Семена

Я что-то слышал про квантовую природу нашей реальности, а потому подумал – существует ли возможность непрерывного дробления пространства и времени до бесконечно малых величин, или же всё-таки в какой-то момент в процессе такого дробления наткнёшься на неделимые пространственные и временные интервалы? Вроде как существуют элементарные частицы, и они не состоят из элементов, они именно неделимы. Якобы не существует никакого физического смысла в дроблении таких частиц на меньшие составляющие. И если эта идея верна, то по-настоящему аналоговых процессов не существует, есть только дискретные процессы.

Эта мысль настолько меня взбудоражила, что я решил прогуляться и хорошенько её обдумать. Отец всегда рекомендовал мне прогуливаться для того, чтобы что-то учить или осмысливать. Особенно, если хорошая погода. По его убеждению, такие прогулки особенно хороши летом в парке или лесу, так как по его словам наблюдение зелёного окружения действует на нервную систему благотворно, снижается уровень стресса, мыслительные процессы становятся более эффективными. Я не знаю, что там с зелёным цветом, тут, скорее, имеет место действие кислорода. Так что совет я воспринял и часто так делал во время учёбы.

Я пошёл в сквер, который находился в паре минут ходьбы от нашего дома. Там была скамейка, на которой я обычно сидел и смотрел на деревья. Сегодня день был особенно хорош – всё так же приветливо светило солнце, повсюду распускались цветы. Я дошёл до своей скамейки и с удивлением обнаружил, что куст черёмухи, который растёт рядом с ней, всё ещё цветёт. Это странно, черёмуха должна была отцвести уже как пару недель назад, но этот куст всё ещё цвёл. От него исходил необыкновенный аромат, какой обычно испускает цветущая черёмуха – практически дурманящий, но в то же время тонкий и едва уловимый. Если пытаться внюхиваться в него, то он исчезает, но если отстраниться и не обращать внимания на запах, то он проникает сладким дурманом в твою голову.

Сев на скамейку, я закрыл глаза и начал медитировать на аромат черёмухи. Солнце грело вовсю, шмели и пчёлы жужжали и собирали нектар с цветов, распространявших чудесный запах. Я сидел и наслаждался этим состоянием, впитывая в себя спокойствие момента. Пчёлы продолжали жужжать, и под их мерное жужжание я постепенно начал отключать внутренний диалог…

* * *

Мне приснилось, как пчела, собравшая нектар и пыльцу с цветков черёмухи, летит в свой улей и там передаёт при помощи своего замысловатого танца информацию о местонахождении благоухающего куста другим пчёлам. Но самое удивительное заключается в том, что эта информация не только передаётся от одной пчелы к другой, но и хранится в улье. Улей становится как бы хранилищем информации, а каждая пчела является её незаметным носителем. И это происходит не только с черёмухой, но и с любыми другими растениями, которые посещают пчелы. Все эти запахи, цвета, текстуры, вкусы, они все становятся частью информационного потока, который хранится в улье.

А сами пчёлы летят, залетают в цветы, погружают свои хоботки в сладкую жидкость и высасывают её. Она перемещается по их организму и смешивается внутри с веществами, которые вырабатываются внутри пчёл – ферментами, и это тоже оказывается преобразование информации, так как структура биомолекул меняется в процессе. Пыльца оседает на волосатые брюшки пчёл, и они, перелетая с цветка на цветок, переносят и её, опыляя пестики, и это тоже оказывается переносом информации.

Опыление цветов является информационным процессом не только внешне, но и внутри, так как между внутренними органами растений начинается обмен генетической информацией. Также само растение начинает производить специфические вещества, которые служат для распространения информации о состоянии растения, его росте, а также цветении и опылении. Информационный процесс, казалось бы, замкнутый в себе, на самом деле, является огромным и многоуровневым, связывающим всё в биосфере.

