ОБ ЭВОЛЮЦИИ
Общие черты эволюции функций гомеостатических и информационных систем*
Рассмотрены закономерности эволюции системы водно-солево-го гомеостаза у животных и человека, естественных языков и язы-ка программирования для вычислительных машин. Выявлены об-щие структурные уровни организации рассматриваемых систем: элемент, функциональная единица, подсистема (орган) и система. На каждом уровне во всех анализируемых системах выявлены ха-рактерные черты эволюции функций, которые оказались аналогич-ными (увеличение дифференцировки, интенсификация функций, олигомеризация, появление морфофункциональных единиц, смена функции и др.). Это свидетельствует о сходстве принципов эволю-ции в гомеостатических и информационных системах.
* * *
Закономерности эволюционного процесса выходят далеко за рам-ки проблем только биологической эволюции и, вероятно, имеют общий характер. Аргументации этого положения посвящена на-стоящая работа, в которой выбраны три не похожих друг на друга объекта изучения: физиологическая система и языки — естествен-ный и искусственный (язык программирования). Точнее говоря, из физиологических систем проанализирована система поддержания постоянства физико-химических параметров во внутренней среде
* Статья подготовлена в соавторстве с: Ю. В. Наточин, В. В. Меншуткин.
организма. Особое внимание уделено одному из высших достиже-ний биологической эволюции — появлению языка как средства об-щения. В отличие от огромного периода времени эволюции живых организмов, эволюции человека, на протяжении всего нескольких десятилетий усилиями одного поколения были созданы и достиг-ли высокого развития искусственные языки — языки программи-рования.
Не требует пояснения, обоснования целесообразность сопостав-ления, анализа принципов эволюции естественных языков и языков программирования. В то же время следует аргументировать, почему представляло интерес сопоставить принципы эволюции таких столь далеких объектов, как гомеостатические системы, в данном случае система водно-солевого гомеостаза, во многом зависящая от дея-тельности почки, и высшее проявление деятельности мозга не толь-ко одного человека, но многих поколений людей, благодаря чему со-вершается эволюция языка.
Как это ни парадоксально, между этими явлениями имеется глу-бокая внутренняя связь. Немногим более века тому назад Бернар [Бернар 1878] сформулировал исключительно важное для разви-тия физиологии положение, согласно которому животные на до-статочно высоких ступенях эволюции имеют две среды — внешнюю (milieu exterieur), в которой живет организм, и внутреннюю (milieu interieur), в которой живут клетки и ткани этого организма. Гомео-статические системы живого существа, контролируемые работой мозга, делают все возможное, чтобы обеспечить высшую степень постоянства внутренней среды при резчайших колебаниях в среде внешней. Почти шесть десятилетий спустя после Бернара Баркрофт [Баркрофт 1937] писал, что «постепенно, веками, постоянство вну-тренней среды регулировалось со все возрастающей точностью, до тех пор, пока, в конце концов, эта регуляция достигла такой степени совершенства, при которой смогли развиваться человеческие спо-собности, и человек смог познавать мир вокруг себя в терминах аб-страктного знания». Баркрофт дает образный ответ на вопрос, по-чему требуется высшая степень стабильности физико-химических параметров внутренней среды: «Химические и физиологические процессы, связанные с психической деятельностью, столь деликат-ны по своему характеру, что рядом с ними изменения, измеряемые термометром или водородным электродом, представляются огром-ными, катастрофическими... Предполагать высокое интеллектуаль-ное развитие в среде, свойства которой не стабилизированы, — это значит искать музыку в треске плохой радиопередачи или зыбь от лодки на поверхности бурного Атлантического океана».
мнению, следует рассматривать принципы эволюции функций фи-зиологических систем на нескольких различных уровнях [Наточин 1984]. В случае гомеостатической системы, в частности обеспечения водно-солевого гомеостаза, речь может идти об эволюции функций специализированной клетки почки, следующий уровень — это эво-люция функций нефронов — функциональных единиц органа. Бо-лее высокий уровень — эволюция функций органа, в данном случае самой почки. Высшим уровнем является система регуляции водно-солевого обмена, включающая специфические рецепторы (осморе-цепторы, волюморецепторы, ионные рецепторы), нервные центры интеграции, эфферентные нервные пути и гуморальные факторы регуляции.
Такой же четырехуровневый характер системы можно выде-лить и в случае естественных языков и языков программирования. В настоящей работе предпринята попытка рассмотрения принципов эволюции функций для всех анализируемых объектов на основа-нии представлений об иерархии их функциональной организации. Мы исходили из представления, что элементарной единицей в слу-чае физиологических систем является клетка, ибо в конечном счете процесс отбора действует на уровне особей, а их выживание в борь-бе за существование зависит от адекватности работы физиологиче-ских систем.
В отличие от биологии, эволюционные идеи для лингвистики не являются признанными. Тем не менее в XIX столетии, когда нача-лось систематическое изучение языка, предпринимались не всегда успешные попытки применения к описанию языка методов, харак-терных для естественных наук [Schleicher 1873]. Такие попытки не воспринимались всерьез до сравнительно недавнего времени, хотя этими проблемами занимались такие крупнейшие языковеды, как Сепир [Sapir 1949] и Есперсен [Jespersen 1964]. Основная мысль, проводимая в работах этого направления, сводилась к тому, что че-ловеческие языки развиваются, становясь более эффективными. Этот факт вполне тривиальный для биологии и совершенно пара-доксальный для языкознания. В XX веке эти идеи не получили под-держки: Соссюр [Saussure 1931], Якобсон [Jakobson 1931, 1966] и дру-гие последователи этого направления (вплоть до Хомского [Chomsky 1957]) описывают язык прежде всего как статичную систему с набо-ром правил соединения и замены элементов, без учета развития эво-люции языков — от праязыков к современным.
