1.1. Информация и материя

Наряду с возрастанием роли и востребованности информации в нашей жизни, разгосударствлением общественной и частной жизни и формированием гражданского общества происходит одновременное переосмысление понятия "информация", ее основных видов и свойств, а также отношений, связанных с ней.

В гносеологическом отношении, исследуя объект как систему, т.

В современной отечественной философии под материей понимается "объективная реальность, существующая вне и независимо от человеческого сознания и отражаемая им".- Материя субстанциональна (охватывает бесконечное множество реально существующих объектов и систем мира, является субстанциональной основой всевозможных свойств и форм движения), ей присуща всеобщность (существует в бесчисленном множестве конкретных форм, различных объектов и систем), абсолютна (несотворима и неуничтожима, вечна во времени и бесконечна в пространстве,

неразрывно связана с движением, способна к неугасающему саморазвитию), что с точки зрения философского материализма характеризует материальное единство мира. Сознание согласно диалектическому материализму выступает как высшая форма отражения материального, является свойством (атрибутом) материи.-

Среди неисчерпаемого многообразия свойств материи современная наука выделяет и такое свойство, как упорядоченная системная организация, что проявляется в следующих основных формах материи:

- системы неживой природы (элементарные частицы и поля, атомы, молекулы, макроскопические тела, космические системы); -

биологические системы (биосфера - от микроорганизмов до человека); -

социальные системы (общество).

Рассмотрим подробнее отличия между этими системами и какова роль информации в такой системной организации материи.

Общепризнанным ныне считается, что путь к познанию жизни лежит в выявлении закономерностей биологической организации, ее возникновения и эволюции.

расчленяя систему до молекулярных составляющих и изучая физико-химическую природу их свойств; сторонники целостного подхода утверждают, что свойства элементарных составляющих любой живой системы обусловлены спецификой ее организации, которую можно выявить системным методом - изучая свойства и поведение живых систем как единого целого.

Следует отметить, что это различие воззрений по поводу сущности жизни, отличия живой материи от неживой природы зародилось еще на заре развития науки.- Родоначальник первого - теории "твердых атомов" Демокрит утверждал, что мир состоит из мельчайших частиц - атомов, которым по природе присуще движение, не зависящее от внешних сил. Возникновение всего многообразия

тел природы обусловлено различием составляющих их атомов по форме и величине. Родоначальник второго направления Аристотель считал, что сущность жизни связана с качеством, имеющим определенную природу, а не с количеством, природа которого неопределенна. Причину возникновения жизни, целенаправленности ее развития и целостности живых объектов - несводимости их свойств к сумме свойств их элементов - он усматривал в нематериальном внеорганизменном факторе: энтелехии. Эта методологическая проблема, которая не находит окончательного решения уже третье тысячелетие, нашла свое отражение и в развитии теории информации.

В первые двадцать лег после создания теории информации (начало положила статья К. Шеннона "Математическая теория связи", 1948) ее применение в биологии представлялось поистине универсальным. С позиций этой теории исследователи подходили к расшифровке генетического кода и принципов регуляции синтеза белков, к количественной оценке упорядоченности самых различных биологических структур, к расчетам количества информации, характеризующей организацию клеток и организмов и т.

к обескураживающему результату: оказалось, что по количеству информации, выраженному в принятых теорией информации единицах (битах), "любая биологическая система упорядочена не больше, чем кусок горной породы того же веса". Причиной несостоятельности оценок биологической организации на основе теории информации является то обстоятельство, что она рассматривает только количественную сторону информации, абстрагируясь от каких-либо ее качественных характеристик. Справедливости ради, следует отметить, что это признавал и сам основатель классической теории К. Шеннон, который писал о том, что необходимо изучать и структурные характеристики информации.-

В 1963 г. Ю. А. Шрейдер ввел обобщение старого термина "тезаурус" (сокровище запаса знаний) и предпринял попытку разработать методы определения того, как богатство состава и структурность информации, накопленной в объекте, влияют на ее прием и

эффективность обработки для использования, что связано с оптимизацией управления. В социальной области был разработан вопрос о классификации информационных образований, ранее поставленный в книге Ф. П. Тарасенко "Введение в курс теории информации" (1963), но пока еще типы информации не подразделяются в пределах таких областей, как биологическая или социальная информация.