Я увидел, что совершенно так же, как элементарные частицы, атомы и молекулы сочетаются, формируя более сложные структуры, так и живые организмы обмениваются информацией, взаимодействуя между собой. На биологическом уровне это происходит через биохимические реакции и обмен сигнальными веществами. Изменяя уровни рассмотрения, можно находить иные носители информации – энергию, молекулы, организмы и их поведение, сложные системы.

Информация является фундаментальной силой этого мира, а энергия и материя – всего лишь её производные, носители информации. Но информацию необходимо интерпретировать! Неужели я сам, являясь воспринимающей личностью, порождаю течение информации в объективных процессах? Не это ли является проблемой наблюдателя в квантовой механике? Но нужен ли воспринимающий субъект для того, чтобы информация текла и преобразовывалась?

«Нет! В объективных процессах не требуется наблюдатель. В них осуществляется преобразование входной информации в выходную независимо от интерпретации». – Эта мысль молнией проникла в моё сновидение-размышление, разорвав его ткань. Я резко открыл глаза, а потом схватил телефон, включил на нём диктофон и быстро надиктовал все пришедшие ко мне во время медитации мысли. Это было что-то типа озарения, но память о нём неизбежно стиралась, а ясность понимания, только что бывшая полной и яркой, угасала. В такие моменты я всегда срочно записываю все идеи, которые приходят ко мне в голову, чтобы потом можно было вернуться к ним и попытаться в них разобраться. Я прекрасно понимал, что всё это было лишь плодом моего воображения, но в то же время в нём чувствовалась некая глубина, необычность и даже разумность. Кто знает, может быть, это было обращение ко мне от бесконечно древней мудрости ноосферы через цветущую черёмуху и жужжащих пчел? Я не знаю, но этот момент оказался для меня очень ценным, и я решил поделиться им со своими новыми коллегами, которые, возможно, смогут мне помочь разобраться в моих мыслях.

Я побежал домой, скопировал файл с записью своих слов, описывающих медитативные видения, на компьютер, запустил сервис транскрибации, после чего сел за презентацию. Идея фундаментальной первичности информации в любых процессах, в том числе и биологических, овладела мной. Я решил вставить в презентацию эту идею как основу и построить на ней свой доклад.

Сначала я описал несколько фактов, подтверждающих идею фундаментальности информации – например, я нашёл закон об информационной энтропии, который гласит, что информация никогда не исчезает, а только преобразуется. Затем я рассказал о том, как информация переносится в различных биологических системах, например, через ДНК и РНК. Я привёл примеры такого переноса информации в различных организмах: от бактерий до человека.

В заключении я сделал вывод о том, что информация является фундаментальной силой, которая существует во всех объективных процессах, и что её необходимо учитывать при изучении биологии, физики, химии и других наук. Информация не требует наблюдателя для своего образования, преобразования и распространения, она присутствует во всех объектах и явлениях, которые существуют в природе. Понимание этой принципиальной особенности информации может помочь нам в решении многих научных задач и улучшении нашего понимания мира в целом.

Я откинулся на спинку кресла и общим взглядом посмотрел на те тезисы, которые записал. Мне всё понравилось, так что я закинул их своей помощнице – Аурелии. Это была система искусственного интеллекта, которая «жила» вместе со мной с самого моего рождения, поэтому знала всё как обо мне, так и понимала мои мысли и идеи. Я попросил Аурелию подготовить презентацию по тезисам, и она была готова через минут десять, так что я успел налить себе кружку душистого чая. Получившаяся презентация оказалась прекрасной, мне осталось поправить в ней буквально пару слов, после чего я отправил файл Василисе на проверку и оценку.

Через некоторое время Василиса ответила, что ей, конечно, нравится не всё, но она ждёт меня завтра на утренней планёрке с докладом.

* * *

Планёрка оказалась ежедневным утренним сборищем всех сотрудников проектной команды, которое осуществлялось при помощи видеоконференцсвязи. Я был удивлён, но Василиса не придумывала ничего и проводила планёрку прямо в рабочем чате, куда она меня подключила некоторое время назад и где тусовались все сотрудники. Они все подключились в течение пары минут, и Василиса рассказывала о текущих планах, вопросах и проблемах, после чего давала слово каждому сотруднику, который кратко рассказывал про свою зону ответственности. Я отметил для себя, что это довольно интересный метод ведения проекта.

