Целенаправленное действие и его компоненты 10 глава

Можно с уверенностью утверждать, что случаев, подобных описанным выше (хотя, возможно, и не такого масштаба), в ис­тории науки достаточно много, и аналогичные примеры можно привести из разных областей знания. Но вот что замечательно: ситуаций, подобных принципу поризма в развитии идей, много и в живой природе, хотя до сих пор, кажется, на это не обра­щалось должного внимания.

Примеры из области биологии

Как уже упоминалось, в биологии поризмами можно назы­вать такие изменения организации живых организмов, которые, решая задачи «сегодняшнего дня», в то же время открывают новые возможности для их дальнейшего развития. К сожалению, точно реконструировать каждый такой случай весьма затрудни­тельно (о поризмах, произошедших давно, мы можем судить лишь по их результатам, а поризмы, которые произошли не­давно, еще не успели себя выявить). Поэтому здесь нам придет­ся пользоваться в значительной мере лишь правдоподобными догадками.

К явным поризмам, пожалуй, можно отнести случаи повы­шения надежности геномов при переходах от низших кариотаксонов к высшим [2]. Действительно, частота возникновения губительных изменений генетической информации (т.е. летальных мутаций) в общем случае должна быть пропорциональной от­ношению М·К^-1, где М - информационная емкость или число оснований в нуклеиновой кислоте, а К –надежность генетиче­ского аппарата. Таким образом, при постоянстве К частота ле­тальных мутаций будет возрастать прямо пропорционально М –информационной емкости генетического аппарата. При достиже­нии М некоторого критического значения, угрожающего жизне­способности популяции, выход из этой ситуации становится жизненно важным для данных обитателей данной среды. Реше­ния этой задачи могут быть самыми разными, в том числе уменьшение размеров генетических структур, развитие систем, предотвращающих губительное действие помех, а также увели­чение К – надежности организации генетического аппарата. По­следнее решение – повышение К –не только удовлетворяет требова­ниям «злобы дня», но и открывает возможности для дальнейшего увеличения информационной емкости генетических структур, т.е. для увеличения числа оснований в нуклеиновых кислотах, по крайней мере, до тех пор, пока мутационное давление опять не возрастет до критического значения. На основании результатов радиобиологических экспериментов [3] можно думать, что в ходе эволюции повышение К происходило не менее трех раз, причем каждый раз это осуществлялось путем усложнения структурной организации генома, что переводило живые организмы из 1-го кариотаксона (К = 1·10²эВ) во 2-й (К = 1,1·10^s. эВ), из 2-го – в 3-й (К = 4,6·10³ эВ), а из 3-го – в 4-й (К=6,1·10⁶эВ). Это сопро­вождалось увеличением информационной емкости генетического аппарата клеток, от первичных вирусоподобных организмов (1-й кариотаксон) до высших эукариот (4-й кариотаксон) примерно в 10⁵–10⁶ раз – от 10⁵— 10⁷ до 10¹¹–10¹² оснований. Такое возраста­ние информационной емкости генома, в свою очередь, служило основой для прогрессивной эволюции живых организмов, так как позволяло не только накапливаться в избытке генетической информации, но и периодически уменьшать мутационное давле­ние путем «сброса» более или менее значительных фрагментов генетического аппарата в ходе приспособления к различным экологическим нишам [4]. Здесь, следовательно, увеличение на­дежности генома, решая задачу выхода биологических объектов из-под мутационного пресса, в то же время открывало новые пути для дальнейшего развития живых организмов в направле­нии все большего повышения их организации. Это, конечно, яркий пример поризма в биологии.

