0
2299
Газета Наука Печатная версия

18.11.2009

Техноэволюция в мире "железяк"

Борис Кудрин

Об авторе: Борис Иванович Кудрин - доктор технических наук, профессор.

Тэги: эволюция, человечество


эволюция, человечество Природа искусственных артефактов, созданная человеком, развивается по тем же законам естественного и информационного отбора, что и живая природа.
Петер Грик. Метрополис Триптикон, 2005–2007. Источник: www.gric.at

Подступающая дарвиновская дата, 24 ноября, когда 150 лет назад увидел свет фундаментальный труд «О происхождении видов путем естественного отбора или сохранения благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», фиксирует тот факт, что естественный отбор есть нечто большее, чем отслуживший трафарет. Убежденность, что все объяснимо естественным отбором (который устраняет худшее, нежизнеспособное) и стабилизирующим (сохраняющим норму), опровергается разными теориями эволюции. Но сохраняется единство мнения, что эволюция существует, вектор ее необратим. А что, если попробовать применить принцип отбора к объектам (субъектам?) второй природы – созданной человеком техносфере? Для этого примем аксиоматически, что любая единица – особь технической реальности («железяка») – отбирается окружающим, и рассмотрим особенности такого отбора в техноценозе.

Эволюционная троица

Признание подобия процессов управления и связи в машинах, живых организмах и обществах, что является стержнем кибернетики, – это был важный шаг на пути познания. Сделаем следующий. Создаваемые (кем?) сообщества, ценозы (от греч. – coenose; англ. – cenosis) любой природы – организмы, изделия, документы – определяются процессами эволюции. Их познание требует нового подхода, точнее, оформления науки о технической реальности – технетики, в основе которой лежит подобие формирования и функционирования биоценозов, техноценозов, информценозов.

Ключевым для технетики (technetics), изучающей техноценозы, является документ. Это – материальный объект, содержащий закрепленную информацию на любом носителе и предназначенный для ее передачи и использования. Слово само по себе не является предметом рассмотрения в технетике до тех пор, пока оно не задокументировано: как распечатка «прослушки», как записанные указания диспетчера завода и проч. и проч.

Всякая неоднородность распределения материи и энергии в пространстве и времени несет информацию. Учитывая, что исторически вначале возникли физические системы с характерной для них атомной и химической эволюцией, затем – биологические (биоэволюция), за ними – технические (техноэволюция) плюс понятие информации, можно сформулировать основные признаки всех трех типов эволюций.

Развитие неорганического мира (физические системы) происходило при использовании информации (окружающей неоднородности), определялось физико-химическими законами при отсутствии специального, выделенного, материального объекта-носителя информации и отсутствии плана использования информации.

Биологическая эволюция осуществляется при использовании недокументальной записи информации на молекулярном уровне (генетический код), при совмещении материального носителя информации и аппарата воспроизведения себя. Здесь уже появляется план использования информации.

Техноэволюция после согласования единой системы механических (1878) и электрических (1881) единиц реализуется на основе только документальной записи информации. Произошло пространственно-временное разделение: собственно документа, способа создания документа и процесса вещественно-энергетического воспроизведения плана (изделия), предусмотренного документом.

Сущность био- и техноэволюции – возникновение информации из «шума» на основе запоминания выбора. Как была «преджизнь», так была и додокументальная эпоха.

Эволюция эволюции

Подчеркнем принципиальную разницу в использовании информации в неживой и живой природе. В неорганическом мире выделенный объект изменяется под влиянием окружающей среды. При этом, можно сказать, объектом используется информация для перехода в более стабильное, более вероятное для данных условий состояние. Но какими бы ни были результаты, например разрушение скал, они не предусмотрены какой-либо программой: нет материального объекта-носителя информации, по которому a priori можно предсказать результат. Результат же предсказуем на основе физико-химических законов: по Лапласу–Ньютону – точно; вероятностно-статистически – по Бору–Эйнштейну.

В процессе развития неорганического мира природа сделала качественный скачок: нашла способ записывать и сохранять информацию во времени путем многократного воспроизведения копий. Появился план, программа использования информации для создания системы, обладающей гомеостазисом. Появилась жизнь. Создались биологические системы. Началась эволюция. Природа пошла по пути специализации, создав материальный носитель информации – ген. Это позволило «записать» все живое.

Следующим шагом, сделанным природой по пути специализации, явилось появление технической реальности. Произошло разделение функций.

С одной стороны, появился материальный объект, содержащий закрепленную информацию – документ. Он выделился из гомеостатической системы, которая создается по плану, программе, содержащейся в документе. Уникальность и воспроизведение документа уже не зависят от способа и времени воспроизведения и функционирования гомеостатической системы-изделия.

С другой стороны, воспроизведение (изготовление) изделия происходит во времени и пространстве в соответствии с закрепленной информацией, содержащейся в документе. Мало того, с использованием определенных документом вещества и энергии, которые не принадлежат документу и которые, в свою очередь, определены документом. Вначале появились отдельные технические изделия. Затем они образовали сообщества – техноценозы.

