СУЩЕСТВЕННЫЕ СВОЙСТВА ЯВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Для формулировки определения какого-либо явления необходимо создать модель этого явления, которая адекватно отражала бы самые существенные свойства данного явления. Явление информации связано с материей и ее свойством взаимодействовать. Рассмотрим модели различных вариантов взаимодействий материи.
Информация и неживая материя.
Взаимодействия неживой материи изучаются физикой и химией. Физике известно четыре типа взаимодействий: гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые ядерные взаимодействия. Этих типов взаимодействия достаточно для описания всех известных науке взаимодействий материи. При этом не обнаружено никаких материальных элементов, которые можно было бы связать с явлением информации. Это понятие не требуется для объяснения взаимодействий в неживой природе.
Информация и живая материя до появления нейронных систем.
Взаимодействия в живых объектах и живых объектов с неживой материей также происходят благодаря известным науке четырем типам взаимодействий. Отличительной особенностью является то, что синтез живых объектов происходит при участии генетических объектов. При этом генетические объекты, благодаря своим физико-химическим свойствам, переводят многозначные взаимодействия в однозначные. Например, известные виды аминокислот при определенных условиях могут соединяться между собой в различных сочетаниях. Генетические объекты живой клетки определяют синтез молекул белка, при этом разные типы аминокислот соединяются в строго определенном порядке. В результате синтеза живого объекта обязательно формируется набор генетических объектов, который обладает тем же свойством определения процесса синтеза нового живого объекта.
Какие-либо материальные элементы, которые можно было бы отнести к явлению информации, в живых объектах отсутствуют. Все взаимодействия, происходящие в живой клетке, определяются физико-химическими свойствами входящих в состав клетки объектов и внешних объектов. Следует также подчеркнуть, что многочисленные рецепторы, которые находятся на мембране клетки, также взаимодействуют с различными веществами в рамках известных физике типов взаимодействия.
Информация и нейронные системы.
Алгоритм действия нейронов ничем не отличается от алгоритма действия различных рецепторных механизмов в клетке. Нейроны воспринимают сигналы от органов чувств и передают эти сигналы исполнительным органам и органам эмоциональной оценки (гормональная система торможения или активизации скорости взаимодействий). Особенностью нейронных систем является то, что активизируемые нейроны способны устанавливать между собой устойчивые связи, при этом повторяющиеся сложные воздействия вызывают образование связанных нейронных матриц. Поэтому повторяющиеся однотипные воздействия вызывают однотипную реакцию нейронной системы и связанных с ними исполнительных органов.
Неизвестные объекты исследуются по ряду параметров с целью определения пригодности их для удовлетворения потребностей живого объекта или защиты от них, если они представляют опасность для живого объекта. Эти взаимодействия также определяются физико-химическими свойствами нейронов, живых объектов и воздействующих объектов.
В результате этих процессов в нейронной системе образуется множество нейронных матриц, соответствующих различным объектам. Таким образом, множество нейронных матриц отражает (кодирует) множество объектов и множество реакций на эти объекты.
Сложноорганизованные животные обладают не только органами чувств, но и сигнальными органами, поэтому в нейронной системе образуются нейронные матрицы, соответствующие определенным сигналам, которые сопоставляются с конкретными объектами. Таким образом формируются системы сигнальных кодов, соответствующих различным объектам. При этом животные, передавая сигнальные коды разных объектов, могут управлять действиями друг друга, а также обучать необходимым действиям.
Следует также отдавать отчет в том, что передаются вполне материальные сигналы, которые однозначно соответствуют определенным нейронным матрицам и поэтому активизируют их. Первоначально животные передавали кодовые сигналы по каналам связи, которые определяются свойствами органов чувств: слух, зрение, осязание, обоняние.
Человек, кроме органов чувств, использует для передачи, обработки и хранения кодовых сигналов различные материальные объекты, электромагнитные волны и другие средства.
Явление информации.
Явление информации имеет место тогда, когда наблюдатель начинает определять различные параметры объектов и параметры их взаимодействий. Эти параметры могут быть связаны с силами известных четырех типов взаимодействий, а могут быть связаны с различными характеристиками видов восприятия этих объектов наблюдателем. Например, параметр массы связан с гравитационным взаимодействием, а параметр цвета связан со свойствами органов зрения, которые воспринимают отраженный от объекта свет. В любом случае, информация - это мера чего-либо.
Параметром информации можно измерять количество информации, необходимое для синтеза какого-либо живого объекта, или же сложность какого-либо объекта или его параметра, то есть их отличие от эталонного значения. В каждом из этих случаев необходимо знать, какие существенные свойства имеет данный параметр.