Другим примером может служить возникновение оогамии, произошедшее еще на стадии одноклеточных эукариот. Как из­вестно (см., напр. [5, 6]), этим организмам присуще огромное разнообразие форм полового размножения – изогамия, гетеро­гамия разной степени выраженности и истинная оогамия, когда женские особи формируют богатые цитоплазмой, крупные и не­способные самостоятельно перемещаться яйцеклетки, а мужские – многочисленные мелкие, почти лишенные цитоплазмы, подвиж­ные сперматозоиды. По-видимому, в экологических нишах, засе­ленных такими организмами, разные способы размножения в равной мере удачно решали задачу воспроизведения и мультип­ликации кодирующей их генетической информации, почему они и сохранились до сих пор. Но лишь один из этих способов – оогамия – содержал в себе потенциальную возможность форми­рования многоклеточности. Для этого достаточно было возник­нуть мутации (которая не могла бы проявиться у организмов, не обладающих оогамией), препятствующей расхождению клеток -продуктов первых дроблений оплодотворенной яйцеклетки, что­бы было положено начало существования первым примитивным многоклеточным организмам, а последующая морфофизиологическая дифференциация таких клеток могла уже окончательно закрепить этот признак. Многоклеточность, в свою очередь, явилась предпосылкой возникновения высших растений, грибов и животных, а также человека, т.е. предпосылкой формирования структур, сделавших возможность появления поведенческой, а затем и логической информации. Поэтому возникновение оога­мии также может служить ярким примером поризма в биологи­ческой эволюции.

Третий, и последний, пример, который мы хотели бы при­вести, это – возникновение фотосинтеза [7]. Примитивный фото­синтез, еще не связанный с окислением молекулы воды и выде­лением кислорода, возник, по-видимому, около 3,5 млрд. лет назад, у прокариот, являвшихся предками современных пурпур­ных и зеленых бактерий. Эта форма фотосинтеза явилась одним из решений задачи энергообеспечения бурно развивающегося то­гда мира прокариот, относящихся ко 2-му кариотаксону, наряду с такими решениями этой же задачи, как хемосинтез и анаэробный гликолиз. В результате длительной эволюции фотосинтезирующего аппарата около 3 млрд. лет назад у некоторых групп прокариот (по-видимому, предков ныне живущих циано-бактерий) сформировался механизм, способный окислять воду, и в первобытную атмосферу Земли начал поступать кислород. Энергетические преимущества, связанные с оксигенным фотосин­тезом, позволили не только успешно размножаться его облада­телям, но и привели около 2 млрд. лет назад к формированию кислородсодержащей атмосферы и трансформации анаэробной биосферы в аэробную, со всеми вытекающими отсюда последст­виями, в том числе формированием и широким расселением многоклеточных эукариот, включая высшие растения и предков современных таксонов животных. В данном случае такая «счаст­ливая находка», как оксигенный фотосинтез, не только чрезвы­чайно обогатила возможности дальнейшего развития обладаю­щих ею организмов, но оказала решающее влияние на будущее всего населения нашей планеты, приведя к формированию еди­ной, охватывающей весь Земной шар, богатой кислородом ат­мосферы. Все последующее развитие жизни на Земле, в том числе и формирование человеческих цивилизаций, протекало уже в рамках аэробной биосферы.

Принцип поризма и полипотентность информации

Рассмотрим теперь принцип поризма с позиции тех свойств, которые присущи информации.

Прежде всего, вспомним свойство полипотентности (глава 2) – возможность использовать оператор, кодируемый данной инфор­мацией, в разных ситуациях и для достижения разных целей. Важнейшим следствием этого свойства было, как мы помним, ут­верждение, что как ценность, так и эффективность любой инфор­мации может быть задана только в форме распределения на множестве пар «ситуация-цель». Мы отмечали также, что множе­ство это никогда не может быть полным – никогда априори нельзя предугадать, для какой еще пары «ситуация-цель» ценность данной информации окажется больше нуля. Нетрудно видеть, что принцип поризма является еще одним следствием полипотентности информации – этим термином объединяются те случаи, когда реализация свойства полипотентности информации приводит к переходу кодируемых ею информационных систем в пространства режимов большей размерности, освоение которых сопровождается дальнейшим увеличением количества информации и/или возникно­вением ее новых, иерархически более высоких, форм. Таким об­разом, поризмы – это лишь определенный класс из множества возможных проявлений свойства полипотентности.

