Полная версия
Информационная феноменология жизни. Часть I: Внутриклеточные информационные отношения
Даниил Платонов, Иван Платонов
Информационная феноменология жизни. Часть I: Внутриклеточные информационные отношения
Некоторые ассоциации вместо введения
Науки о духе должны, исходя от наиболее общих понятий учения о методе и испытывая их на своих особых объектах, дойти до определенных приемов и принципов в своей области, совершенно так же как это сделали в свое время науки естественные. Не тем мы окажемся истинными учениками великих естественнонаучных мыслителей, что перенесем найденные ими методы в нашу область, а тем, что наше познание применится к природе нашего предмета и что мы по отношению к нему будем поступать так, как они по отношению к своему. Natura parendo vincitur[1]. Первейшим отличием наук о духе от естественных наук служит то, что в последних факты выступают извне, при посредстве чувств, как единичные феномены, между тем как для наук о духе они непосредственно выступают изнутри, как реальность и как некоторая живая связь.
Вильгельм ДильтейВсе, что достойно того,
И дважды сказать не постыдно.
ЭмпедоклЖизнь – понятие, которое является предметом пристального внимания человечества на протяжении всей его истории. Как много по этому вопросу суждений! Но один из важнейших, на наш взгляд, аспектов – это единство и противоречие «души» и «тела». Вряд ли есть в мире человек, который не задумывался бы об этом. Естественно мы не берем на себя смелость сказать, что на этот вопрос существует в настоящее время исчерпывающий ответ. Но в середине XX столетия человечество создало электронные вычислительные машины (компьютеры), развитие которых своеобразно высветило аспект единства и противоречия технико-физической реализации компьютеров (hardware) и их программного обеспечения (software). В обоих случаях мы сталкиваемся с материальной и нематериальной субстанциями. Нет ли здесь аналогии? Вопрос заманчивый и, не делая поспешных выводов, мы пытаемся порассуждать на эту тему.
Имея определенный опыт работы с вычислительной техникой и информационно-вычислительными системами, мы предлагаем некоторые гипотезы аналогий информационных феноменологических аспектов развития живой природы и компьютерных систем. К сожалению мы не владеем аппаратом (методом), позволяющим формально и безапелляционно доказать приемлемость той или иной гипотезы. Именно поэтому мы представляем нашу работу фактически в виде очерков[2]. Приводимые качественные рассуждения, на наш взгляд, позволят отойти от ряда сложившихся стереотипов и стимулировать процессы познания живого мира в несколько ином ракурсе. Тщим себя надеждой, что это может послужить некоторым подходом к гармонизации развития процессов информатизации, охвативших весь мир. К такому суждению нас подталкивает вся история развития науки. Именно качественная смена парадигмы позволяла в различных отраслях науки выходить на новые рубежи знаний. Мы были бы счастливы, если бы наши гипотезы, даже путем их отрицания, способствовали бы этому.
Термин феноменология[3] используется нами в его первоначальном, естественном значении без прямого соотнесения его с философской интерпретацией И.Канта, Ф.Брентано и феноменологического философского направления школ Э.Гуссерля, К.Твардовского, Ж.-П.Сартра и др.
И все же, нужно отметить, что влияние этих школ в определенной степени повлияло на авторов в выборе подхода исследований. По крайней мере, нам представляется ассоциация с позицией Э.Гуссерля: «как таковая, феноменология начинается с редукции внешнего мира». Это, так сказать, первый узловой момент гуссерлевской феноменологии. В соответствии с ней демонстрация необходимости редукции внешнего мира, так называемое "трансцендентальное epoche", осуществляется посредством анализа естественной установки и характеристики субъективности с позиций интенциональной природы сознания. Его декларация, что «…дедуктивная теоретизация в феноменологии исключена», сразу же дополняется продолжением этой фразы: «но косвенные заключения в ней прямо не запрещены; поскольку, однако, выводы феноменологии должны быть дескриптивными, чисто приспособленными к имманентной сфере, то умозаключения и всякого рода лишенные наглядной зримости приемы обладают в феноменологии лишь методическим значением, то есть они должны вести нас навстречу тому, что должно превратить в данность движущееся следом прямое созерцание сущности».