Если в теории Шеннона на первый план выдвигалась идея кода и канала передачи информации, а количество информации, характеризующее данное сообщество, определялось множеством всех возможных сообщений и их вероятностей независимо от их смыслового содержания, то в теории Шрейдера акцент делается на свойствах приемника, воспринимающего и накапливающего информацию, и на оценке ее семантического (смыслового) значения, а вопрос о канале передачи информации уходит на второй план. Основная идея семантической теории информации заключается в том, что семантическую информацию, воспринимаемую данной системой, можно оценивать по степени изменения содержащейся в системе собственной семантической информации за счет накопления внешней информации.

Чтобы вообще воспринять какую-либо информацию от внешних источников, система-приемник должна обладать неким минимальным "запасом знаний", который обозначается термином "тезаурус", или, иначе говоря, система должна содержать некую начальную, пороговую внутреннюю информацию. Если позволяет эта пороговая информация, система способна расширять свой тезаурус, извлекая извне все более обширную информацию, вплоть до максимально для нее доступной, когда ее внутренняя информация (тезаурус) обогащается до оптимального уровня. Дальнейшее восприятие информации становится для системы все более избыточным (все менее значимым) и, наконец, она уже "знает все, что ей доступно" - ее внутренняя информация (тезаурус) становится насыщенной.

Естественным этапом развития подобных исследований явилось возникновение новой научной дисциплины - информатики. С ее историей, основными понятиями и проблемами знакомит книга А. И. Михайлова, А. И. Черного и Р. С. Гиляревского "Основы информатики" (1968), но ее основным предметом остаются пока только системы научно-технической информации. О необходимости выделить понятие "научной информации" писал Д. Маккей еще в 1948 г., А. А. Харкевич в 1962 г. и Ф. Е. Темников в 1963 г. уже выступали с идеей общей "информологии", или "информатологии"; теперь к ней предполагается перейти в порядке расширения существующей науки - создавать общую науку об информации (Семенюк, 1971; Соколов, Манкевич, 1971). Следует при этом отметить, что "информатикой" на Западе называют не науку о "системах" информации, а именно общую науку об информации и связанных с ней процессах. Наиболее полный обзор

истории зарождения и развития теории информации дан В. И. Кремянским (Институт философии АН СССР) в его работе "Методологические проблемы системного подхода к информации" (1977). В. П. Леонов (1972) делает вывод о

том, что качество информации представлено в совокупности признаков, которые "выражают структурную определенность информации" (рассматриваемой как система знания). Таким образом, по мнению В. И. Кремянского, проблема качества информации, как и поиски той ее меры, где могут соединяться количественные и качественные определения, по сути дела связана с вопросами о собственной ее структурности, а в силу коррелятивности понятий структуры и системы - также с понятием системности информации. По мнению А. С. Пресмана, именно такая качественная информация и выступает, с одной стороны, как характеристика организованности биосистем, а с другой -как средство их организации.

Организация - такое же неотъемлемое свойство материи, как вещество и энергия, пространство и время. Она обусловливает само существование любой материальной системы как целого - ее структуру и функции, ее развитие и согласованное взаимоотношение с окружающей средой. Информация, которая тоже является одним из основных атрибутов материи, выступает, с одной стороны, как характеристика организованности систем, а с другой - как средство их организации. 2.

Организацию даже простейших физических систем нельзя полностью свести к сумме свойств их элементов и охарактеризовать только количественно. Чем сложнее системы, тем больше их организующая роль как целого в отношении своих элементов, тем очевиднее качественный характер их организации. В биологических системах целое играет уже главенствующую роль относительно составляющих их элементов, а организация этих систем обретает полностью качественный характер. 3.

Информация, характеризующая организованность любой системы, не зависит от наличия каких-либо ее приемников - это как бы информация системы "в себе", сохраняющая определенность ее структуры и функций. Информация, выступающая как средство организации, передается и принимается: таким образом системы обмениваются сведениями о своей организации, соответственно изменяя ее в процессах развития, обеспечивая согласование своих функций друг с другом, дифференциацию функций и т.п. 4.