Вряд ли необходимо подробно анализировать соотношение принципа поризма с такими вариантами реализации полипотентности, которые в области биологической эволюции получили названия идиоадаптаций и араморфозов [8]. Отметим лишь, что оба эти варианта развития информационных систем будут рассмот­рены в главе 5, посвященной динамике информации. Понятия, охватываемые этими терминами, а также терминами «полипотентность» и «поризм», весьма широки, частично перекрываются и, строго говоря, относятся к явлениям разных классов. Полипотентность, как мы видели, это – одно из свойств информа­ции, поризм – это определенный класс частных случаев реали­зации полипотентности, т.е. относится скорее к особенностям операторов, а не информации, а идиоадаптаций и араморфозы – результаты реализации свойства полипотентности в операторы и скорее приложимы к описанию определенных структур опера­торов, нежели свойств кодирующей их информации.

Литература

1. Грязное Б. С. Природа, 1977, №4, С. 60-64.

2. Корогодин В. И. Природа, 1985, №2, с. 3-14.

3. Корогодин В. И. Радиобиология, 1982, т. 22, в.2, С. 147-154.

4. Шальнов М. И. Радиобиология, 1977, т. 17, в.5, С. 652.

5. Курсанов Л. И. Комарницкий Н. А., Флеров Б. К. Курс низ­ших растений. М.-Л., Госмедгиз, 1933.

6. Райков И. Б. Ядро простейших. Л., «Наука», 1978.

7. Холл Д., Рао К. Фотосинтез. М., «Мир», 1983.

8. Северцов А. Н. Морфологические закономерности эволюции. В кн.: Собр.соч., т.V, М.-Л., Изд. АН СССР, 1949.

 

Глава пятая

ДИНАМИКА ИНФОРМАЦИИ

Возникновение генетической информации

Из сказанного выше следует, что проблема возникновения самовоспроизводящихся информационных биологических систем, вместе с кодирующей их информацией, есть не что иное, как проблема происхождения жизни. Действительно, как писал К. X. Уоддингтон [1], «Система может быть названа живой, если в ней закодирована передаваемая по наследству информация, если эта информация иногда претерпевает изменения и если из­мененная информация также наследуется» (стр.13).

Как уже отмечалось (см. главу 3), идея о том, что живые объ­екты представляют собой такое единство генетических (т.е. ин­формационных) и негенетических компонентов, что последние предназначены для обеспечения воспроизведения первых, была сформулирована Г. Меллером [2]. Тем самым были поставлены три взаимосвязанных вопроса: что такое генетические структуры? как они могли образоваться? как они контролируют синтез структур не­генетических? Первый и третий вопросы сейчас, можно считать, решены (см., напр., [3]). Наследственные структуры представляют со­бой молекулы РНК или ДНК, в которых генетическая информа­ция записана последовательностью четырех оснований, а синтез негенетических структур осуществляется через промежуточный этап – матричный синтез т-РНК и и-РНК с участием специализи­рованных устройств – рибосом. Остается ответить на вопрос о том, могли ли и как именно спонтанно возникнуть первичные молекулярные носители информации (а), информация, в них со­держащаяся (б), а также реализующие ее устройства (в). Все ны­нешние попытки решить проблему происхождения жизни враща­ются, по существу, вокруг этих трех вопросов.

Как было упомянуто в предыдущих главах, новая информа­ция может быть создана в процессе естественного дарвиновско­го отбора. Остановимся на этом подробнее. Какие свойства яв­ляются необходимыми для отбора и эволюции?

Система, обладающая способностью к самоотбору, должна стабилизировать свои определенные структуры, отбирая наиболее благоприятные варианты среди распределения возникающих конкурентов, имеющихся в каждый момент времени. В такой системе должен быть заложен элемент обратной связи, осуществляющий закрепление устойчивости наиболее выгодных вариан­тов. Необходимое свойство обратной связи – это способность к автокатализу, т.е. самовоспроизведению.