Развитие современной фундаментальной и прикладной науки, возможно благодаря прагматической доминанте, в основном ориентировано на построение адекватной онтологической интерпретации возрастающего уровня научного познания. Онтология[4] – раздел философии, в котором рассматриваются всеобщие основы и принципы бытия, его структура и закономерности. На наш взгляд, онтологическая парадигма, в свою очередь, ориентированная в основном на экстенсиональные свойства (связанные с объемом понятий и истинностным значением этих суждений), преднамеренно ограничена в возможностях представления интенсиональных (связанных с содержанием понятий и смыслом этих суждений) свойств в интерпретации научного знания. Отдавая должное значимости онтологической парадигмы, приходится констатировать указанную ее ограниченность особенно на современном этапе из-за мощного пресса информатизации, оперирующей в значительной степени с нематериальными субстанциями не только в сфере науки, но и в структуре всего бытия человеческого общества.
Рассмотрение процессов информатизации (не только на современном этапе, но и на протяжении всей истории существования жизни на земле) как симбиоза категорий материальных объектов и нематериальных представлений о них вынуждает, на наш взгляд, обратиться к феноменологической парадигме с целью попытки выявления содержания и сущности трансформаций в ходе эволюции форм такого симбиоза. Феноменологическая парадигма ориентируется нами на представление некоторой совокупности объектов и порождаемых ими отношений как явления, выделяющегося из всего многообразия состояний природы.
Естественно эти представления нельзя оторвать от наших субъективных ощущений. Чтобы приблизить читателя к эмоциональному состоянию авторов, которое и вызвало попытку создания очерков, мы посчитали целесообразным вначале напомнить некоторые современные научные положения которые, на наш взгляд, способны инициировать несколько по-новому взгляд на окружающую нас жизнь. К тому же эти сведения в определенной степени отражают, пусть не формально, но все же, некоторый методологический базис, на который опираются авторы в своих рассуждениях.
Ранее уже упоминалось о некоторых философских школах, но более значимы для авторов были результаты, так или иначе связанные с информационными системами. Рассматриваемые в очерках явления, по крайней мере, методологически в значительной степени переплетаются с понятиями система и системный подход. Основоположниками современной интерпретации этих понятий, которые получили широкое распространение в различных исследованиях живой и неживой природы, а также в теории различных искусственных систем можно считать группу Л.Берталанфи, которая в 30-х годах ХХ столетия предложила методологию комплексного анализа явлений на основе формальных моделей поведения систем.
Среди многих новых идей системного подхода при исследовании сложных природных явлений все большую значимость приобретает понятие фрактала, введенное в начале второй половины ХХ столетия франко-американским математиком Б.Мандельбротом из Исследовательского центра им. Томаса Уотсона (Thomas J. Watson Research Center) при IBM (International Business Machines, США). Современная математика обнаружила проявление фрактальных множеств в решениях весьма многих задач.
Другим направлением, в котором получены результаты, на наш взгляд оправдывающие саму постановку представляемых рассуждений, является синергетика. Исследования в этой области позволяют найти направления выведения из ареала «высшего промысла», например, такие вопросы, как антропный принцип и корреспондирующиеся с этими взглядами обще методологические подходы к эволюции живой природы.
И, наконец, достижения информатики и вычислительной техники, которые на глазах преобразуют наш мир, являясь, возможно, основой эры ноосферы на Земле.
Попробуем кратко представить некоторые результаты указанных научных направлений не в строгой их научно-обоснованной формальной интерпретации, а в некоторой совокупности ассоциаций, обусловленных авторским эмоциональным восприятием.
Подход к формированию феноменологической модели системы.
Рассмотрение, в преддверии дальнейших исследований, вопросов, связанных с построением системной модели, кажется авторам целесообразным в целях показа подходов к методологии, на основе которой происходят дальнейшие рассуждения.
Попытки строгого определения понятия системы до сих пор не принесли желаемых результатов, что, на наш взгляд, подчеркивает фундаментальность этого свойства организации в природе вместе с другими фундаментальными атрибутами нашего представления о ней. С другой стороны, это, по-видимому, связано и с тем, что для каждого направления исследований, в определенной мере, необходима собственная интерпретация представления системы.
