Наука Плоского Мира II: Земной шар
Шрифт:
Иначе говоря, подход Хайтина сосредоточивает свое внимание на «сжимаемости» сообщений. Если длинное сообщение можно сгенерировать с помощью короткой программы, то лучше переслать эту программу вместо сообщения, сэкономив и время, и деньги. Такая программа «сжимает» сообщение. Когда ваш компьютер преобразует большой графический файл — скажем, фотографию, в JPEG-файл намного меньшего размера, он сжимает информацию в исходном файле одним из стандартных алгоритмов. Это возможно благодаря тому, что фотографии содержат множество шаблонов — например, многократные повторения голубых пикселей, из которых состоит небо. Чем хуже сигнал поддается сжатию, тем больше в нем информации по Хайтину. А для сжатия сигнала нужно описать составляющие
Оба способа измерения информации находят применение в электронных устройствах. Если информация по Шеннону связана со временем, необходимым для передачи сигнала куда-то еще, то информация по Хайтину оценивает возможность применить какой-нибудь хитрый способ сжатия, чтобы затем передать более короткий сигнал. По крайней мере, так бы было, если бы количество этой информации поддавалось расчетам, но одна из особенностей теории Хайтина состоит в том, что вычислить количество алгоритмической информации, заключенной в сообщении, нельзя — и он смог это доказать. Волшебникам такой подвох пришелся бы по нраву.
В общем, понятие «информации» оказалось довольно полезным, но есть один любопытный факт: если сравнить «Быть или не быть» с «РщфтйЗаишВЬхбцл», то количество информации по Шеннону в них одинаково, в то время как информации по Хайтину во втором сообщении больше. Причина этого несоответствия кроется в том, что информация — это совсем не то же самое, что смысл. И это поразительно. Для людей главную ценность сообщения представляет его смысл, а не количество бит, однако математики так и не смогли придумать способ измерения смысла. Во всяком случае, пока.
Итак, мы снова вернулись к историям, то есть сообщениям, которые несут в себе смысл. Мораль состоит в том, что нам не стоит путать истории с «информацией». Эльфы подарили людям истории, но не дали им никакой информации. Более того, люди выдумали такие истории, персонажи которых вообще не существуют в Круглом Мире — например, истории про оборотней. Пожалуй, эти истории могут кое-что рассказать о человеческом воображении, но на этом их информативность заканчивается.
Большинство людей, и в особенности ученых, столкнувшись с новым понятием, испытывают особую радость, если ему можно сопоставить некое число. Все остальное кажется для них слишком туманным, чтобы приносить какую-то пользу. Будучи числом, «информация» вызывает у нас ощущение точности, и мы иногда упускаем из виду ее иллюзорность. Биология и физика, ступив на этот скользкий путь, успели уехать довольно далеко.
С открытием «линейной» структуры молекулы ДНК эволюционная биология пополнилась одной весьма соблазнительной метафорой, описывающей сложность организмов и процесс их эволюции, а именно: информация, необходимая для построения организма, заключена в его геноме. Своим происхождением эта метафора обязана легендарному открытию Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона, установившим, что ДНК любого организма состоит из «кодовых слов», составленных из четырех молекулярных «букв» А, Ц, Т, Г, которые, как вы помните, представляют собой первые буквы в названиях четырех возможных «оснований». Эта структур неизбежно легла в основу метафоры, согласно которой геном содержит в себе информацию о соответствующем организме. И действительно, геном часто называется «носителем всей информации,
Слово «всей» сразу бросается в глаза. Есть бесчисленное множество причин, по которым ДНК развивающегося организма не оказывает на него определяющего влияния. Факторы, влияющие на развитие, но не связанные с геномом, называются «эпигенетическими» и варьируются от едва заметного мечения ДНК до родительской заботы. Сложнее найти слабое место в слове «информация». Конечно же, геном в некотором роде является носителем информации: в настоящее время огромные усилия в международном масштабе прилагаются к тому, чтобы извлечь эту информацию из генома человека и других организмов, включая рис, дрожжи и круглых червей Caenorhabditis elegans. Но обратите внимание на то, как легко мы попадаем в ловушку небрежности, ведь слово «информация» в данном случае подразумевает получение новых сведений человеческим мозгом, а не развивающимся организмом. «Проект человеческого генома» предоставляет информацию не организмам, а нам.
Ущербность этой метафоры приводит к столь же ущербному заключению, будто бы геном объясняет сложность организма с точки зрения количества информации, заключенной в его ДНК-коде. Люди сложны, потому что обладают длинным геномом, который содержит много информации, а круглые черви устроены проще из-за того, что их геном короче. Это соблазнительная идея, но она не соответствует действительности. К примеру, количество шенноновской информации, содержащейся в человеческом геноме, на несколько порядков уступает информации, необходимой для описания нейронных соединений в человеческом мозге. Неужели мы сложнее, чем информация, которая нас описывает? К тому же у некоторых амеб геном намного длиннее, чем у нас — это отбрасывает нас на несколько шагов назад и еще сильнее заставляет усомниться в том, что ДНК — это информация.
Широко распространенное убеждение, согласно которому сложность организма объясняется сложностью его ДНК (хотя это точно не так), основано на двух допущениях, двух научных историях, которые мы рассказываем самим себе. Первая история называется «ДНК — это чертеж» и рассказывает о том, что геном не только контролирует и направляет биологическое развитие, но хранит информацию, необходимую для описания организма. Вторая история называется «ДНК — это сообщение» и посвящена метафоре «Книги Жизни».
Обе истории чрезмерно упрощают прекрасную сложность интерактивной системы. «ДНК — это чертеж» утверждает, что геном — это молекулярная «карта» организма. А «ДНК — это сообщение» говорит нам, что организм способен передавать эту карту следующему поколению путем «отправки» подходящего сообщения.
Обе истории не соответствуют действительности, зато являют собой пример неплохой научной фантастики — или, во всяком случае, плохой, но интересной научной фантастики с хорошими спецэффектами.
Если у «ДНК-сообщения» и правда есть «получатель», то это никак не следующее поколение организмов, которое на момент «отправки» «сообщения» еще даже не существует, а, скорее, рибосома, то есть молекулярный механизм, превращающий цепочки ДНК (ген, кодирующий белок) в белки. Рибосома — ключевая составляющая системы кодирования; она играет роль «адаптера», который заменяет информацию, находящуюся в ДНК, цепочкой аминокислот, образующих белок. Мы говорим о рибосоме в единственном числе, потому что все рибосомы одинаковы, но любая клетка располагает множеством их копий. Представление о ДНК как носителе информации стало практически общепринятым, однако очень немногие считают хранилищем информации рибосому. Теперь мы довольно точно представляем себе структуру рибосом и никакого очевидного носителя информации, похожего на ДНК, в них нет. Рибосома похожа на «неизменную» машину. Так куда же делась информация? Никуда. Просто мы задаем некорректный вопрос.