В тот день в конце планёрки, когда все сотрудники уже высказались, Василиса объявила, что я приготовил доклад на тему применения теории информации в генетике, после чего дала мне слово. Конечно, раньше я уже выступал с докладами, да и удалённый способ коммуникаций был для меня не нов, но я всё равно волновался. Я запустил презентацию и показал свой экран коллегам.

Немного запинаясь, я рассказал про свою идею о том, что информация является фундаментальным феноменом нашего мироздания, а потому все процессы можно рассматривать как процессы преобразования информации из входных в выходные данные, после чего привёл примеры такого рассмотрения. Под конец я отметил, что именно это позволяет избавиться от концепции интерпретирующего наблюдателя, поскольку он был бы непреодолимым препятствием для теоретико-информационного описания процессов, происходящих в природе.

Когда я закончил, сразу несколько человек подняли руки, и Василисе пришлось выступить модератором, так как сотрудники проекта спешили выступить и задать мне вопросы. Я был немного огорошен, так как не ожидал такой реакции. Ах, если бы они ещё знали, что все эти идеи пришли ко мне во время медитации в парке, то, наверное, были бы более сдержанны в своих вопросах.

Первым выступил молодой человек по имени Всеволод. Обычно он очень тихо и спокойно докладывал о результатах своей деятельности, и я даже не особо понимал, что он делает на проекте. Он заявил:

– Идея о том, что в основе нашего мироздания находятся процессы преобразования информации, выглядит очень интересной, и её необходимо осмыслить в контексте нашего проекта. Тем не менее, я уверен, что эта идея уже глубоко проработана. Она не выглядит особо научной, так что надо поискать труды философского характера и узнать, что на эту тему думают лучшие умы человечества.

Я смутился. Действительно, нас же в университете учили тому, что свои научные концепции необходимо выстраивать на фундаменте имеющихся достижений. Очень редко, просто крайне редко можно найти какую-то уникальную концепцию, которая не связана с тем, что уже было, но наверняка это окажется какое-нибудь очередное «городское сумасшествие», как выражается мой отец. А я не просмотрел никаких источников, не сделал библиографического поиска, не провёл сравнительного анализа. Просто понадеялся на то, что пришедшая ко мне в голову идея оказалась такой крутой.

Не успел я хоть как-то ответить на этот вопрос, как слово взял другой сотрудник, с которым я пока ещё не был знаком. Он заявил, что многое, о чём я рассказал в своём докладе, очень спорно, причём до крайней степени. К тому же, как он выразился, он вообще не понял, для чего студента-первокурсника попросили занять их время, которого и так мало. Это меня вообще выбило из колеи, и я не нашёлся, что на этот выпад ответить.

Слово взяла Василиса и огорошила меня ещё больше. Она сказала, что я, конечно, сделал очень интересный доклад, и она уверена, что я достаточно глубоко погрузился в проблемную область, чтобы предложить такие интересные идеи для осмысления, однако она просила меня сделать доклад по совершенно иной теме, а именно – теоретико-информационный подход в генетике. А у меня относительно генетики был один слайд, да и то там были какие-то общие рассуждения, которые ещё проверить надо.

Я сидел и не знал, что ответить. У меня было такое ощущение, что я только что провалил экзамен. Василиса закончила планёрку, мессенджер отключил видеоконференцсвязь. Я продолжал сидеть, глядя в пустой экран. Но тут на нём появилась фотография Василисы, которая мне звонила. Я нехотя ответил, и она сразу же сказала:

– Послушай, Данила, ты, наверное, думаешь сейчас, что я на тебя рассердилась? Я поняла это по твоему лицу. Давай так, я – не твой преподаватель в институте, а тем более не учительница в школе. Я не оцениваю твои знания, не ставлю тебе оценку за твой доклад. Ты сделал доклад, мы выслушали и дали тебе обратную связь по нему. Воспринимай это как механизм своей собственной прокачки.