При построении и анализе систем обычно выделяют два аспекта: внешнее представление системы, связанное с увязкой ее с окружающей средой (будем называть такое представление трансцендентным), и внутреннее (имманентное) представление о содержании системы. В связи с этим одним из возможных подходов, по крайней мере, для первого качественного приближения, может явиться феноменологический анализ, парадигмой которого являются два аспекта: взаимоотображение системы и среды и их межграничные отношения.
Можно отметить общую тенденцию включения влияния внесистемных объектов непосредственно в модель системы на определенных этапах ее исследования. Например: внешний интерпретатор для прагматического анализа семиотических систем (А.Черч); измеритель для систем квантовой физики, приводящий к принципу неопределенности Гейзенберга; показатели эффективности в структуре метасистемы для сложных технократических структур (Д.Конторов, Ю.Голубев-Новожилов) и ряд других известных подходов, которые устраняют, либо регламентируют неопределенности сугубо имманентного описания систем. Более того, даже в классической постановке теории динамических систем жестко оговаривается представление внешней среды, например, в виде множества допустимых входных воздействий, выходным отображением и направленностью времени. В отношении информационных систем, например, академик Академии Криптографии РФ профессор С. П.Расторгуев подчеркивает: «Весь жизненный путь информационной системы, способной к обучению[5], неразрывно связан с определением себя относительно отношений к окружающим субъектам и объектам, а также (иногда) к самой себе».
Возможно, одним из наиболее сильных формальных оснований дуализма представления системы трансцендентными и имманентными аспектами является теорема К. Гёделя «О неполноте». В своей статье, содержащей доказательство теоремы о неполноте, К. Гёдель замечает: «Это обстоятельство не связано с какой-либо специфической природой этих систем, напротив, оно имеет силу для очень широкого класса формальных систем, к которым, в частности, принадлежат все системы, получающиеся из упомянутых двух посредством присоединения к ним конечного числа аксиом, если только это присоединение не приводит к тому, что доказуемым становиться какое-либо ложное предложение»[6]. В этом смысле любые модели, включая построенные на феноменологической основе, по своей формальной сути полностью совпадают с упомянутыми К.Гёделем классом формальных системам, вследствие чего на них обоснованно распространяется тезис о неполноте представления на основе лишь имманентных аспектов.
Формирование взаимоотображений системы и среды связано, в первую очередь, с определением границы системы. Нетривиальность этой процедуры определяется во многом неопределенностью самого фундаментального понятия «система». Например, в классическом определении динамической системы ее атрибутом является множество допустимых входных воздействий, но ведь это атрибут внешней среды. Точно так же понятие границы системы размывается при попытке ее определения через понятие эффективности, что приводит к необходимости рассмотрения структуры метасистемы, которая, в свою очередь, порождает следующий цикл неопределенности.
В реальных условиях можно считать, что имеется некоторое идентифицирующее свойство, позволяющее выделять систему S из окружающей среды. Назовем это свойство границей системы. Сейчас речь не идет о самом правиле выбора этого свойства. Главное, что такое свойство является фундаментальным феноменологическим атрибутом системы. По-видимому, здесь проявляются некоторые аналогии эксклюзивности понятий фундаментальных абстрактных категорий, к которым, несомненно, относится и понятие «система». Некоторая близость проблемы дефиниции в этом случае, на наш взгляд, возможно, наблюдается с развитием такого фундаментального понятия математики, как множество в некоторый новый уровень абстракции, представленной в математической «Теории категорий».
Приведем в этом плане некоторые выдержки из замечательного учебника «Основы теории категорий» отечественных математиков М.Цаленко, и Е.Шульгейфера из Московского государственного университета. «Характерной чертой современной математики является изучение математических объектов вместе с отображениями этих объектов друг в друга, согласованными со структурой объектов: теория множеств немыслима без отображения множеств, топология немыслима без непрерывных отображений, алгебра немыслима без гомоморфизмов алгебраических систем и т.д. Обычно объекты образуют категорию[7]… В то время как Теория множеств имеет дело с объектами, называемыми классами, для которых определено бинарное отношение принадлежности 
В нашем рассмотрении оставим в стороне вопросы полноты определения понятия «система». Остановимся лишь на введенном понятии границы системы. Такая стратификация порождает два указанных традиционных системных подхода, отражающих внутренний (имманентный – Im) и внешний (трансцендентный – Tr) аспекты представления системы.