Необходимыми свойствами для дарвинского поведения на молекулярном уровне являются:

1. Метаболизм - как образование, так и разложение молекулярных видов должны быть независимы друг от друга и спонтанны; отбор должен действовать только на промежуточные состояния, которые образуются из высокоэнергетических предшественни­ков и превращаются в низкоэнергетические отходы. Система должна использовать освобождающиеся энергию и вещество.
Система должна быть далека от равновесия.

2. Самовоспроизведение - способность инструктировать свой собственный синтез.

3. Мутабильность. Точность самовоспроизведения всегда ограни­чена хотя бы из-за теплового шума. Ошибки копирования – основной источник новой информации. Но для темпа мутаций существует пороговое значение, при котором скорость эволюции максимальна и не может быть превышена без потери всей информации.

Здесь мы должны отметить новое, по сравнению с критериями эволюции добиологического периода, требование самовоспроизве­дения, т.е. автокатализа. Дарвиновский отбор таких самореплици­рующихся единиц гарантирует эволюцию информации, будь то короткие цепочки нуклеиновых кислот или сложные организмы.

Первыми самовоспроизводящимися единицами были короткие цепочки нуклеиновых кислот. Они воспроизводимо реплициро­вали цепи длиной только 50-100 нуклеотидов [4]. Для дальнейшей эволюции, – увеличения точности копирования и количест­ва информации – требовались катализаторы, которые тоже должны были воспроизводиться (аппарат трансляции). Первыми самовоспроизводящимися структурами нуклеиновых кислот с ус­тойчивым информационным содержанием были молекулы типа т-РНК. Для самой простой системы аппарата трансляции требу­ется количество информации на порядок больше, чем в этих первичных молекулах т-РНК. Аппарат трансляции должен был включать несколько таких единиц, имеющих сходные функции, но разную специфичность. Этого нельзя было достичь посредст­вом сочленения их в одну большую единицу (из-за порога ошибок) или в компартмент (из-за конкуренции между ними). Это было возможно лишь при образовании функциональных связей между всеми самовоспроизводящимися единицами.

В 70-х годах М. Эйген с сотрудниками [5] разработал и опубли­ковал ряд работ, в которых показал, что дальнейшее накопле­ние и эволюция информации возможны на основе гиперциклов.

Гиперцикл – это средство объединения самовоспроизводящихся единиц в устойчивую систему, способную к эволюции. Гиперцикл построен из автокатализаторов, или циклов воспроизведения, которые связаны посредством циклического катализа, наложен­ного на систему. Гиперцикл основан на нелинейном автокатали­зе (второго или более высокого рангов), который обязательно включает связи типов стимуляции, репрессии и дерепрессии. Это и есть то отличительное свойство живых организмов, о котором пишет Н. Н. Моисеев, – только живые организмы имеют отрицательные обратные связи [6]. Никакая другая организация (компартмент, нециклические цепи) не способны обеспечить:

- конкуренцию в популяциях самореплицирующих единиц дикого типа, что гарантирует сохранение их информации;

- сосуществование нескольких популяций самореплицирующихся единиц и популяций их мутантов;

- объединение этих единиц в систему, способную к эволюции, где преимущество одной единицы может быть использовано всеми членами системы.

Для существования каталитического цикла достаточно, чтобы один из интермедиатов был катализатором для одной из после­дующих реакций. Каталитический цикл, имеющий биологическое значение, – репликация одноцепочечной РНК [5, 7]. Интермедиаты (плюс- и минус- цепи) участвуют в цикле как матрицы для своего взаимного воспроизведения. Нуклеозидтрифосфаты явля­ются высокоэнергетическим строительным материалом. Катали­тический гиперцикл состоит из самореплицирующихся единиц с двойными каталитическими функциями: в качестве автокатализатора интермедиат способен инструктировать свое собственное воспроизведение, а также оказывать каталитическое воздействие на воспроизведение следующего интермедиата.

