1.4. Информационные системы – чудо природы или основа её существования?

Вопрос о том, что представляют собой информационные системы (ИС), кажется довольно простым и одновременно по-философски сложным. Всё зависит от того, какие критерии используются для идентификации системы как информационной.

В принципе, любая система, имеющая дело с фиксацией, хранением, передачей или обработкой информации, могла бы рассматриваться как ИС. Однако в таких системах, основанных на физических взаимодействиях, не происходит ничего особенного, что выделяло бы их из ряда других физических систем. И в то же время существует класс систем, представленных биологическими организмами, поведение которых невозможно понять лишь на основе каузальных физических законов. В поведении этих систем присутствует телеологическая составляющая, связанная с осуществлением целей, возникающих в информационных процессах, что принципиально отличает такие системы от физических.

В работе [Коштоев, 1991] описаны важнейшие особенности биологических ИС, такие как необходимость присутствия в системах изначальных знаний, способность к целенаправленному поведению и возможность образовывать иерархии, связанные общими целями. Однако без понимания природы информации и её места в наблюдаемой реальности, сформулировать критерии, выполнение которых превращает физическую систему в информационную, по-видимому, невозможно.

Информационная парадигма (ИП), отвергающая атрибутивные подходы в понимании информации и рассматривающая её как самостоятельную реальность, в положении (П2) прямо указывает на неразрывность понятия информации и ИС. Поэтому с точки зрения ИП способность системы оперировать содержательной информацией является тем основным критерием, который позволяет идентифицировать ИС. При этом не важно, на какой основе реализована сама система. В принципе, возможно даже существование ИС, не связанных с физической реальностью.

В физическом мире вне ИС информация, запечатлённая на материальных носителях, является всего лишь последовательностью различений чего-либо и полностью лишена содержания, способного влиять на происходящие процессы. Такая информация носит потенциальный характер. Она может быть многократно реплицирована или уничтожена, а время её жизни определяется только сохранностью физических носителей.

Для того чтобы перейти в активное состояние и приобрести смысл и содержание, потенциальная информация должна быть воспринята системой, обладающей соответствующими кодами и некоторым, необходимым для интерпретации информации, тезаурусом. Такой тезаурус включает систему правил, позволяющих преобразовывать воспринимаемую информацию в нужные формы, а также набор знаний, представленных в виде моделей окружающей реальности. При этом сама воспринимающая система должна обладать механизмом, способным на основе тезауруса осуществлять содержательную интерпретацию информации.

Системы, обладающие таким минимально необходимым набором информационных качеств, хотя ещё и не способны воздействовать на процессы в физическом мире, уже являются информационными. Подобные системы принципиально отличаются от физических систем, так как в них существует множество состояний, переход в которые не может быть предсказан только на основе физических законов. Другими словами, в этих системах кроме физических присутствуют дополнительные информационные (или ментальные) степени свободы.

Вопрос о том, что вообще представляют собой системы – физические или информационные – затрагивает большое число разнообразных аспектов, связанных со структурой и с организацией взаимодействия множества элементов, которые могут быть ассоциированы в системе, а также с выявлением связей системы как целого с окружающей средой. Но главное – с пониманием природы возникновения интегративных качеств системы, не сводимых к качествам составляющих её элементов.

С этих позиций ИС также можно рассматривать как организованную совокупность подсистем, обладающих информационными функциями, которые совместно порождают новое качество – возможность оперировать содержательной информацией.

Для реализации простейшей пассивной ИС необходим следующий минимальный набор функциональных подсистем:

• сенсорные органы, обеспечивающие кодированное отображение реальности в какой-либо из доступных модальностей;

• каналы связи, создающие возможность обмена информацией между функциональными подсистемами;

• блоки памяти, на которых временно или постоянно размещается воспринимаемая информация и хранится тезаурус ИС;

• процессорный блок, формирующий образы воспринимаемой реальности и наполняющий их содержанием на основе тезауруса.

Важно подчеркнуть, что любая система, имеющая дело с информацией, но не обладающая всей полнотой перечисленных функциональных возможностей, не сможет оперировать содержательной информацией и, следовательно, не будет являться ИС. Так, например, телефон, преобразующий кодированный входной сигнал в речь, не относится к ИС, тогда как смартфон, реализующий функции искусственного интеллекта, уже является полноценной ИС.

Перечисленный набор функциональных подсистем необходим для существования пассивных ИС, способных лишь интерпретировать воспринимаемую информацию и встраивать её в систему знаний, доступных ИС, то есть делать её содержательной. Однако этих подсистем недостаточно для функционирования активных ИС, которые на основе содержательной информации могут осуществлять целенаправленное воздействие на физические процессы в окружающей среде. Для того чтобы система стала активной, в неё должны быть включены дополнительные подсистемы, представляющие собой разнообразные эффекторные органы, находящиеся под контролем управляющего центра.

В отличие от физических связей в материальных системах, связи между элементами ИС могут осуществляться вне зависимости от их пространственно-временного расположения, а сами элементы могут одновременно принадлежать разным ИС. Важно только, чтобы в рамках конкретной системы эти информационные элементы обеспечивали возможность продуцировать содержательную информацию.

