Информационные системы. Остановимся подробнее на появлении информационных сис­тем – процессе самоорганизации

Остановимся подробнее на появлении информационных сис­тем – процессе самоорганизации. Как показал И. Пригожий [11], это должны быть открытые системы, далекие от термодинамического равновесия. В такой системе должны иметь место ката­литические и кросс-каталитические процессы. Такие процессы хорошо описываются нелинейными дифференциальными уравне­ниями. Когда система становится неустойчивой, любые малые возмущения во внешней среде приведут к переходу в новое ста­ционарное состояние. Под влиянием возникающих в это время флуктуации элементы ансамбля могут «кооперироваться», что будет проявляться в новых системных свойствах. В этом про­цессе необходимо подчеркнуть следующее.

Критерием эволюции является принцип о минимальном про­изводстве энтропии. Он указывает на то, что направленное раз­витие термодинамической системы происходит вне равновесного состояния и поддерживается слабыми, но постоянными силами. Когда система встречает препятствия к достижению идеального состояния минимального рассеяния, она начинает выбирать сле­дующий наилучший путь и остается в состоянии минимального рассеяния и минимального производства энтропии. Т.е. самоор­ганизующаяся система появляется всегда, когда возможно «вы­жить» за счет своих кооперативных свойств при различных воз­действиях или для того, чтобы лучше использовать окружаю­щую среду [11-13]. Это можно считать обоснованием «целена­правленного» действия для любых самоорганизующихся систем.

Любое целенаправленное действие можно описать преобразо­ванием

(4)

где R - ресурсы, расходуемые на его осуществление; s - усло­вия среды, в которой это действие происходит; Q - объект, или оператор, это действие осуществляющий и построенный соглас­но некоторому определенному плану, или информации, I - со­бытие цели; w - «побочный продукт», сопровождающий осуще­ствление Z; р и Р - вероятность осуществления Z спонтанно и/или при участии оператора Q. Мы видим, что единственное отличие целенаправленного действия от естественного течения событий состоит в том, что оператор Q, его совершающий, построен на основании данной информации. Только это приво­дит к тому, что в некоторой ситуации s вероятность осуществ­ления Z при участии Q выше, чем в его отсутствие (Р>р). Яр­кий пример этому – размножение живых организмов. В отсут­ствие в данной среде s живых организмов они не способны возникать спонтанно, «самозарождаться», т.е. р=0 даже при са­мых подходящих внешних условиях. Размножение же живых су­ществ в подходящих условиях среды происходит с вероятностью Р, близкой к единице.

Роль информации в явлении размножения первым отметил, пожалуй, Дж. фон Нейман [14]. Выступая в Калифорнийском технологическом институте на симпозиуме «Механизмы мозга в поведении» с лекцией «Общая и логическая теория автоматов» (1948 г.), он впервые предложил описание универсального само­воспроизводящего автомата. Дж. фон Нейман отметил, что такой воспроизводящийся автомат, по существу, имеет структуру, по­добную структуре живых организмов. Мы можем добавить, что этот автомат можно рассматривать как устройство, призванное обеспечить размножение, или аутокатализ, кодирующей его ин­формации. Автомат имеет блок, отвечающий за создание опера­тора Q и автомата следующего поколения на основе ресурсов R. В живой клетке этот блок организует «метаболизм», и через него осуществляется отбор наилучших образцов. Если посмот­реть на автомат фон Неймана с этой точки зрения, то очевид­но, что он – схематическое отображение любых информацион­ных систем, устроенных так, чтобы они могли обеспечивать воспроизведение кодирующей их информации. Вирусы и одноклеточные живые существа, многоклеточные растения и грибы, многоклеточные животные, наконец, человек и человеческие со­общества – все это информационные системы, структура которых задается относящейся к ним информацией, а функция обес­печивает воспроизведение этой информации.

В процессе дублирования исходной информации или при пе­редаче ее из одного автомата в другой она может претерпеть изменения, и возможны три последствия: 1) либо новый авто­мат не сможет воспроизвести самого себя, и вся система погиб­нет; 2) либо автомат начнет «неправильно работать» и будет производить обреченных на гибель уродцев; 3) либо эти изменения окажутся жизнеспособными, и возникнет новый автомат, воспроизводящий новую, измененную информацию.

Как мы видели, самовоспроизведение автомата Q и коди­рующей его информации I всегда и неизбежно сопровождается появлением «побочных продуктов» w. Это результат того факта, что КПД любого материального процесса не может пре­высить 1, а точнее – всегда остается меньше 1. Любое действие всегда сопровождается появлением «побочных продуктов», от диссипации энергии до накопления в окружающей среде различ­ных «отходов производства», возникающих в ходе построения Q. Любая информационная система, таким образом, в ходе сво­его функционирования, направленного на ее самовоспроизведение, неизбежно изменяет окружающую среду 5 путем истощения ее ресурсов R и накопления в ней «побочных продуктов» w.

Здесь мы можем вспомнить Н.Винера [15]: «Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему». Но чтобы не прида­вать информации антропоморфный оттенок, что проступает у Н. Винера, можно предложить несколько иное определение. А именно: информацией можно назвать алгоритм построения сис­темы, обеспечивающей воспроизведение этой информации, функ­ционально связанной со средой своего местоположения. При этом следует подчеркнуть, что обеспечение воспроизведения информа­ции – обязательный и необходимый атрибут любой информаци­онной системы. Ведь система, не отвечающая этому требованию, неизбежно «выбывает из игры», а кодирующая ее информация разрушается и бесследно исчезает. Именно исчезает, а не пере­ходит во что-то другое, – ведь «информация есть информация, а не материя и не энергия» [15], и законы сохранения на нее не распространяются [16].