Тем не менее со времени возникновения и широкого распростра-нения в XIX веке сравнительных лингвистических исследований об-суждаются вопросы универсальных и типологических черт в языках,
родственных и далеких друг от друга, закономерности их развития, которые прослеживаются на разных уровнях — от фонологического до построения предложения. Стремительно развиваются, особенно
в последние годы, работы по реконструкции протоязыков [Гамкре-лидзе, Иванов 1984]. Общие черты эволюции языка можно просле-дить на примере семьи индоевропейских языков, так как они наи-более полно изучены и в течение наиболее длительного интервала времени — шести-семи тысяч лет. Оказалось, что закономерности, найденные при изучении индоевропейских языков, приложимы к эволюции других групп языков — хамито-семитских, финно-угор-ских, алтайских и др. [Иванов 1982; Елизаренкова 1982].
Изменения, наблюдаемые в разных языках, могут существенно отличаться: одно и то же значение в зависимости от типа языка мо-жет быть выражено разными способами — сменой тона при том же звуке речи в тональных языках (китайский, бирманский, вьетнам-ский) или сменой самой фонемы в языках других фонологических типов. Важно также помнить, что лингвистические признаки «рас-сыпаны» по разным языкам мира, и не обязательно они присут-ствуют в каждом отдельном языке. Системы нижестоящего уровня в языке представляют собой компоненты систем более высокого уров-ня: так, элементы самого нижнего уровня (фонемы) лишь косвенно выполняют собственно функцию языка — коммуникацию или выра-жение мысли. Роль большинства элементов языка заключается в об-служивании вышележащего уровня, чем и обеспечивается его функ-ционирование.
Несмотря на все сказанное, эволюционные процессы в языке, ха-рактеризующие сопоставимые, хотя и иным способом выраженные явления, обнаруживаются вполне отчетливо, подобно тому как ос-новные черты эволюции прослеживаются в ходе эволюции разных групп животного мира.
Для междисциплинарного анализа принципов эволюции пер-спективно сопоставление данных исторической лингвистики о раз-витии языков, с одной стороны, и, с другой стороны, онтогенетиче-ских данных, касающихся усвоения ребенком первого языка.
Существенное значение имеют работы по моделированию звуко-производящего аппарата ископаемых антропоидов и синтезирова-нию звуков, которые могли быть этим аппаратом произнесены; важ-но также сопоставление этих данных с общим когнитивным уровнем древних людей и данными антропологии о развитии определен-ных зон мозга [Lieberman 1976; Бунак 1980; Wind 1976; Leiner, Leiner 1991]. Полезная для обсуждаемой темы информация содержится
в работах по нейролингвистике, касающихся языковых функций
в связи с механизмами работы мозга [Прибрам 1975; Лурия 1979; Ба-лонов, Деглин, Черниговская 1985; Chernigovskaya 1992].
Термины биологической эволюции в последнее время пытают-ся приложить к развитию языка: говорят о педоморфизме, неоте-нии, рекапитуляции, гибридизации языков, моногенезе и полигене-зе и т. д. Наиболее существенным вкладом в этот аспект проблемы являются работы Бишакджана [Bichakjian 1988, 1991]. В этой ста-тье будут кратко рассмотрены лишь сведения по эволюции языка на примере наиболее изученных — индоевропейских.
Как отмечалось выше, представляет интерес сопоставить есте-ственные и искусственные языки. Языки программирования,
в отличие от естественных, предназначены для общения между человеком и вычислительной машиной. По сравнению с физиоло-гическими системами эволюция языков программирования очень коротка по времени и берет свое начало с конца 1950-х годов. Тео-ретическую основу языков программирования составляет концеп-ция Хомского о формальных грамматических структурах. В данной работе остановимся только на языке BASIC [Кетков 1988], который на начальном этапе своего развития почти не признавался про-фессионалами — программистами и считался языком для начи-нающих. Расцвет языка BASIC связан с широким распространени-ем персональных компьютеров. Современные версии BASIC почти достигли возможностей таких языков высокого уровня, как PL-1, PASCAL, СИ, что делает рассмотрение эволюции этого языка осо-бенно интересным.
В языке программирования как в эволюционирующей функци-ональной системе можно выделить следующие структурные уров-ни: идентификатор, оператор, процедура и программа. Простейший элемент языка — символ выделять в качестве эволюционирующей единицы нет смысла, так как набор символов практически не меня-ется и больше связан с устройствами ввода-вывода, чем с конструк-цией языка программирования. Идентификатор, точнее, имя иден-тификатора [Баррон 1980] — это уже название некоторого объекта, связанного ссылкой с некоторой областью памяти вычислительной машины. Оператор уже способен к некоторой элементарной перера-ботке информации. Например, простейший оператор присваивания пересылает значение некоторого объекта в новую область памяти и придает ему новое имя. Следующий структурный уровень — проце-дура, которая способна к выполнению достаточно сложных действий и обладает определенной степенью замкнутости и автономности. Программа целиком служит для выполнения какой-то определен-ной вычислительной или информационной задачи.
|