Одним из уникальных свойств гиперциклов является их се­лекционное поведение. Отбор гиперцикла – «раз и навсегда». В обычной дарвиновской системе благоприятные мутанты имеют селективное преимущество и могут размножаться, их способ­ность к росту не зависит от размера популяции. В гиперцикле селективное преимущество является функцией численности попу­ляции из-за существенно нелинейных свойств гиперциклов, и уже существующий гиперцикл не может быть заменен «нович­ком», так как новый вид всегда появляется сначала в количест­ве одной (или нескольких) копий. Это свойство может объяс­нить универсальность генетического кода. Этот код окончатель­но установился не потому, что был единственно возможным, а потому, что здесь работал механизм «раз и навсегда» [8].

Предложенная модель гиперцикла связана с молекулярной организацией примитивного аппарата репликации и трансляции.

Гиперциклическая организация обусловливает стабилизацию и адаптацию всех компонентов системы. Она усложняется в ходе эволюции путем мутаций и дупликаций генов.

Образование аппарата трансляции открыло путь к развитию функции гетерокатализа и биологической эволюции. Первыми живыми информационными системами были первые клетки прокариот. В информационных системах живых клеток установи­лись новые законы естественного – дарвиновского – отбора и новые типы информации.

Снова обратимся к двум не зависящим друг от друга свойст­вам – аутокатализу, т.е. каталитическому синтезу самого себя, и гетерокатализу, т.е. каталитическому синтезу совершенно иного соединения. Каковы условия создания генетической информации? Можно представить себе колыбель генетической информации или зону комфорта как экстремум распределения гетерокаталитической активности (р) на некотором пространстве режимов, где р близко к максимально-возможному значению. Тогда на грани­цах зоны комфорта, где величина р будет все более уменьшать­ся, вполне допустимы ситуации, когда определенные виды гетерокаталитической активности будут вызывать не уменьшение, а возрастание р (т.е. где Р>р). Естественный отбор, конечно, бу­дет подхватывать и «закреплять» такие последовательности оснований, которые на гетерокаталитическом уровне сопровожда­ются указанным эффектом. Очевидно, что в разных участках периферии зоны комфорта одни и те же следствия, т.е. соотношение Р>р, смогут обеспечиваться разными гетерокаталитическими особенностями. Репродукция носителя вместе с содержа­щейся в нем информацией будет достигаться разными путями.

В условиях, отдаленных от зоны комфорта, отбор будет идти по пути формирования такого рода гетерокаталитических струк­тур, химическая активность которых будет способствовать ло­кальной имитации зоны комфорта в их непосредственной бли­зости. Каждый акт репродукции таких структур будет, с одной стороны, возвращать условия в этих локальных областях к исходному состоянию, а, с другой, будет «сообщать» дочерним молекулам, «что надо делать, чтобы воспроизвести себя в этих условиях», и процесс приобретает циклический характер.

Предыдущий абзац, по существу, представляет собой описа­ние работы информационных систем 1-го рода, реализованных на молекулярном уровне. Хотя такие молекулы и можно назвать «живыми», но это, конечно, далеко еще не «живые орга­низмы». Живыми организмами, индивидуумами, или неделимы­ми, мы называем обычно не молекулярные носители информа­ции, а комплексы этих носителей с порождаемыми ими опера­торами, комплексы, отделенные от внешней среды и располагающие, таким образом, средой внутренней [9]. Функция опера­тора носителей информации здесь не исчезает, но проявляется в создании системы структур, которые этот носитель окружают и обеспечивают его обособление от внешней среды. Только такие структуры и обеспечивают периодическое возникновение во внут­ренней среде зоны комфорта. Благоприятствовать появлению таких живых может лишь постепенное продвижение их предшественников из зоны комфорта ( где p≈1) в удаленные от нее об­ласти пространства режимов, для которых р≈0. Условием воз­никновения живых организмов, следовательно, является постепен­ное проникновение их предшественников в такие участки про­странства режимов, где спонтанное возникновение и размножение носителей генетической информации практически исключено.