– Да, я понимаю.

– Поначалу это сложно, но я уверена, что у тебя получится. Давай, попробуй завтра сделать пятиминутный доклад именно про генетику. И пока не добавляй в презентацию всякие непроверенные идеи типа той, что ты сегодня выдал.

– Хорошо, я постараюсь сделать всё так, как ты просишь.

Я повалился на диван и начал думать. Получалось, что мои медитативные упражнения не привели ни к чему хорошему. Надо было просто покопаться в источниках, составить презентацию и сделать доклад по более узкой теме. Но, с другой стороны, если бы я не сделал этот доклад, я бы так и не понял, что от меня хотят.

На меня начали накатывать волны прокрастинации. Фактически, Василиса снова дала мне то же самое задание на целый день, и мне надо было за сутки подготовить новый доклад, а так как мне казалось, что я всё уже сделал, то мотивация была практически около нуля. С таким настроением я пошёл на улицу, чтобы пройтись. Я опять дошёл до того куста черёмухи, под которым вдыхал его благоухание, но теперь душистый запах цветов не возбуждал во мне никаких сложных эмоций – всё было подавлено текущим эмоциональным фоном. И это снова навело меня на интересную мысль.

Действительно, ведь прямо сейчас я получаю извне ту же самую информацию в виде запаха черёмухи, как получал вчера, когда медитировал на этом месте. Но при этом мой эмоциональный настрой совершенно иной. Никаких иных входных данных нет – также светит яркое солнце, также жужжат пчёлы, всё практически то же самое, так что и мои выходные реакции должны быть практически такими же, но они совершенно другие. И тут меня осенило – у меня же есть память, которая воздействует на процесс переработки входа в выход как некоторый «внутренний» параметр, дополнительные входные данные. Именно моя память влияет на текущее восприятие, меняя выходные реакции и вмешиваясь в процесс переработки входной информации.

А что такое память в этом конкретном случае? Это те мысли, которые роятся прямо сейчас у меня в голове, основанные на размышлениях о том, что было некоторое время назад. Мысли – это содержимое моего мозга, та информация, которая содержится в нём прямо сейчас. Другими словами, это текущее информационное наполнение мозга, его состояние.

Вот оно – состояние. На процесс переработки входной информации в выходную также может влиять внутреннее состояние того, что перерабатывает вход в выход. Моё настроение начало улучшаться, так как эта идея вновь показалась мне оригинальной и интересной для осмысления. Я тут же вернулся домой и полез в источники смотреть, что и как уже придумано по этому поводу. Задание Василисы вылетело у меня из головы.

* * *

Ближе к вечеру ко мне заглянул отец. Он с ходу заявил:

– Я посмотрел твоё выступление на планёрке. Очень достойно.

– Да? Ты смеёшься? Мне показалось, что меня все раскритиковали, а Василиса вообще заявила, что я не выполнил поставленной задачи. А теперь у меня не получается вникнуть в суть её требований, так как я снова углубился в изучение информационного подхода в основе мироздания.

– Хм. Не много ли на себя берёшь? Мироздание… А ну-ка расскажи, что ты там ещё придумал?

Я пересказал отцу свои мысли относительно состояния системы, перерабатывающей входные данные в выходные, которые пришли ко мне во время прогулки, и которые я обогатил к этому времени данными, которые нашёл в интернете. Отец сидел и слушал меня с закрытыми глазами. Когда я закончил, он резко встал и сказал:

– Поздравляю тебя. Если ты всё это придумал сам, то ты только что воспроизвёл суть кибернетического подхода к познанию окружающей действительности. Вам же в ваших университетах не преподавали кибернетику?

– Нет, но я прямо сегодня читал про неё.

– Ну, собственно, ничего нового ты не придумал. Извини меня, но всё это уже известно более ста лет. Однако мне нравится ход твоих мыслей. Похоже, что ты на верном пути при погружении в проект. А почему ты думаешь, что на планёрке тебя раскритиковали?

