|
Рене Декарт и говорил — определите значение слов,
и избавитесь от половины проблем
1. Три уровня масштабов информационной системы
2. Информационная «троица» А-Г-Ф в биологическом мире
3. Трехуровневая информационная система социумов
В чем отличие социального ИП-Ра от биологического?
Примеры переноса генома социума через узкое «бутылочное горлышко»
Что такое «фенотип социума»?
4. А-Г-Ф в кибер-мире
«Геномы» техносферы
5. Общее сопоставление особенностей трех информационных миров
6. Языки человеческие и языки кибернетические
7. Специфические свойства ИП на всех трех уровнях
8. Может ли кибер-мир претендовать на «звание» живого мира?
Понятие информации до сих пор является неясным, и поэтому его общепринятое определение отсутствует. В Интернете можно найти обзор, в котором пишется о сотнях разных определений информации. И все они претендуют на истинность. Данный цикл — очередная попытка внести ясность в эту очень сложную тему. В этом цикле статьей мы покажем, что именно использование методологии выстраивания вдоль иерархической оси Вселенной (М-оси),описанная в книге «Масштабная гармония Вселенной» [http://www.trinitas.ru/rus/doc/0401/d01/04010002.htm] помогает разобраться с понятием информации.
В первой статье «Информационные процессы во Вселенной. Часть I. Что такое информация» [http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001g/00164283.htm] было дано развернутое обоснование понятия информации и приведена краткая формулировка этого термина. И показано, что информация — это искусственная модель действительности, создаваемая для осуществления информационного процесса (ИП). ИП выполняет роль стимулятора эволюции жизни во всех ее проявлениях (рис. 1).
Рис. 1. «Матрешка информационных процессов
Во второй статье «Информационные процессы во Вселенной. Часть II. Информация и энергия» [
http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001g/00164297.htm] было показано вселенское значение информации при её сопоставлении с понятием энергии. Было показано, что информационные и энергетические процессы занимают в параметрическом пространстве «масштаб-сложность» принципиально разные области.В данной статье мы рассмотрим троичную иерархическую структуру любой информационной системы на примерах биологического, социального и кибернетического миров.
1. Три уровня масштабов информационной системы
Важнейшей задачей любой живой системы является ее самовоспроизводство, ибо живые сущие смертны. Воспроизводство новых живых сущих — наиболее сложный информационный процесс, при котором вся базисная информация передается от одного живого сущего к другому. За миллиарды лет эволюции биологического мира этот важный вид ИП был отработан до совершенства и представляет собой наряду с творческим ИП наиболее интересные информационные явления. Все остальные разновидности ИП, например, обмен сигналами, обучение и т.п. можно рассматривать как упрощенные по отношению к размножению разновидности ИП. Будем обозначать размножение как разновидность ИП, как информационный процесс размножения — ИП-Ра.
Для полного воспроизводства информации в мире многоклеточных организмов существует три основных масштабных уровня (А-Г-Ф), на каждом из которых реализуется та или иная задача ИП-Ра это:
1) уровень записи, это основания ДНК и триплеты — алфавит, А;
2) уровень хранения генетического пакета информации (набор хромосом в ядре клетки — геном, Г);
3) уровень внешнего воспроизводства информации об объекте (внешний вид живого существа — фенотип, Ф).
С учетом того, что эта троичная иерархичная структура присуща всем без исключения живым сущим, ее можно изобразить в виде универсальной схемы на М-оси (рис. 2).
Рис. 2. Универсальная схема трехуровневой информационной (А-Г-Ф)-системы для любой формы жизни во Вселенной. Уровень «фенотип» здесь обозначен более общим термином «облик»
Первые два нижних уровня служат для внутренних целей организма, они позволяют ему сохранять свою сущность и транслировать себя в потомстве. Третий (наружный) уровень служит для взаимодействия живой сущности с другими живыми сущностями, например, для общения. Формально только первые два уровня (А и Г) можно отнести к ИП-Ра. Ведь на внешнем уровне (Ф) осуществляется оперативный обмен информацией, который напрямую не связан с размножением. Однако если вдуматься, то и Ф-уровень играет важную роль в размножении. Во-первых, выбор партнера для размножения осуществляется именно на этом внешнем, фенотипическом уровне, а, во-вторых, у биологов появляются гипотезы, что внешнее поведение живого существа так или иначе изменяет его геном, что соответственно сказывается впоследствии на потомстве. Этот вопрос пока еще остается темой споров, поэтому мы его оставим в стороне.