Появление технических сообществ с абсолютной необходимостью вызвало появление информационных систем: это системы, создающие документы (в любом их виде); системы, использующие документы для создания новых документов; системы различной документации и отдельные документы как системы. Началась информэволюция, в ходе которой осуществляется документальный отбор.

Техническое бытие и информация

Очевидно, что человек может различать мертвое (физическое), живое (биологическое) и техническое (искусственное). Фактически принятие этого факта – лишь шаг вслед за Анаксимандром: я добавляю к мертвому и живому еще и техническое бытие.

Тогда можно констатировать, что на уровне артефакта-организма-изделия-особи техническое может быть техническим мертвым (материалы, комплектующие, излучения), не делающим попыток противостоять второму закону термодинамики; техническим живым (органическим: штаммы, гибриды, овечка Долли) и технетическим, противодействующим локально росту энтропии и уже, подчеркнем, всегда (вместе с техническим мертвым и техническим живым) образующим техноценозы. То есть своеобразные сообщества слабо связанных и слабо взаимодействующих изделий.

Понятие информации более высокого уровня, чем единичный документ или их совокупность. Информация взгляда, молчания («┘и не краснеть удушливой волной, слегка соприкоснувшись рукавами») может сохраниться у человека на всю жизнь в памяти, но при этом так и не став документом. Необходимость сохранения, передачи и воспроизведения информации в полной мере ощутил молодой капитализм. Это изобретение телеграфа (Сэмюэл Морзе, 1837), телефона (Александр Белл, 1876), граммофона (Томас Алва Эдисон, 1877).

Примем как постулат, что мертвый мир породил живое, живое породило технетическое, которое, в свою очередь, создало информационную реальность, которая, соединившись с техническим, породила социальное. Тогда можно говорить об отборе в каждой из реальностей вообще, о специфике, об аналогиях и различиях.

Использование аналогий – содержательный метод научного исследования. Воспользуемся им для исследования подобия на уровне сообществ, материальных и информационных причин, создающих одинаковые структуры. Параллели между явлениями биологии и экономики прослеживаются, например, в произведениях Эразма Дарвина, деда Чарлза Дарвина. Блэкберн считал, что поведение группы ученых очень напоминает поведение групп растений и животных в биоценозах: как растения производят и обмениваются биомассой, так и человеческое поведение сводится к обмену и строительству информации.

Рассмотрим закон естественного отбора и предположим наличие аналогичного закона информационного отбора, действующего в техноценозах и управляющего техноэволюцией. Естественный отбор в классической форме утверждает прежде всего, что любая группа животных и растений (организмов) имеет тенденцию к наследственной изменчивости; виды растений и животных изменчивы. В нашем случае изменчивость видов изделий со временем, в процессе техноэволюции, очевидна. Но между изменчивостью видов в биологии и технике есть, во-первых, принципиальное различие, во-вторых, более глубокая аналогия.

Мутации документа

Рассматривая развитие техники как информационный процесс, можно показать, что из-за ограниченных возможностей человеческого мозга отдельный человек может сконструировать техническое устройство, состоящее из определенного количества элементов, между которыми связи установлены локально и по небольшому числу существенных параметров. Здесь явно или неявно действия осуществляются в рамках первой научной картины мира (все можно точно рассчитать). Результат же получается в рамках второй – вероятностно-статистической – картины мира: Природа не может сделать, как задумано, и делает все с ошибками, в допусках нормального распределения.

Множество особей разных видов образуют ценоз: опушку леса, цех, поселение. Здесь Природа руководствуется третьей, – ценологической – картиной мира. Она опирается на инвариантность структуры любого ценоза: существует разнообразие видового состава – такое, что большинство видов малочисленны и лишь некоторые – саранчевы. Соотношение «крупное–мелкое» не характеризуется таким математическим понятием, как «среднее», а ошибка оценки параметров точки стремится к бесконечности.

Заметим, что устройства с малым количеством исходных элементов вообще могут быть созданы по способу «проб и ошибок», как делали орудия труда пралюди. Технические устройства, требующие для своего функционирования энергетического, материально-технического, информационного, социального обеспечения, принципиально не могут быть созданы без документа (чертежей, расчетов, технических условий и др.). Мы говорим именно о таких изделиях-особях.

Сформулируем следующее положение: любой документ изменяется; изменение изделия как вида есть следствие изменения документа. Создание нового генотипа изделия (изменение существующей или разработка новой документации), определяющего появление нового вида изделия, аналогично мутации генетической информации биологических систем.

Жан-Батист Ламарк, предшественник Чарлза Дарвина, постулировал принцип прямого приспособления к условиям внешней среды, путем упражнения органов и наследования приобретенных свойств. В процессе эксплуатации изделия (машины) вносятся различные усовершенствования, изменения. Иногда – во всю партию (популяцию) машин. Но какими бы существенными или несущественными ни были изменения, они не будут воспроизведены, если не закреплены документально. Приобретенные в процессе эксплуатации признаки не наследуются, наследуются только генетические изменения, то есть изменения, закрепленные в документе.