В неживых системах информация не обособлена от внутренних и внешних вещественно-энергетических процессов, а заложена в них в неявном виде. В живых же системах вещественно-энергетические процессы подвержены воздействию обособленной от них информации, регулирующей эти процессы, осуществляющей их структурную и функциональную организацию. Информационные воздействия в живых системах значительно слабее, чем вызываемые ими вещественно-энергетические эффекты. В живой природе информация имеет ценность, т. е. целенаправленно используется приемником -биосистемой. Стало быть, цель заложена либо в самом приемнике, либо в воспринимаемой им информации. В неживой природе нет никаких целей, а значит, информация там не имеет ценности. 5.

5. Функциональная организация живой природы построена по принципу иерархической субординации, в которой каждая биосистема играет организующую роль по отношению к своим элементами соподчиненную - по отношению к системе последующего, более высокого иерархического ранга. Информационное "содержание"биосистем обусловливает целенаправленность их функционирования в зависимости от взаимодействий с системами того же иерархического ранга, с системами более высоких рангов и с факторами неживой природы. Функционирование и развитие любой биосистемы связано с ее способностью извлекать и накапливать содержательную информацию из своего организованного окружения, т. е. системы более высокого уровня. Высшим уровнем организации является биосфера и ноосфера.

Если применить вывод А. С. Пресмана, что организацию всякой биосистемы можно, по-видимому, представить в виде принципиальной схемы информационной регуляции ее функционирования во взаимодействии с окружающей живой и неживой средой, ко всем

вышеназванным системам материи (системы неживой природы; биологические системы; социальные системы), то можно выделить следующие виды информации, ее свойства и особенности их взаимодействия.

Внутренняя информация - информация как характеристика организованности любой системы; то, что Аристотель называл "энтелехией", а современные ученые определяют как меру организации системы и называют "структурной информацией"-. Структурная (или связанная) информация присуща всем объектам живой и неживой природы естественного и искусственного происхождения и возникает как результат отбора, фиксации и закрепления в системе в форме определенных структурных изменений ее положительного опыта взаимодействия с внешней средой. Эта информация обладает относительной объектной самостоятельностью. Ярким примером этому может служить опыт с цветочными часами, которые спроектировал известный биолог Карл Линней, на основе поочередного распускания (закрытия) цветков различных растений с 6 часов утра до 6 часов вечера. Этому предшествовали исследования французского астронома Жан-Жака д'Орту де Мерана более 250 лет назад, который, спрятав цветок гелиотропа в темную комнату, выяснил, что и там цикл раскрытия (закрытия) цветка точно соответствовал смене дня и ночи. Он пришел к выводу, что ритмы растения регулируются каким-то внутренним механизмом.

По исследованиям ученых—, для человеческого организма свойственны более 100 циркадианных ритмов, скоординированных с циклом сон-бодрствование (например, изменение температуры тела на протяжении каждых суток на 0,6 градусов, в том числе понижение до минимума ночью - между 2 и 5 часами); ультрадианные ритмы (например, во время сна мозг человека каждые 90 минут проходит пять различных фаз активности, где последняя стадия - сон с быстрым движением глаз, во время которой тело практически парализовано, а сон самый глубокий, с яркими сновидениями); инфрадианные ритмы (например, 28-дневный женский репродуктивный цикл). Нарушение этих внутренних ритмов может привести к психическим расстройствам. Кроме того, на основе заключений

Гиппократа о семилетних периодах выведена закономерность развития личности по методу психосистемного анализа через 28-летние жизненные циклы для осознания: себя (до 28 лет), коллектива (до 56 лет), общества, нации (до 84 лет), человечества, цивилизации (до 112 лет), при этом каждый из циклов включает в себя четыре 7-летних периода (изменение порога ощущений; повышение чувствительности к событиям; рост способностей, разума; обобщение предыдущих периодов).