Внешнее, прагматическое восприятие системы трансцендентным наблюдателем обычно связывается с возможностями ее взаимовлияния с внешней средой. В информационных системах такое представление ассоциируется с проблемной областью функционирования системы. Обозначим такое представление системы STT (чисто трансцендентный взгляд). В какой-то степени одной из интерпретаций такого представления системы является понятие «черного ящика», при котором внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а внутреннее устройство и процессы, протекающие в системе, неизвестны.
Реальное воплощение системных возможностей осуществляется на основе представления и реализацией трансцендентным наблюдателем перечня конкретных процедур, обеспечивающих согласованность процессов, протекающих во внешней среде, непосредственно с элементами системы. Это, как бы взгляд из внешней среды сквозь границу системы с целью реализации необходимого взаимодействия. Обозначим такое представление системы STI (взгляд трансцендентного наблюдателя сквозь границу системы). Такое представление можно соотнести с понятием архитектуры.
Непосредственная морфология и структура системы со спецификацией ее объектов и их отношений определяет ее внутреннее (имманентное) содержание. Обозначим это представление SII. Достаточно часто интерпретация этого представления связывается с понятием структуры системы. Здесь возможно просматривается ассоциация с математическим понятием структуры как частично упорядоченного множества. Одним из видов интерпретации такого представления системы является понятие «белого ящика», при котором наблюдателю полностью доступно описание внутреннего устройства и процессов, протекающих в системе.
«Самоощущение» системы по отношению её жизни в окружающей среде представляет собой как бы взгляд изнутри системы сквозь ее границу на внешний мир. Обозначим эту форму представления системы SIT. Интерпретация этого представления может быть весьма различна даже для одной конкретной системы, но обычно для реальных систем она тем или иным способом связана с «жизнеобеспечением» (в частности, энерго– или ресурсообеспечением) системы и с проблемами «экологической совместимости» функционирования системы в окружающей среде. Это естественно для любых открытых систем, жизнедеятельность которых по каким-либо показателям обеспечивается или поддерживается за счет привлечения внешних ресурсов окружающей среды. Для искусственных систем, особенно для организационно и общественно значимых, в частности в бизнесе, это представление в значительной степени ассоциируется с понятием и представлением «миссии» системы. Целью этого класса систем является не только и не столько обеспечение существования и жизнеспособности системы, а активное воздействие на окружающую среду, которое определяется именно миссией этих систем. Именно императив миссианства является предпосылкой и основой создания, формирования и организации их жизнедеятельности.
Таким образом, совокупность композиций имманентного и трансцендентного аспектов порождает феноменологическое многообразие модели представления систем: S={STT; STI; SII;SIT}.
Феноменологическое многообразие модели представления системы на основе композиции представлений внешнего (трансцендентного) и внутреннего (имманентного) наблюдателей. STT – модель внешнего, прагматического восприятия системы трансцендентным наблюдателем (модель «черного ящика»). SII. – непосредственная морфология системы со спецификацией ее объектов и их отношений, определяющая ее внутреннее (имманентное) содержание. Достаточно часто интерпретация этого представления связывается с понятием структуры системы (модель «белого ящика»). STI – взгляд из внешней среды сквозь границу системы с целью реализации необходимого взаимодействия (ассоциируется с архитектурой системы). SIT – «самоощущение» системы по отношению её жизни в окружающей среде, представляющее собой как бы взгляд – модель, изнутри системы сквозь ее границу на внешний мир.
Отметим, что приведенная стратификация феноменологической модели систем отражает лишь «скелет» системных отношений. Содержательное наполнение каждой формы представления системы основывается на конкретных факторах, связанных, как с вопросами воплощения системы, так и с целью создания модели. Действительно, какую-либо конкретную систему (не абстрактную, т.к. любая абстракция это уже, по сути дела, некоторая модель) невозможно представить во всей ее полноте некоторой ограниченной конкретно-содержательной моделью. Любая модель отражает лишь отдельные стороны системы, выбранные принципиально для этого процесса моделирования. Именно поэтому конкретное наполнение рассмотренных форм представления системы определяется целью моделирования, исходя из которой, создаются необходимые абстракции.
