Информация как основа жизни - В. Корогодин

Таким образом, полная реализация информации может представлять собой лишь ряд последовательных шагов, т. е. построение ряда промежуточных операторов, так, чтобы лишь последний окончательно выявил ее семантику, совершив, наконец, заключительное действие, целью которого, как мы помним, является воспроизведение информации, относящейся к данной информационной системе (см. главу 2).

А. Н. Колмогоров в своих эссе об алгоритмическом определении информации [1] разделяет собственно информацию о некотором объекте и программу построения этого объекта по данной информации. По-видимому, информацию, и притом любую, всегда достаточно рассматривать как некоторую программу или как руководство к действию, которые, однако, никогда не могут быть исчерпывающе полными. Реализация таких программ всегда предполагает нечто, предопределяемое особенностями самого реализующего устройства, и вопрос о том, насколько по такой программе можно априори воссоздать оператор в его окончательном виде, всегда остается открытым. Не это ли имел в виду А. Н. Колмогоров, говоря о недискурсивности функций, представляющих собой такие программы? Тогда максимально-компактной записью информации можно называть минимальную длину программы (из всех возможных), допускающей построение оператора.

Здесь возникает интересный вопрос о соотношении сложности и специфики самого оператора, его описания и программы для его построения. Подробнее эти вопросы будут рассматриваться ниже.

Мы должны здесь подчеркнуть две стороны процесса построения оператора на основании данной информации, завершающегося возникновением оператора для осуществления целенаправленного действия. Первое – этот процесс требует притока вещества и энергии. Второе – ошибки копирования, о которых мы говорили выше, будут отражаться в построении промежуточных операторов в качестве "мутаций" или "флуктуации". Эффективность или жизнеспособность конечного продукта будет зависеть от этих промежуточных операторов, которые являются, таким образом, материалом для дарвиновского отбора.

Ощущение порочного круга – реализация информации через реализующее устройство, построение которого также требует информации, – отражает не тавтологичность наших рассуждений, а тот объективный факт, что никакой информации вне связи с информационными системами не существует и существовать не может. Любая же реальная информационная система возникла в ходе преемственности, развилась из ранее существовавших, а не спонтанно. Это приводит к простому выводу, что возникнуть информация могла лишь в единстве с ее информационной системой, в максимально простом из возможных ее вариантов. Только дальнейшее развитие такой системы, с вычленением отдельных блоков (или устройств), представляло собой реализацию потенций, заложенных (или, точнее, скрытых) в этой прародительской информационной системе.

Мы уже говорили, что любой оператор, от считывающего и реализующего устройства до всей информационной системы в целом, можно рассматривать как машину, призванную осуществлять то или иное целенаправленное действие. Теория таких машин кратко изложена Л. А. Блюменфельдом [8], и повторять ее нет надобности. Здесь же нас интересуют лишь самые общие характеристики операторов и особенности их связи со свойствами кодирующей их информации.

Чтобы в дальнейшем не возникало недоразумений, следует, пожалуй, еще раз подчеркнуть, что оператор – это любой объект, возникновение которого возможно только на основе предшествующей информации. Таким образом, к классу операторов мы должны относить и молекулы белка, и рибосомы, и всю совокупность негенетических компонентов клеток, и всех живых организмов, и все, что изготавливают эти организмы для поддержания своего воспроизведения, а также любой объект человеческих технологий и весь технологический комплекс в целом. Построение любого оператора всегда и неизбежно, как мы видели, предшествует воспроизведению кодирующей его информации и необходимо для осуществления этого воспроизведения, хотя обратное заключение не обязательно верно (действительно, информация IА может кодировать оператор, обеспечивающий воспроизведение информации IА + IВ + IС + ...). Поэтому любой оператор может быть отнесен к системам обеспечения воспроизведения информации. Таким образом, любой оператор всегда выполняет две функции: осуществление целенаправленного действия, для чего он непосредственно предназначен, и обеспечение воспроизведения кодирующей его информации, что может либо полностью совпадать с первой функцией, либо быть весьма опосредованной, отдаленной, но все равно строго обязательной целью его деятельности.

Однако, каким бы ни был оператор и сколь бы опосредованной ни была его связь с достижением конечной цели, его всегда можно охарактеризовать в трех аспектах: сложностью его организации, спецификой строения и коэффициентом его полезного действия. Рассмотрим последовательно эти три характеристики.

Сложность организации операторов, как и любых других объектов, можно задавать несколькими способами, в соответствии с чем и меры сложности могут быть разными.

Действительно, сложность организации любого объекта можно, по-видимому, выразить числом знаков (напр., бинарного кода), требующихся для описания этого объекта; числом и разнообразием составляющих данный объект элементов; числом "шагов" (операций), требующихся для построения этого объекта из исходного сырья, и т. п. И хотя каждый из таких подходов к выражению сложности объекта требует своего ограничения (т. е. до какого уровня следует доводить детализацию), причем условность здесь неизбежна, очевидно, что все эти способы связаны друг с другом так, что при возрастании любой избранной меры сложности будут возрастать значения и других.

Если в качестве меры сложности объекта использовать число знаков бинарного кода (т. е. биты), требующихся для его описания (на избранном уровне организации), а в качестве меры количества кодирующей его информации – число знаков бинарного кода, задающих программу его построения (на этом же уровне организации), то мы получим возможность сравнивать их друг с другом.

У А. Н. Колмогорова [1] существует высказывание, что с увеличением сложности объекта и, следовательно, числа битов, требующихся для полного его описания, количество информации, кодирующей построение этого объекта, будет так возрастать, что в конце концов, при достаточно большой сложности объекта, полностью совпадет с его описанием. Так ли это? Если программу построения объекта задавать, следуя дихотомическому принципу, то количество информации, кодирующей объект, будет возрастать как логарифм его сложности, т. е. будет все более отставать от степени его сложности. Можно, по-видимому, доказать утверждение, сформулированное выше, что сложность объектов возрастает быстрее, чем количество кодирующей их информации, например, как его степенная функция. Тогда разрыв между числом битов, описывающих объект, и числом битов, задающих программу его построения, с увеличением сложности объекта будет только возрастать.

Увеличение сложности объекта с увеличением количества кодирующей его информации означает, что в общем случае при этом увеличивается число составляющих его деталей, усложняется их взаиморасположение, возрастают энергозатраты как на построение такого объекта, так и на обеспечение его функционирования. В случае операторов – а мы уже условились, что все без исключения объекты, возникающие при участии информации, можно считать операторами, - это утверждение справедливо, конечно, лишь по отношению к тем ситуациям и целям, для которых эффективность соответствуюей информации больше нуля.

Таким образом, мы приходим к выводу, что сложность строения операторов всегда увеличивается так же или быстрее, как и количество кодирующей их информации. Это означает одновременное увеличение энергозатрат как на изготовление, так и на обеспечение функционирования этих операторов.

Семантику информации мы определили выше как ту ее особенность, которая обусловливает специфику кодируемого ею оператора. Из-за условности любой информации очевидно, что понятие "семантика" имеет смысл лишь по отношению к данной информационной системе, или, точнее, данному реализующему устройству этой системы. Под "спецификой" оператора имеютя в виду особенности слагающих его компонентов и характер связей между ними, что, в конечном счете, и определяет успешность участия оператора в осуществлении того или иного целенаправленного действия. Следовательно, именно семантика информации определяет ту специфику оператора, благодаря которой вероятность успешного достижения цели, а следовательно, и ценность данной информации, имеет то или иное распределение на множестве пар "ситуация-цель" (см. глава 2). Способы выражения как специфики оператора, так и ценности информации оказываются идентичными.