– Они же говорили, что я доложил какую-то псевдонаучную ерунду, которая очень спорна.

– Знаешь, эффект Даннинга-Крюгера – он такой. Каждый, кто мнит себя экспертом, часто не в силах осмыслить, насколько корректны его знания, так как для этого ему банально не хватает знаний. Не обращай внимания. Я тебе говорю, что ты на верном пути. По крайней мере, так мне говорит моя научная интуиция.

– Спасибо, пап. Подскажи, что мне делать с докладом, который просит Василиса?

– Ты должен сделать его. А поэтому пока отложи свои кибернетические изыскания и погрузись именно в ту тему, которая тебе дана. Что там нужно? Теоретико-информационная точка зрения на генетику? Ну так посмотри, как кодируется информация в генах, как она преобразуется, как она используется, при этом рекомендую тебе рассмотреть разные уровни – от молекулярного до уровня всего организма.

– Выглядит довольно сложно.

– Это только выглядит. Мне кажется, что ты за эти пару дней успел достаточно прокачаться, чтобы быстро всё осмыслить и сделать нормальный доклад.

Отец ушёл, а я открыл новый файл для написания тезисов и задумался…

Глава 3

Подсказки отца подействовали. Я довольно быстро накидал тезисы нового доклада, и у меня получился десяток слайдов. Действительно, оказалось всё не так сложно, как я боялся. Нет, конечно, если закапываться в тему, то можно сделать презентацию и с парой сотен слайдов, так как тема поистине безгранична. Но я ограничился только самыми поверхностными тезисами о том, как применяется теория информации в генетике и вообще в биоинформатике.

Всё оказалось одновременно и довольно тривиально, но в то же время очень интересно. Итак, генетическая информация потому и называется «информацией», так как в молекулах ДНК закодированы инструкции о том, как производить белки. Эта кодировка достаточно проста – используется всего лишь четыре буквы: А, Г, Т и Ц.

ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота, огромная молекула, которая содержится в каждой клетке организма. В ядре каждой клетки содержится две копии ДНК, свёрнутые в так называемые хромосомы. Хромосомы – это Х-образные биомолекулярные комплексы, даже видимые в оптический микроскоп. У каждого вида живых существ используется свой набор хромосом, и, например, у человека таких хромосом 23 пары. Пары именно потому, что ДНК хранится в ядрах клеток в двух экземплярах.

ДНК состоит из нуклеотидов, если говорить очень упрощённо. Нуклеотиды – это и есть те самые четыре буквы генетического кода. Буква «А» обозначает аденин, буква «Г» – гуанин, буква «Т» – тимин и буква «Ц» – цитозин (или при помощи букв латинского алфавита – A, G, T и C). Аденин, гуанин, тимин и цитозин – это четыре нуклеотида, из которых состоит ДНК всех живых существ на планете, а также некоторых вирусов.

И вот тут как раз проявляется теоретико-информационный подход к генетике. Вместо того чтобы размышлять о ДНК, как о гигантской биомолекуле, состоящей из нуклеотидов, сцеплённых друг с другом в двойную спираль, имеет смысл абстрагироваться от этого и записывать последовательность нуклеотидов в виде букв генетического кода, которых всего лишь четыре. Геном человека состоит из двух цепочек ДНК, в каждой из которых примерно три миллиарда нуклеотидов, то есть это три миллиарда букв А, Г, Т или Ц, записанных друг за другом. Если предположить, что на одной странице формата А4 примерно 45 строк, в каждой из которых около 85 букв, то на странице умещается 3825 букв, а это значит, что весь геном человека можно уместить на 784 313 страницах убористого текста. Не так уж и много – всего лишь полторы тысячи книг, которые умещаются в небольшой библиотеке.

