще больше усложняется, если общая траектория движения системы имеет не только разветвляющийся (охватывающий все возможности), но и сетчатый характер, т. е. включает в себя не только дивергенцию, но и конвергенцию. Тогда исчезает возможность не только предсказать будущее системы, зная ее настоящее и прошлое, но также возможность воссоздать прошлое, зная настоящее. "Древо" эволюции превращается в "мангровые заросли" [14].

Роль бифуркаций в эволюции хорошо показана в работе Б. И. Сарапульцева и С. А. Гераськина [15]. Примеры конвергентной эволюции, а также еще более яркие примеры слияния в одну кривую нескольких траекторий, берущих начало из разных, весьма удаленных, ветвей древа жизни, и называемые симбиотической эволюцией, в изобилии имеются в различных работах по таксономии (см., напр., [16]) и в монографии Л. Маргелис [17].

Можно думать, что все три типа траекторий – дивергентная, конвергентная и сетеподобная – присущи динамике любой информации – генетической, поведенческой и, конечно, логической. Тем большее значение приобретает вопрос о природе ситуаций, определяющих возможность как бифуркационных состояний, так и состояний, допускающих симбиотический тип динамики информации, всегда имитирующий араморфозы, а поэтому также относящийся к поризмам.

Бифуркации имеют место, когда система становится неустойчивой и начинается поиск другого состояния[6]. В нашем контексте бифуркации наступают, когда популяции информационных систем находятся в критическом состоянии, например, из-за перенаселенности их места обитания или из-за избыточного мутационного давления, и при этом имеется несколько возможностей выхода из создавшегося кризиса путем переходов в еще свободные экологические ниши такого же, или более высокого, или, напротив, более низкого яруса жизни. Чтобы выйти из состояния бифуркации, популяция должна содержать мутанты в достаточном количестве, чтобы могли реализоваться все возможные варианты выхода из кризиса, неважно, какой ценой – ценой ли упрощения или усложнения или, напротив, при сохранении уровня их организации. В отличие от этого, симбиотический вариант динамики информации, как и любой другой вариант поризма, реализуется скорее всего вне кризисных ситуаций, как одно из возможных решений ординарных задач, а именно как решение, открывающее новый путь идиоадаптивного развития на новом, более высоком, ярусе жизни.

Таким образом, бифуркации и поризмы не противостоят, а дополняют друг друга, причем для информационных систем, находящихся в разных фазах своего развития, вероятности осуществления бифуркаций или поризмов могут существенно различаться. В своем развитии информационные системы, начинающие осваивать новые экологические ниши, обычно проходят четыре фазы. Первая – это адаптационная фаза, когда численность популяций еще невелика, "жизненного пространства" достаточно и залогом успеха служит лишь скорость размножения. В этой фазе подхватываются и суммируются все мелкие семантические новшества, облегчающие или ускоряющие процесс самовоспроизведения

информационных систем. Затем для наиболее преуспевающих в этом отношении представителей молодой популяции наступает фаза логарифмического роста, когда численность популяции непрерывно возрастает, стремясь к своему пределу. Непрерывно растущие популяции обычно весьма однородны по их информационным характеристикам. Наконец, при некоторой "плотности населения" популяция стабилизируется. Такая фаза стабильности может наступить на уровне численности, вполне приемлемой для длительного сохранения динамического равновесия, а может наступить и при состоянии "перенаселенности" – и тогда стабильность непродолжительна и быстро сменяется фазой деградации популяции. Фаза стабильности и фаза деградации наиболее благоприятны для осуществления бифуркаций. Поризмы же, как события крайне редкие, – по-видимому, более характерны для второй и третьей фаз.

Биологическая иерархия и возникновение биосферы

Итак, в силу причин, рассмотренных выше, автогенез информации должен неизбежно приводить к иерархии информационных систем. Движущих сил здесь две: побочные продукты (которые, накапливаясь в низлежащих экологических нишах, постепенно формируют потенциальные экологические ниши все большей размерности) и изменчивость информации (порождающая информационные системы, способные такие ниши разрабатывать). На уровне биологической организации жизни – это изменчивость генетической, а позже – и поведенческой информации, проявляющаяся в изменениях ее количества и семантики. Результатом было формирование биологической иерархии и возникновение биосферы – тонкого слоя живого вещества, охватывающего нашу планету и производящего постоянную работу по "биологическому круговороту веществ" [18].

Подчеркнем два обстоятельства, игравших здесь важную, если не решающую роль. Первое – это пространственная ограниченность экологических ниш и биосферы в целом [19]. Второе – постоянное действие принципа отбора [20]. Оба эти обстоятельства действовали совместно. Действительно, еще А. С. Серебровский [21] отмечал, что если бы жизненное пространство было однородным и безграничным, то самые простые статистические соображения приводят к выводу, что никакой конкуренции между его обитателями (за источники субстрата и энергию, за территорию и пр.) не могло бы возникнуть, и с течением времени относительное возрастание численности было бы функцией только скорости размножения: чем быстрее размножались бы те или иные организмы или вновь возникающие варианты, тем большее распространение они бы получали. А так как скорость размножения, как правило, тем выше, чем проще организована самовоспроизводящаяся система, то следствием такой "эволюции" в безграничной однородной экологической нише было бы общее упрощение, деградация жизни. К этому можно добавить еще один аргумент. В безграничном жизненном пространстве не могли бы накапливаться побочные продукты жизнедеятельности его обитателей, – и потенциальные экологические ниши больших размерностей просто не могли бы формироваться. С другой стороны, первичные зоны обитания не могли бы быть и слишком ограниченными – тогда, несмотря на быстрое формирование новых экологических ниш, просто не успевала бы срабатывать наследственная изменчивость, чтобы породить их потенциальных обитателей. Впрочем, к этому вопросу мы еще вернемся.

Таким образом, иерархическое строение биосферы явилось следствием четырех объективных обстоятельств: ограниченности объемов реальных экологических ниш; накопления в них побочных продуктов жизнедеятельности их обитателей; изменчивости генетической информации и давления естественного отбора, проявляющегося в форме конкуренции за самые разнообразные жизненно необходимые факторы среды обитания.

Прогрессивное развитие информации. Факторы, его обусловливающие.

Сам факт иерархичности строения биосферы означает, что все вновь возникающие экологические ниши верхних ярусов жизни неизменно заселялись информационными системами, кодируемыми все большим количеством информации. Рассмотрим условия, этому благоприятствующие.

В главе 5 мы фактически уже подошли к формулированию таких условий. В соответствии с интуитивным представлением о "биологическом прогрессе" прогрессивным мы назвали такое направление развития, в ходе которого происходит увеличение количества информации, кодирующей информационные системы, при сохранении максимального значения ее эффективности. Очевидно, что утверждение это можно распространять на все виды информации, а не только на информацию генетическую.