Это можно проиллюстрировать на примере классической модели простой открытой системы, рассмотренной Л.Берталанфи.
Интерпретация модели простой системы Л.Берталанфи в представлениях феноменологической модели. Компонент А вводится в систему и превращается в результате обратимой реакции в В; одновременно с этим путем необратимой реакции происходит катаболизация и полученный продукт С в конечном счете выводится из системы. К1, К2 – константы ввода и вывода; k1, k2, k3 – константы реакции. Данная модель в общих чертах соответствует, например, протеиновому обмену в живом организме, где А – аминокислоты, В – протеины, С – продукты физиологического выделения.
Кажущийся концептуально созерцательный характер феноменологической модели системы в ряде случаев может быть доведен до аналитического применения. Возможности этого, например, возникают, когда введенные компоненты феноменологического многообразия конкретной системы можно представить с помощью математического понятия «категория». Обаятельность такого представления связана с тем, что в отличие от математической модели теории множеств, в теории категорий аксиоматически задаются представления о классах объектов и морфизмов, отражающих отношения между объектами. Это перекликается с представлением мира в ипостасях материальной части и некоторого нематериального (например, информационного) описания отношений элементов материальной структуры. Примеры такого представления систем активно рассматриваются отечественными исследователями, некоторый спектр которых, например, приведен в дважды переиздававшейся монографии Л. Т. Кузина: «Основы кибернетики».
Некоторый феноменологический анализ систем
Как подчеркивал английский математик П. Т.Джонстон, одной из принципиальных особенностей теории категорий является то, что она принимает “морфизм” (отношения между объектами), как первичное понятие на одном уровне с понятием “объект”. При несомненном различии философского и математического определения категорий, в методологическом отношении обращает на себя внимание тот факт, что сам по себе принцип категориального представления о предмете познания предопределяет много общего, развиваемого в теории познания, понимания механизмов формирования этого представления. Формирование категориального феноменологического представления системы, как и в теории познания, осуществляется одновременно с формированием категории представления системы субъектом, при этом для фиксированного феноменологического представления все необходимые свойства системы оказываются однозначно определенными категорией представления.
Интересным свойством формализации «условий жизни» системы в рамках феноменологического описания является присутствие в ней потенциальных возможностей исследования эволюции и коэволюции систем в условиях имманентной и трансцендентной изменчивости. Для живых систем это связано с процессами онто– и филогенеза. Для искусственных систем это ассоциируется с процессами, которые в последнее время связываются с понятием «стратегии up grade», определяющий реальные процессы реструктуризации системы в её жизненном цикле. Достаточно часто можно наблюдать ситуации, при которых реструктуризация какого-либо уровня феноменологической стратификации системы может приводить к катастрофической развязке, т.е. к реальной или формальной гибели системы, а может и не приводить к такой ситуации. Вследствие этого, не смотря на внутренние или внешние причины возникновения реструктуризации каких-либо системных уровней, возможно обеспечение продолжения существования системы. Например, распространение видов может сопровождаться реструктуризацией трансцендентного уровня, но за счет мобилизации внутренних потенций имманентного уровня обеспечивается жизнеспособность вида в новых условиях.
Другим примером является имманентная реструктуризация. И в этом случае возможны варианты, когда потенциальные возможности внешних слоев феноменологической стратификации системы обеспечивают условия ее жизни. Это – возникновение нового вида. Хотелось бы отметить, что тезис реструктуризации порой более естественен, на наш взгляд, чем концепция эмерджентности – спонтанного создания качественно новых системных образований. Ни история развития искусственных систем, ни представления об эволюции живого мира не дают нам в явном виде таких феноменов именно с точки зрения спонтанности возникновения нового качества. В реальных условиях явление эмерджетности – скачкообразного появления нового качества, обычно является следствием реализации вполне легитимных ситуаций на основе избыточных потенциальных возможностей каждого феноменологического уровня системы. Можно, пожалуй, в этом смысле отметить, что реструктуризация – это представление о содержательной стороне преобразования имманентных аспектов, в то время как эмерджетность суть трансформации трансцендентных представлений.