Но это всё – всего лишь самый первый уровень кодирования. Оказывается, что есть второй уровень, на котором в расчёт берутся три подряд идущих нуклеотида – так называемые «триплеты», и значение имеет комбинация букв в каждом триплете. Если на первом уровне существует 4 типа нуклеотидов, то на втором уровне есть 64 разных тройки нуклеотидов. Почему 64? Всё просто – на первом месте в тройке может быть любой из четырёх нуклеотидов, на втором – тоже любой из четырёх, и на третьем тоже любой из четырёх, а это значит, что для получения общего числа различных комбинаций троек нужно 4 умножить на 4 и потом ещё раз умножить на 4, то есть возвести 4 в куб, а это как раз будет 64.

Так вот второй уровень кодирования тройками нуклеотидов определяет, как строятся белки. Каждая тройка нуклеотидов определяет аминокислотный остаток, который добавляется к полипептидной цепочке при построении белка. Белки как раз и формируются из таких цепочек. Но тут интерес вызывает то, что в построении белков участвуют всего лишь 20 аминокислот, а разных вариантов троек нуклеотидов – 64. Оказывается, что некоторым аминокислотам соответствует несколько вариантов таких троек.

Я подумал, что это такой способ резервирования, поддержанный естественным отбором. Так вышло, что у подавляющего большинства живых организмов на Земле и всех вирусов белки состоят из одного и того же крайне ограниченного множества аминокислот, но каждая аминокислота кодируется несколькими вариантами триплетов – троек нуклеотидов. Я вспомнил, как отец однажды мне рассказывал про то, как инженеры используют принципы резервирования при конструировании надёжных систем из ненадёжных компонентов. Мне показалось, что и здесь в генетике используется нечто подобное.

На третьем уровне всё оказалось намного сложнее. Многие белковые молекулы оказались этакими механизмами, которые взаимодействуют с другими более мелкими молекулами – примерно как ключ с замком. Белок – это замок со скважиной, а ключ – это то, что называется сигнальной молекулой. Она подходит в скважину белка, а сама скважина называется рецепторным сайтом или просто рецептором. Фишка в том, что когда сигнальная молекула присоединяется к рецептору белка, белковая молекула изменяет свою трёхмерную конфигурацию, то есть то, как она свёрнута в пространстве. Это действительно можно представить как ключ и замок – если вставить ключ в замок и повернуть его, то из замка вылезет язычок. Ну в любом случае трёхмерная форма замка так или иначе изменится.

На биологическом языке это всё выглядит более строго: сигнальная молекула лиганда присоединяется к рецепторному сайту белка, в результате чего меняется трёхмерная конфигурация последнего, и тем самым реализуется функциональная особенность белковой молекулы. А вот на языке теории информации и кибернетики то же самое явление выражается совсем другим способом. Действительно, здесь имеет место информационный процесс, в котором на вход подаются две молекулы – сигнальная и белковая – и они соединяются в белковый комплекс, выполняя при этом определённую функцию с её результатом, после чего разъединяются, то есть на выходе имеются те же молекулы, а также результат выполнения функции белка. При этом у самой этой функции также есть входные и выходные молекулы. Например, для ферментов входными и выходными биомолекулами являются ингредиенты тех биохимических реакций, которые ускоряются соответствующими ферментами.

Далее я обнаружил четвёрый уровень – это был уровень отдельных клеток. Как оказалось, клетки тоже обмениваются информацией, и делают они это при помощи механизмов третьего уровня. Действительно, в мембрану клетки встроено огромное количество белковых молекул, многие из которых являются рецепторами различных сигналов, которые, как оказалось, также являются молекулами – это различного рода гормоны, нейромедиаторы, интерфероны и другие подобные молекулы. Все их можно опять же объединить под названием «сигнальных молекул». И в этом случае процесс передачи информации описывался простой кибернетической формулой – клетка является механизмом преобразования информации, на вход которому через рецепторы на поверхности поступают сигнальные молекулы от других клеток, информация передаётся внутрь клетки при помощи изменения конфигурации рецепторных белков, внутри происходят биохимические процессы, в результате которых клетка меняет своё состояние и при необходимости испускает другие сигнальные молекулы вовне в качестве выходной информации.