Здесь мы использовали термин, имеющий смысл только по отношению к живым индивидуумам, т.е. к организмам или био­логическим объектам, – термин «генетическая информация». Все такие объекты, от простейших прародителей прокариот до со­временных гигантов мира растений и животных, можно отно­сить к информационным системам 1-го рода – все они облада­ют прекрасно развитыми операторами, структурно независимы­ми от носителей информации, но пространственно составляю­щими с ними единое целое, отделенное от внешней среды. Кодирующую строение и функции этих операторов информацию мы и называем генетической, а сами операторы – негенетиче­скими или соматическими компонентами клеток и организмов. Определение терминов «генотип», «фенотип» и других, связан­ных с ними, можно найти в любом учебнике генетики (см., напр., [3]), и останавливаться на этом нет смысла.

Логическая последовательность событий, приводящих от воз­никновения простейших потенциальных носителей информации к простейшим организмам – информационным системам 1-го ро­да, конечно, не зависит от того, какими конкретными путями осуществлялись те или иные ее этапы. Не имеет смысла также обсуждать вопрос, относящийся к моно- или полифилетическому происхождению организмов, – в действительности, по-видимому, реализовывались все логические возможности. Полезнее сосредо­точить внимание на вычленении ключевых событий генезиса и эволюционирования феномена жизни и тех условий, которые определяли осуществление этих событий.

Требования к информации и операторам

Сказанное выше позволяет сформулировать те требования к информации и кодируемым ею операторам, соблюдение которых является необходимым условием для того, чтобы их совокуп­ность могла составить информационную генетическую систему.

Информация должна быть закодирована на носителе, допус­кающем возможность реализации двух ее ипостасей, т.е. возмож­ность проявлять себя то в осуществлении гетерокатализа, то в осуществлении аутокатализа. В первом случае будет реализовываться присущая информации действенность, т.е. построение ко­дируемого ею оператора и управление его функционированием, а во втором – размножаемость. Пример такого носителя мы уже видели – это полимерные молекулы апериодического строения, такие, как молекулы РНК или ДНК ныне живущих организмов. Можно полагать, что в простейшем случае «тумблером», осуще­ствляющим «переключение» функций информации с гетерокатализа на аутокатализ и обратно, может служить концентрация в ок­ружающей среде определенных химических соединений: когда концентрация мономеров разных типов, составляющих молекулу-полимер, достигает критического значения (имитируя зону комфорта), «срабатывает» аутокатализ, число молекул-носителей на­чинает возрастать, а концентрация окружающих их мономеров -уменьшаться; это вызывает «включение» функции гетерокатализа, и молекулы-полимеры вновь начинают индуцировать в окружаю­щей их среде синтез мономеров, и начинается новый цикл. Эта схема может служить ключевой к работе любой информационной системы. Другое дело, что, прежде чем информация получит воз­можность проявить себя как ауто- или гетерокатализатор, может потребоваться «перевод» ее на разные системы записи или же функции эти будут проявляться не непосредственно, а через по­средство ряда промежуточных этапов, с участием многочисленных устройств-медиаторов (различных ферментов, например), – но суть дела от этого не изменится.

Функции гетерокатализа, таким образом, сводятся к тому, чтобы обеспечивать успешное выполнение аутокатализа. Специ­фика гетерокаталитическои функции и составляет семантику ин­формации.

Здесь важно подчеркнуть еще одно, уже упоминавшееся, тре­бование к генетической информации: изменение ее гетерокатали­тическои функции не должно никак сказываться на свойстве осуществлять аутокатализ (при необходимых условиях, конечно). Это может реализовываться лишь в одном случае – когда та и другая функции осуществляются независимо друг от друга, со­вершенно разными механизмами, т.е. когда механизм аутоката­лиза не зависит от семантики информации, хотя именно семан­тика и определяет конкретные формы его «срабатывания». В случае, если для реализации информации и ее репликации ис­пользуются ее копии на разных носителях, это требование выполняется автоматически. В случае же, когда используется един­ственная копия, выполнение этого требования обеспечивается разделением обеих функций во времени, т.е. цикличностью дей­ствия информационной системы.