Все три уровня А-Г-Ф мы и относим к комплексной иерархической системе ИП-Ра.
Рассмотрим координаты трех уровней на М-оси на шкале логарифмов размеров (см. рис.2). Для всех без исключения организмов уровень записи генетической информации (А) один — это масштаб пар оснований ДНК, нанометры (10-7см или –7)2.
Уровень хранения пакета генетической информации в ядре клетки (Г) для всех животных почти не зависит от их собственных размеров, это диапазон размеров от 10 до 100 мкм, среднее значение близко к 50 мкм (–2,5)3. Таким образом, пары оснований ДНК (-7) отстоят от ядра, в котором хранится геном, на М-оси на примерно 5 порядков (рис. 3).
Рис. 3. Геном сосредоточен в ядре клетки и содержит полный набор генетического материала, необходимого для воспроизводства одноклеточного организма, а ядро половой клетки — многоклеточного организма.
Этот второй уровень масштабов, уровень генома зависит, очевидно, от необходимости все гены помещать в минимальный объем. Геном в ядре — это минимально допустимая для всех многоклеточных область пространства, в которой умещается вся генетическая информация. И этот механизм записи генома достался многоклеточным в наследство от ядерных клеток мира одноклеточных. Поэтому если чисто формально попытаться представить себе способ хранения генома в более компактном виде, то ничего другого придумать не удастся. Здесь природа действует в соответствии с общим для Вселенной принципом минимума4 [1].
Вернемся к трем масштабным уровням информации А-Г-Ф и рассмотрим ее в других «информационных мирах». Рассмотрим их схожесть в биологической, социальной и кибернетической информационных системах.
Нижний уровень (А) — масштаб знаков. В биосфере это основания и триплеты ДНК и РНК, в кибер-мире это ячейки в компьютерах с размерами в десятки нанометров, в социальном мире это буквы текста.
Средний уровень (Г) — масштаб пакета информации для передачи его в пространстве-времени, образно говоря при «размножении». Например, генетическая информация передается пакетами размером в 10…50 микрон (набор хромосом внутри ядра клетки — геном), текстовая информация передается в книгах, компьютерная — на «флешках».
Верхний уровень — информационный облик самого живого существа. Этот уровень используется для непосредственного взаимодействия с другими живыми сущими при близком визуальном контакте и включает самые разные размеры — от клеточных до гигантских (у слонов и китов, например). Для текстовой информации — это обложка книги, ее оформление, для технических средств — форма и дизайн автомобиля, например.
Главный вывод, который можно сделать, рассматривая ИП-Ра, заключается в том, что этот процесс свойственен только живым сущностям Вселенной (см. первую статью цикла). Ни камни, ни атомы, ни другие косные и неживые тела не создают информации, не передают ее другим объектам и не участвуют в высшей форме информационного процесса — в размножении. Да, все физические объекты обмениваются импульсами разного вида, но это обычные обменные энергетические и массовые процессы.
Рассмотрим трехуровневую информационную систему в трех различных информационных мирах: биологическом, социальном и кибернетическом более подробно. Тот факт, что социальный и кибернетический миры являются отдельными мирами, хотя сопрягаются с миром человека, подробным образом был рассмотрен в предыдущих работах автора [2,3,4].
1 Статья написана на основе главы из книги автора «Пропорциональная Вселенная», опубликованной ранее на этом же сайте:
http://www.trinitas.ru/rus/doc/0209/004a/02091050.htm2 Здесь и далее цифры будут обозначать степень десятки в значении размеров в сантиметрах. Так, например — 7 это 10-7 см.
3
Для одноклеточных пакеты (геномы) имеют разные уровни масштабов: для эукариотов –2,5, для бактерий –4, для вирусов –6.4
Важность этих принципов мы рассмотрим дальше.