Внешняя информация - информация, как средство организации любой системы, то, что Аристотель называл "кинесисом", а современные ученые определяют как "относительную информацию"— "оперативную (или рабочую) информацию", тесно связанную с отражением (если в объекте А происходят изменения, отражающие воздействия объекта В, то первый объект становится носителем информации о втором объекте). В этом советские философы видели "конкретизацию ленинского тезиса о присущности всей материи свойства, родственного ощущению, - свойства отражения". Следует здесь отметить, что в более позднем издании своей книги те же авторы полностью исключили внутреннюю информацию, предлагая понимать под информацией в широком смысле только "результат отражения одного объекта в другом, используемый в конечном счете для формирования управляющих воздействий". Яркий пример внешней информации и ее воздействия на биологические системы - ритмы солнечной активности, лунные ритмы и т. п. В мире животных А. С. Пресман к такой информации предлагает отнести электромагнитную сигнализацию четырех типов: сигналы-команды, обеспечивающие согласованное выполнение движения в стаях птиц, рыб, стадах млекопитающих, скоплениях насекомых; направляющие сигналы, по которым животные находят друг друга на больших расстояниях; координирующие сигналы, обусловливающие согласование физиологических процессов и поведения в группах и сообществах; синхронизирующие сигналы, обеспечивающие синхронизацию процессов как внутри организма, так и в сообществе и группе.—

Поскольку информация непосредственно связана с отражением как всеобщим свойством материи, то необходимо учитывать, что в природе существуют два основных типа отражения: прямое и косвенное, которые проявляются на различных уровнях (физический, химический, биологический, социальный и прочие уровни отражения). К прямому отражению относят все формы контактного отражения, т. е. изменение положения, структуры, формы, контура, величины, скорости движения, интенсивности воздействия отражающего объекта как следствия его столкновения с отражением объекта. При контактном отражении всегда одновременно возникают два отражения, происходит взаимное "отпечатывание" взаимодействующих объектов. При косвенном отражении отражаемый и отражающий объекты взаимно не сталкиваются и отражение опосредуется через передающую среду отражения (это могут быть световые, звуковые волны и т. д.). Посредник отражения одновременно является также отражающим объектом (носителем отражения) и в нем возникает сходство или изоморфное подобие отражаемому объекту (например, сходство между формой отражаемого предмета и организованностью световых лучей, которые от него отражаются. О таких световых (зрительных) образах вещей, как в закодированной, так и в непосредственной форме идет речь, когда в поэмах Гомера "Илиада" и "Одиссея" и философских трудах Демокрита, Эпикура и Лукреция говорится об идолах, или эйдосах, - призраках, тончайших изваяниях, излучаемых поверхностями вещей).

Извлечение информации биосистемами из окружающей среды осуществляется двумя способами: посредством энергоинформационных и чисто информационных взаимодействий. При энергоинформационном взаимодействии поглощаемая биосистемой энергия является одновременно и носителем информации, действующей как сигнал, вызывающей реакцию биосистемы за счет ее собственных энергетических ресурсов. Примером таких реакций является проявление гелиотропизма у растений - они "тянутся" за солнечным светом, изгибаясь и поворачиваясь, открывая лепестки и т. д., обеспечивая таким образом оптимальное использование солнечной энергии. В настоящее время, по оценке И. И. Юзвишина, учитываются четыре вида фундаментальных сил (энергий): электромагнитная, сильная ядерная, слабая ядерная и гравитационная. Чисто информационные взаимодействия биосистем с окружающей средой

обособлены от их энергетического обмена. Энергетический эффект реакции биосистемы на информационный сигнал значительно превышает энергию самого сигнала.

Идея, что информацию можно рассматривать как нечто самостоятельное, возникла вместе с новой наукой - кибернетикой, доказавшей, что информация имеет непосредственное отношение к процессам управления и познания. Действительно, для формирования оптимального поведения в среде своего обитания система должна постоянно приспосабливаться к непрерывно изменяющимся внешним условиям, исследуя, изучая и познавая эту среду путем сбора и обработки как внешней, так и своей внутренней информации, в результате чего в системе формируется динамическая информационная модель внешнего мира. Поэтому необходимым условием любого процесса управления и/или познания, осуществляемом в живом организме, технической системе или человеческом обществе являются процессы сбора, накопления, переработки и распространения информации в процессах выработки управляющих воздействий для достижения целей управляемой системы. Основная задача управления с точки зрения кибернетики - сохранение и накопление имеющейся и поступающей в систему информации, что эквивалентно сохранению или повышению имеющейся организованности системы.