Среди всего разнообразия ИС существует класс компактных систем, обособленных в определённой пространственно-временной области. К таким системам относятся, в частности, живые организмы, представленные биологическими ИС. Компактность этих систем обусловлена тем, что большое число информационных связей, существующих в таких ИС, базируется на химических процессах и, следовательно, ограничено молекулярными масштабами.

Современный научный подход предполагает, что происхождение биологических организмов носит естественный характер, то есть их становление происходило только на основе известных физических законов при сочетании благоприятных случайных факторов и под давлением естественного отбора. Такой взгляд, несмотря на исчезающе малую вероятность возникновения биологических структур, был бы вполне допустимым, если бы речь шла лишь о физических системах, в которых необходимые для возникновения жизни новые качества могли бы накапливаться последовательно.

Однако жизнь – это прежде всего ИС, для возникновения которых используются не просто физические структуры, а требуются готовые информационные подсистемы, которые сами по себе не обладают какими-либо конкурентными преимуществами и не могут участвовать в естественном отборе. Поэтому все функциональные органы, такие как сенсорные устройства, обеспечивающие кодированное восприятие окружающей реальности, такие как память и внутренние каналы связи, устройства обработки и интерпретации информации, а также эффекторные органы, должны возникнуть одновременно и пространственно согласованно.

Безусловно, такой сценарий происхождения жизни лежит за пределами научного подхода, определяемого ЕНП.

Но это ещё не основная проблема, которую нужно решить, чтобы смоделировать естественное происхождение биологических ИС. Мы уже отмечали, что существование содержательной информации невозможно без наличия в ИС изначального тезауруса. В рамках физикалистского мировоззрения единственным источником возникновения первичного тезауруса по-прежнему может являться только случайность. Но даже не апеллируя к исчезающей вероятности такой случайности, отметим принципиальную неосуществимость такого подхода. Действительно, тезаурус, представляющий определённый набор знаний и правил, может возникнуть и эволюционировать только в уже существующей ИС. Но сама ИС, определяющее качество которой связано с содержательной информацией, не может возникнуть и функционировать без изначального тезауруса.

В уже существующих биологических ИС проблема тезауруса решается с помощью системы самовоспроизведения и встроенного в неё механизма эволюции, позволяющих передавать тезаурус по наследству и закреплять в нём вновь приобретённые знания и паттерны поведения.

По современным представлениям, носителем генетической информации являются молекулы ДНК и РНК, поэтому знания, связанные с начальным тезаурусом ИС организма, должны быть закодированы последовательностями нуклеотидов этих молекул. Но в настоящее время мы даже приблизительно не знаем, как происходит гносеогенез, то есть как генетическая информация с молекулярного уровня переходит в знания, функционирующие на уровне организма в целом. Отметим, что речь идёт не только о высших организмах, обладающих нервной системой, но и о растениях, и об одноклеточных, информационные подсистемы которых вообще не локализованы в определённых органах.

Самовоспроизведение позволяет биологическим организмам существовать и эволюционировать на протяжении длительного периода времени, но оно отнюдь не решает проблему возникновения первичного тезауруса в момент становления ИС.

С другой стороны, на примере искусственных ИС, созданных человеком, видно, что создатель, действуя целенаправленно, способен не только организовать необходимую структуру информационных подсистем, но и заложить в систему изначальный тезаурус, происхождение которого определяется лишь знаниями самого создателя. И это вполне определённо указывает на возможность существования Творца биологической жизни. При этом такая возможность никак не задевает физическое понимание окружающей реальности. Достаточно только сделать естественное предположение, что биологические ИС не уникальны, и в природе существуют и другие ИС, которые вполне бы могли стать материнскими для биологических ИС.

Обнаружение таких систем стало бы одним из самых значительных открытий науки, но вряд ли такая задача разрешима в рамках традиционных научных подходов.

Действительно, чтобы идентифицировать систему как информационную редукционным путём, необходимо выявить её информационные подсистемы, связанные с восприятием информации, памятью, каналами связи, эффекторными органами и процессорным блоком. Однако если ИС не относится к классу компактных, то её элементная база может принадлежать пространственно-временной области, недоступной для редукционного анализа.

В принципе, ИС может быть идентифицирована и в результате систематических наблюдений, если удастся обнаружить целенаправленную (телеологическую) составляющую в природных процессах. Однако наблюдатель, не располагающий знанием цели, не в состоянии отличить каузальную физическую систему от телеологической информационной, так как в материальном мире поведение любых систем проявляется только на уровне физических законов. А возможность определения целей в наблюдаемых физических явлениях практически отсутствует. Можно знать о своих целях, догадываться об аналогичных целях других биологических организмов, таких как самосохранение, размножение или питание, можно программировать цели искусственных ИС, но цели систем, существующих в иных пространственно-временных масштабах и на высших иерархических уровнях, остаются для нас недоступными, если только сами ИС не пожелают их открыть.