Так вымерли автомобили «ЗИС» и «Победа». Вымирание ускоряется, достаточно обратиться к примеру компьютерной техники и мобильникам. При этом главное, что утрачивается, – информация, документально существовавшая. Мы утратили информацию, например, по полуторке: изменились технология, железо, медь, крепеж. Короче, другая система стандартов, технических условий. Сейчас мы можем лишь сделать нечто похожее (свечи-лампы в театрах).

Возникновение «разумной» машины

Итак, по Дарвину, организмов каждого вида рождается больше, чем может найти себе питание, выжить и оставить потомство. Применительно к технике: видов изделий создается больше, чем есть свободных экологических ниш. Чтобы убедиться в этом, достаточно зайти в любой магазин, автосалон, участвовать в тендерах на поставку.

Принципиально, что максимум напряженности конкуренции за лимитирующий ресурс между любой парой видов достигает своего минимума в стабильном техноценозе. Математически это утверждение и приводит к гиперболической Н-зависимости для распределения видов по существенному параметру. Следовательно, во-первых, наличие конкурентной борьбы должно привести к распределению видов, сводящемуся к гиперболическому, и, во-вторых, такое распределение является закономерным для любых ценозов.

Таким образом, множество изделий существующих видов и множество изделий вновь появившихся («придуманных») видов попадают в конкретные техноценозы, где количество экологических ниш ограничено. Они ведут в техноценозах борьбу за существование при ограниченности вещественных и энергетических ресурсов. Популяции изделий, которые обладают признаками, способствующими освоению новых или перераспределению в свою пользу существующих экологических ниш, выживают.

В биоценозах конкурентные взаимоотношения наиболее сильно проявляются вблизи положения равновесия. То же и в техноценозе: в момент его формирования комбинация изделий может быть широкой. Для функционирующего техноценоза внедрение нового вида труднее, вызывает большее противодействие, возможен отрицательный результат (в том числе и для более качественных изделий) из-за консерватизма системы, высокого потенциального барьера вступления.

Принципиальное отличие естественного отбора от информационного в том, что уничтожение биологической особи означает одновременное уничтожение генетической информации, сохранение–воспроизведение себе подобной особи и тождественной информации. Уничтожение или сохранение изделия не имеет прямого отношения к документу – генетической информации об изделии. Это отличие влечет за собой необходимость процесса, отсутствующего при естественном отборе: незакрепленная информация документируется и превращается в программу. Возникает необходимость в «разумной» машине, фиксирующей штрих-код, которая могла бы оценить результат воздействия вновь пришедшей популяции на экосистему и экосистемы на вновь пришедшую популяцию. Другими словами, могла бы оценить итоги борьбы за существование.

В биологии в силу могущественного принципа наследственности отобранная особь будет стремиться к размножению своей новой, измененной формы. В технике документ утверждается и становится действующим для изготовления изделия. Наследственность – обязательная черта информационного отбора изделий: любой документ содержит наследственную информацию, материализованный опыт предшествующих поколений.

При наличии материально-энергетических условий по действующим дискретным документам осуществляется размножение отобранных вариантов, изготовление изделий с детерминированной структурой, жестко завязанными размерами, связями, компоновкой, исходными материалами с вероятностным разбросом параметров. Происходят передача и усиление прямой наследственной информации. В популяции происходит увеличение информации, реализованной во время предыдущего цикла и закрепленной документально (генетически).

Процесс преобразования наследственной информации в фенотипическую отражает, во-первых, появление и проявление индивидуальности изделий, в частности, присвоение имен-номеров. Во-вторых, готовое изделие отличается от предусмотренного документом. И чем изделие сложнее, тем более отличается. Явление, хорошо известное всем проектировщикам, монтажникам, наладчикам, – доводка, обкатка, испытания, и только затем изделия попадают в экосистему.

* * *

И в качестве заключения. Техноэволюция – порождение природы на определенном этапе ее развития. Чтобы управлять техноэволюцией, надо прежде всего познать ее законы. Один из таких законов нами и предлагается. Он критичен, как и дарвиновские представления.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Техника эволюционирует не по Дарвину

Техника эволюционирует не по Дарвину

Юрий Магаршак

В человеческой цивилизации новые технологии никогда не создаются по воле случая

0
4010
Создатели эволюционных технологий

Создатели эволюционных технологий

Игорь Лалаянц

Как молекулярные библиотеки, гены-мутанты и сконструированные протеины помогли разработать новые терапевтические методы

0
485
Кланы, клоны, войны и патриархат

Кланы, клоны, войны и патриархат

Игорь Лалаянц

Как неолитическая революция привела к господству мужчин

0
2864
Высыхающая планета и ее будущие  обитатели

Высыхающая планета и ее будущие обитатели

Сергей Сухонос

Цивилизационная задача человечества – вывести разумную жизнь в неосвоенную среду

0
2468

Другие новости

Загрузка...
24smi.org