В биологических и социальных системах внешняя информация используется для управления и познания. В их структуре различают по два контура обратной связи. В первом контуре циркулирует информация, возникающая как результат отклонения параметров системы от заданных под воздействием среды (система управления) или как результат проявления свойств исследуемого объекта под воздействием сигналов субъекта познания (система познания). Во втором контуре в результате семантической фильтрации информационных потоков первого контура происходит отбор и накопление полезной с точки зрения целевой функции информации, превращение ее во внутреннюю (структурную) и тем самым формирование процесса саморазвития системы на структурном уровне. В системе управления появляются такие ее новые свойства, как обучение, адаптация, прогнозирование (упреждающее отражение), что, несомненно, повышает жизнеспособность системы. В системе познания выявляются закономерности исследуемого объекта, формулируются гипотезы, доказываются теоремы, создаются теории.

Таким образом, то обстоятельство, что информация выступает мерой организованности и средством организации и развития любой формы материи, позволяет нам утверждать, что всякая материя информационна. То обстоятельство, что информация реализуется только через объекты материи и ее свойства, позволяет нам утверждать, что всякая информация материальна. При решении методологической проблемы о первичности материи или информации оба начала можно назвать двуединой первоосновой существующего мира.

"Философский словарь. М, 1991. С. 252-253.

2 Новый иллюстрированный энциклопедический словарь. М., 1999. С. 225, 43.

3 См об этом: Великие мыслители Запада. М., 1998.

4 Шмальгаузен И. И. Кибернетические вопросы биологии. Новосибирск, 1968.

~См. об этом: Анохин П. К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных сметем // Принципы системной организации функций. М.,1973.; Аптер М. Кибернетика и развитие. М, 1970; Блюменфельд Л. А. Проблемы биологической физики. М, 1974.

"Шеннон К. Э. Работы по теории информации и кибернетике. М., 1963. В явной форме вопросы исследования и определений качества информации рассматривались в математических теориях лишь с начала 1950-х годов - в работах Д. М. Маккея и А. А. Харкевича (Очерки общей теории связи. 1955). Некоторые работы Д.

Маккея, относящиеся к 50-м годам, собраны в его книге философско-методологических очерков, где ставятся проблемы семантического подхода к информации. Уже в следующем десятилетии вопросы качества информации стали привлекать широкое внимание. Оно усиливалось также в связи с выделением и развитием семиотики. В этой ветви общей лингвистики, получающей статус общенаучного направления, создаются методы тоже объективных и формализуемых определений информации, но рассматриваемой именно в ее смысловом содержании (хотя и не в конкретно-единичных, индивидуализированных значениях) и в ее ценности. В семантических и еще более в логико-прагматических отношениях информация определяется в соответствии с целями ее использования. Работы по объединению методов структурной лингвистики с методами психологии (Джордж Э. Миллер и его сотрудники) с целью улучшения принципов моделирования и автоматизации обучения показали, насколько существенно и в данной области качество исходной информации, связанное именно со "структурой" информационных образований как систем знания, передаваемых ученикам. По мнению ряда ученых (А.Д.Урсул, 1963; М. Ф. Веденов и др.,1967; ИИ Шмальгаузен, 1968; Л. фон Берталанфи, 1969; М. Аптер, 1970; М. Мессарович, 1971; Ю.М. Горский, 1974; М.М. Камшилов, 1974; И. А. Акчурин, 1974; Л. А. Блюменфельд, 1974; А. С. Пресман, 1974-1976 и др.), для биологических систем определяющим является не количество, а качество информации, ее "содержание", "смысл", "ценность". Как верно заметил В. Л. Калмыков - автор проекта обобщенной теории живого, как общей теории информационных систем: "Теория надежности связи Клода Шеннона, которую часто называют теорией информации, таковой не является. Это теория о емкости информационной бочкотары и о надежности информационных трубопроводов, но не теория о природе их содержимого" (Калмыков В. А. Об актуальности

проекта "Виртуальное живое". М., 1999).

7 Шрейдер Ю. А. 1) Об одной модели семантической теории информации // Проблемы кибернетики. Вып. 13.

М., 1965; 2) Сложные системы и космологические принципы // Системные исследования. М., 1975.

о

"Пресман А. С. Организация биосферы и ее космические связи. М., 1977. С. 26-27, 44-45.

9 Философский словарь / Под ред. И. Т. Фролова. Изд. 5-е. М., 1986. С. 172.

Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М., 1988. С. 101-122; Поляков В.А. и др. Теория управления. М., 1999.

Философский словарь / Под ред. И. Т.Фролова Изд. 5-е. С. 172.

12 Пресман А. С. Организация биосферы и ее космические связи. С. 93.