И тем не менее существует подозрение в целенаправленном поведении некоторых систем, которые явно нельзя отнести к классу компактных.

Так, в биологической жизни мы наблюдаем иерархию ИС – от клеток до биосферы в целом. И хотя идентифицировать информационные подсистемы верхних уровней биологической иерархии достаточно сложно, наблюдаемая прогрессивная эволюция биосферы позволяет предположить её целенаправленный характер, где целью может являться становление ноосферы.

Другой пример может быть связан с уникальностью характеристик нашей Вселенной, самопроизвольная точная настройка которых, необходимая для существования биологической жизни, представляется маловероятной. Поэтому выбор этих характеристик также мог бы носить целенаправленный характер, если бы целью было возникновение биологической жизни. И это даёт намёк на то, что вся Вселенная в целом может являться ИС.

Для осуществления целенаправленного поведения ИС должна обладать некоторым набором целей, имеющих определённые ценностные характеристики и приоритеты. Структуру такого набора целей можно представить в виде иерархии, где нижний уровень включает краткосрочные внешние цели и цели, связанные с поддержанием функциональных возможностей ИС. Цели нижнего уровня иерархии, как наиболее актуальные, имеют наивысшие приоритеты исполнения.

Иерархия строится на основе одной или нескольких стволовых целей, которые могут быть и не реализуемы, но имеют максимальную ценность и определяют смысл существования конкретной ИС. При этом осуществление стволовых целей возможно только при последовательных переходах на более высокие уровни целевой иерархии в результате реализации некоторых промежуточных целей.

Как правило, стволовые и промежуточные цели зависят от иерархического уровня, на котором находится организм. Так, для простейших организмов стволовой целью может быть размножение, необходимое для сохранения популяции вида. Для высших организмов такие цели уже связаны с местом в групповой или социальной иерархии, а в случае развитого самосознания – и с местом во всей иерархии жизни. Отсутствие у человека стволовых, а следовательно, и многих других промежуточных целей замыкает поведение в плоскости естественных потребностей и приводит к утрате важнейшего элемента самосознания – смысла существования.

Для осуществления поведения информационной системой используется управляющая информация, активирующая готовые поведенческие паттерны. Такие паттерны в виде генетически заданных рефлексов и инстинктов, а также приобретённых навыков, интегрируются в структуру целей и приоритетов, образуя динамическую систему поведения. В этой системе для достижения конкретной цели могут использоваться разные формы поведения, реализуемые в зависимости от физического и ментального состояния ИС и от воспринимаемых системой условий внешней среды.

С этих позиций поведение физических систем можно рассматривать как вырожденный вариант поведения ИС, обладающих единственной целью. А физические законы в таком случае выступают как алгоритмизированные паттерны поведения, зависящие от внутреннего состояния системы, задаваемого её динамическими характеристиками, и от состояния внешней среды, информация о которой передаётся физической системе посредством физических полей.

Подобно физическим, информационные системы также могут образовывать иерархии. При этом существенно, что на каждом иерархическом уровне имеются свои цели и свои динамические системы поведения. Но для того чтобы иерархический организм был устойчивым, цели ИС нижних уровней иерархии не должны противоречить целям всего организма, а вышестоящие ИС должны обладать механизмом ограничения действий ИС нижних уровней, нарушающих функционирование всей иерархии. Таким механизмом является, например, иммунная система в многоклеточных биологических организмах или правоохранительные органы в социумах.

Наличие иерархии ИС требует и наличия коммуникативных связей между системами разного уровня. Но на каждом иерархическом уровне существует своя специфика организации и функционирования ИС, требующая своего способа кодирования и своего языка управления и обмена информацией. И семантика этих языков должна быть доступной для систем, находящихся на других иерархических уровнях, хотя бы в той степени, которая бы обеспечивала согласованное функционирование всего организма в целом.

Такая задача может быть решена двумя различными способами. Или созданием универсального транслятора, воспроизводящего необходимую семантику в любой кодовой системе и в любом языке, используемом в иерархии ИС. Или использованием единого для всех ИС языка, который каждая из ИС воспринимает частично в соответствии с её тезаурусом, возможностями сенсорных и эффекторных органов, а также в соответствии с потребностями в тех знаниях, которые необходимы для системы управления в иерархической ИС.

В первом варианте транслятор должен отслеживать все вновь возникающие в процессе эволюции кодовые системы и языки. Но самое главное, что при таком подходе невозможно адекватно передавать семантику в языках, имеющих разные уровни сложности и слабо пересекающихся в пространстве смыслов.

Так что, похоже, что в природе осуществляется второй вариант. И этот вариант, связанный с существованием единого языка переживаний, объединяющего всю информационную реальность, реализуется в феноменальном сознании.

С этой точки зрения все внутренние ощущения, доступные сознанию человека, – это также часть сознания наших органов, входящих в иерархию организма. А творческие озарения или знания, полученные нерациональным путём, – это часть сознания высших ИС, ставшая доступной в состоянии инсайта.