Рассмотрим существенные признаки параметра информации для случая синтеза живых объектов. Первый признак состоит в том, что процесс синтеза идет под контролем генетических объектов, которые многозначные взаимодействия переводят в однозначные. Для оценки количества информации возьмем для примера случай синтеза молекулы белка. Белки состоят из 20 типов аминокислот. При взаимодействии молекул ДНК, РНК, комплекса рибосомы и других объектов аминокислоты присоединяются в строго определенном порядке. Мера определенности для присоединения очередной молекулы аминокислоты равна 4,32 бита. Вероятность случайного присоединения нужной аминокислоты равна 1/20. Примерная величина определенности для синтеза простейшего живого объекта (например, вируса) находится в пределах нескольких мегабит.
Другая существенная особенность параметра информации для живых объектов состоит в том, что вносимая во взаимодействия определенность может быть положительной или отрицательной. Например, внедрение в клетку вируса и изменение алгоритма работы клетки приводит к гибели клетки, поэтому внесенная определенность - отрицательна. Таким образом, для живого организма существенным является вопрос о том, приводит ли вносимая во взаимодействия определенность к росту и продолжению функционирования живого объекта или нарушает их.
Теперь рассмотрим существенные признаки параметра информации для неживого объекта. Синтез неживого объекта происходит без генетических объектов и отсутствует многозначность взаимодействий. Например, формирование кристалла соли обходится без генетических объектов и нет никакой неопределенности. Следовательно, информация для этого процесса равна нулю, то есть процесс синтеза неживого объекта имеет принципиальные отличия от синтеза живого объекта. Если же рассматривать информацию как меру сложности, то есть меру отличия чего-либо от эталонного значения, то информация будет равна величине, на которую конкретное значение параметра отличается от порогового значения этого параметра. В данном случае такое понятие информации по своим существенным свойствам отличается от понятия информации в случае синтеза живых объектов.
Признаки информационного взаимодействия для живой материи.
1. Взаимодействие происходит под управлением генетических объектов.
2. Определенность, вносимая во взаимодействие, отлична от нуля и равна количеству информации, необходимой для осуществления взаимодействия.
3. Информационное взаимодействие всегда является основой процесса синтеза живого объекта, который обязательно в итоге должен иметь геном, способный контролировать процесс синтеза живого объекта.
4. Определенность, вносимая во взаимодействие, может быть положительной или отрицательной с точки зрения функционирования живого объекта.
Признаки взаимодействия в неживой природе.
1. Отсутствие генетических объектов.
2. Определенность взаимодействия равна нулю.
3. Величина информации равна отличию значения какого-либо параметра от пороговой величины.
Информация как мера сложности объектов природы.
Сложность объектов достаточно хорошо измеряется известными параметрами: массой, энергией, количеством объектов, их пространственными параметрами. Поэтому введение понятия информации как меры сложности объектов нецелесообразно.
Информация и взаимодействие.
Рассмотрим вопрос о том, когда взаимодействие имеет информационный характер, а когда взаимодействие - параметрическое. Если исходить из выше представленных свойств взаимодействий, то однозначное взаимодействие носит параметрический характер, то есть при этом взаимодействии меняется какой-либо параметр, не связанный с многозначностью и определенностью. Например, выработка сигнала одним из элементов зрения, который реагирует на свет определенного спектра. Есть свет этого спектра - есть на выходе сигнал. Если нет света этого спектра, то сигнала нет.
Сигнал после нейронной матрицы уже носит информационный характер, потому что на входе сигнал имеет сложную структуру, а на выходе сигнал появляется только у определенной матрицы, которая реагирует на этот сложный сигнал и только на него. Определенность, которую вносит данная матрица отлична от нуля.
Существенным является вопрос о том, чем являются материальные сигналы, которые хранятся на тех или иных материальных носителях или передаются в системах связи. В работе “Молекулярная биология клетки” Албертса и других авторов [1] говорится о том, что нейронные матрицы выполняют функции генетических объектов, так как они определяют характер взаимодействий. Те же функции управления (определения) взаимодействиями обладают различные виды сигналов, которые использует человек и другие животные, обладающие сложными нейронными системами. Поэтому очевидно, что все виды сигналов, используемые человеком, тоже являются генетическими объектами. Их свойства определять взаимодействия проявляются при взаимодействии с нейронными системами человека или другими объектами биосферы человека. Например, любое орудие труда человека является генетическим объектом, компьютер, компьютерные программы также являются генетическими объектами. Тексты книги, записи музыкальных произведения, зафиксированные на любых носителях, тоже являются генетическими объектами.
Выводы.
1. Для описания взаимодействий, происходящих в рамках известных науке однозначных взаимодействий, не требуется введение дополнительных информационных понятий и параметров.
2. Для описания параметра определенности взаимодействий, связанных с участием в процессе синтеза живых объектов генетических объектов, которые переводят многозначные взаимодействия в однозначные, вводится параметр информации, который определяет меру определенности, вносимую во взаимодействия генетическими объектами. Информация - это мера определенности, которую живые объекты или их части вносят во взаимодействия живых объектов, их частей, элементов внешней среды.
3. Все материальные сигналы, которые производятся человеком или используются им, являются генетическими объектами, потому что они имеют свойство при определенных условиях определять вид взаимодействий.