Соответственно этому и операторы, обеспечивающие выпол­нение этих функций, могут иметь либо разные считывающие устройства, и тогда они способны функционировать одновре­менно, либо одно, общее, считывающее устройство, и тогда должны работать «посменно». При этом роль операторов, реа­лизующих функцию гетерокатализа, состоит в обеспечении по­стоянства внутренней среды информационного объекта при мак­симальном разнообразии внешних условий; а роль операторов, реализующих функцию аутокатализа, состоит в обеспечении осуществления этого процесса при максимально стабильных со­стояниях внутренней среды. В случае живых организмов удовле­творение этим требованиям операторов реальных информацион­ных систем проявляется в том, что при удивительном разнооб­разии их фенотипов и условий обитания те механизмы, которые осуществляют репликацию генетических структур и прежде всего удвоение ДНК, отличаются поразительной универсальностью. Практически это используется в генетической инженерии.

И, наконец, почти очевидное требование – требование пол­ного взаимного соответствия информации и операторов, сла­гающих одну информационную систему. Это должно выражать­ся как в общности языка, на котором записана информация и на который «настроены» считывающие и реплицирующие уст­ройства, так и в идентичности способов фиксации информации, поступающей на «вход» информационной системы и образую­щейся при ее функционировании.

Но сформулированные выше требования к информации и операторам – лишь необходимые, но еще не достаточные для того, чтобы слагаемая ими информационная система могла ус­пешно функционировать. Для этого нужно, чтобы было выпол­нено еще одно требование – требование комплементарности ин­формационной системы и тех условий, в которой ей надлежит обитать.

Принцип адекватности и экологические ниши

Взаимное соответствие информации и операторов, состав­ляющих единую информационную систему, а также комплементарность этой системы и условий той внешней среды, где ей предстоит функционировать, можно назвать «принципом адек­ватности», несоблюдение которого чревато разрушением и гибелью информационных систем. Чем разнообразнее внешние усло­вия, чем больше размерность пространства режимов таких сис­тем, тем сложнее должны быть устроены их операторы и, сле­довательно, тем большее количество информации требуется для их кодирования. Конкретная специфика условий будет отра­жаться в семантике информации и структурных особенностях операторов. Степень адекватности информации, операторов, его кодируемых, и условий внешней среды будет выражаться в цен­ности данной информации при ее использовании в данной точ­ке пространства режимов.

Рассмотрим теперь более внимательно отношения, которые могут складываться между информационной системой и внешней средой. Однако, прежде чем это сделать, необходимо дать дос­таточно строгие определения трем уже использовавшимся нами терминам – «пространство режимов», «среда обитания» и «экологи­ческая ниша».

Пространство режимов – это, как мы уже отмечали (глава 2), математическое многомерное пространство, по каждой оси ко­торого отложены нарастающие значения одного из факторов, «жизненно необходимых» для осуществления события цели. Раз­мерность этого пространства, соответственно, равна числу таких факторов. На пространстве режимов может быть распределена вероятность р спонтанного осуществления Z, а также вероят­ность Р его осуществления при использовании данного опера­тора Q,. Поверхности, описывающие такие распределения, могут не перекрываться, а могут перекрываться частично или полно­стью, так что объем пространства режимов, содержащий его область, где р > О, может входить в область для Р > 0, а может занимать и совершенно обособленное положение, особенно если размерности пространства режимов для спонтанного и целена­правленного осуществления Z не одинаковы.

Размерность пространства режимов какого-либо оператора -очень важная характеристика этого оператора, отражающая число факторов, с которыми ему необходимо взаимодействовать при осуществлении данного целенаправленного действия. Объем области пространства режимов, где Р > 0, отражает то разнооб­разие комбинаций значений жизненно необходимых факторов, при которых событие Z может осуществляться. Это зона осуществления Z. В случае спонтанного осуществления Z та об­ласть зоны осуществления, где p≈1, и есть «зона комфорта».

Особое значение имеет область зоны осуществления Z, где р или Р, отнесенные к единице времени, превышают значения р' или Р', выражающие вероятность гибели в единицу времени объектов класса Z. Это – зона мультипликации (спонтанной или индуцированной) событий класса Z.

Предыдущая234567891011121314151617Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: