Реферат: Информационные лики человека и биосферы

В этом отношении характерен спор вокруг идеи коэволюции природы и общества, которую в последние годы разрабатывал академик Н.Н. Моисеев. Коэволюция природы и общества является фактически утверждением о возможности одновременного существования и более того — сосуществования на фоне общего планетарного пространства систем с разными характеристическими временами, т. е. с различной интенсивностью протекающих в них процессов, в частности — процесса передачи информации, что и позволяет человеку использовать и добывать энергию значительно более эффективно, чем любым существам в биоте.Однако в ряде публикаций, в том числе и академических, представление о человеке и обществе рассматривается с точностью до наоборот: как о системах с малыми информационными ресурсами по сравнению с таковыми у биоты (понимаемой как совокупность живых организмов биосферы) [1–3]. Эта точка зрения ведет, в частности, к отрицанию возможности коэволюции природы и общества (начало дискуссии о коэволюции см. в нашем журнале [4]). Отсутствие единого мнения вокруг этой концепции, думается, в первую очередь связано с тем, что она не вписывается в парадигму современного знания, противопоставляющую человека окружающей среде и объявляющую его сознание и деятельность внешними, чуждыми природе возмущениями. В ХХ в. преодолеть такой подход пыталась психология, однако в науках естественного цикла, и прежде всего биологии, он сохранился. Это приводит к неверному пониманию природы человека и его роли в биосфере.

Основания для споров

Приведем основные посылки, на которых базируются представления о невозможности активного участия человека в поддержании планеты Земля в состоянии, пригодном для жизни, т. е. в процессе саморегуляции биосферы — биотической регуляции.

1.Ограниченная скорость усвоения человеком информации (порядка 10 бит/с) и, как результат, более низкие, чем в биоте, информационные потоки, усваиваемые человеческим мозгом и обществом. На этом основании признается абсолютная, недостижимая (и непостижимая!) мудрость природы и необходимость биотической регуляции как основы дальнейшей жизни на Земле.

2.Слишком высокая скорость изменений, производимых в природе деятельностью человека, по сравнению со скоростью восстановления природы, из чего также делается вывод о необходимости опоры на биотическую регуляцию.

3.Слишком высокая численность и скорость роста вида Homo Sapiens по сравнению с другими видами, из чего следует необходимость сокращения численности человечества в 10(!) раз для возврата к механизму поддержания жизни на планете с помощью биотической регуляции и «мудрости матери-природы».

Прежде всего заметим, что первая посылка означает, по сути, неотвратимую смерть познания; по постановке она аналогична проблеме тепловой смерти Вселенной. Первое утверждение еще и противоречит второму, так как скорость восстановления природы контролируется именно биотической регуляцией, и при более низкой плотности информационных потоков в обществе по сравнению с биотой нанести ей ощутимый урон оно не может, как слабый игрок обыграть сильного, например в шахматы (или преферанс). Именно такие отношения с биотой складываются у всех живых существ, исключая человека. Волки, москиты или бактерии не могут «обыграть» биоту, нанести ей ощутимый урон и угрожать биосфере, поскольку биотическая регуляция оказывается своевременной, и биота успевает отреагировать на изменение условий, они также не могут и отказаться участвовать в процессе регуляции, вырвать себя из биологического цикла, «уйти в отпуск».

Человек «обыгрывает» биоту не потому, что он «везунчик» и не в силу своей страсти к разрушению. Обыгрывает он ее систематически, и его уход от природной регуляции систематически нарастает, вплоть до создания полностью искусственной среды обитания или... поездки на курорт, на отдых — в Гагры, на Канары, в горы, в пустыню — куда угодно, лишь бы вырваться из паутины обыденности и рутины. Дело в новом качестве, которое позволяет ему выступать в роли не биотической, а «посторонней» силы и обыгрывать биоту настолько, что появляется угроза реального вреда и для природы, и для самого человека. Новое качество — это сознание, его проявлениями являются необычные способности разума и духа человека — от созидательных до разрушительных, от любви до ненависти, от вершин абстрактного мышления до таинства сопереживания. Эти способности определяют новое качество человека, и именно они позволяют ему выработать нечто новое, составляющее жизнь людей и отличающее ее от существования зверей и прочих тварей.

В этой связи возникает ряд трудных вопросов: а) насколько применима в этих рассуждениях теория информации? б) возможно и нужно ли математическое моделирование в системе «человек — биота»? в) в чем суть новых качеств человека по отношению к остальным видам и какое значение они имеют для дальнейшего выживания вида Homo Sapiens?

Проблема информационных оценок

Итак, можно ли описать деятельность человека в терминах информации? Еще сами основатели теории информации, Норберт Винер и Клод Шеннон, отмечали недостаточность ее аппарата для описания человеческого общения, выделения оттенков смыслов и чувств в информационном обмене. Упорядоченность информации и ее точная, без помех, передача еще не означают ее синтеза и тем более оценки («плохая», «хорошая», «интересная» и т. д.) — того, чем занимается человеческий мозг ежесекундно.

Мы не знаем, что именно делает человеческий мозг с информацией, находящейся в его памяти и поступающей извне, чтобы она приобретала человеческие измерения — полезность, разумность, духовность, художественность и т. п. В результате само по себе количественное выражение информации без представления о ее качестве оказывается изначально непригодным для анализа явлений человеческой размерности. В то же время механистическое применение информационного анализа без учета вышесказанного приводит к столь же характерным, сколь и неверным выводам.

Аргументация противников коэволюции в этом отношении характерна, поэтому разберем ее подробно.

За основу взаимодействия человека с окружающим миром авторами работ [1–3] берется количество информации, в среднем усваиваемое человеком в единицу времени, а расчет валовой информации цивилизации основан на оценке усваивающей способности человека 100 бит/с кратковременно и 10 бит/с долговременно, известной из классических работ по психологии восприятия. Исходя из скорости запоминания в 10 бит/с и отводя человеку 20 лет (6·108 с) на запоминание, запас человеческой памяти можно оценить в 6·109 бит (подобную память сегодня имеет обычный персональный компьютер). Умножая эту величину на число людей в мире (на сегодня — 6·109), получим величину 3,6·1019 бит. Сделана и оценка суммы знаний цивилизации — 1015 бит. Эта оценка, основанная на подсчете информации в библиотеке конгресса США — 1,5·1016 бит, откуда вычтены пересекающиеся части знаний, впервые приводилась в 1964 г. на Бюраканской конференции по внеземным цивилизациям профессором Моррисоном, однако и для того времени, увлеченного успехами кибернетики, она была слишком спекулятивной.И.С. Шкловский пишет в своих воспоминаниях: «Этот впечатляющий, хотя и довольно простой результат Моррисона был «подмочен» невинным вопросом спокойно-флегматичного Дрейка: «Как вы думаете, сколько бит информации содержит в себе формула Эйнштейна E=mc2?». Обычно очень находчивый, Моррисон растерялся, а собрание разразилось взрывом хохота».

Действительно, ни одно слово из трех букв и даже из пяти знаков не отражает информации, которую несет эта формула для тех, кто знает, что она означает. Это — типичный пример свернутой информации, смысл которой не может быть измерен числом бит выражающих ее знаков-символов. В то же время физическая интерпретация — через энтропию например, — еще более некорректна, так как вывод этой знаменитой формулы основывается на совокупном труде многих поколений ученых, на подвигах одних и подлости и равнодушии других. Как оценить весь этот процесс — с точки зрения совершенной механической работы, которую можно принять равной изменению теплоты? Или напрямую суммировать тепло, выделяемое телами исследователей при жизни? Тогда надо плюсовать и тепло костра, на котором сгорел Джордано Бруно.

Общение людей между собой — общение миров. Как находят они пути друг к другу, как возникает общение, понимание? Иррациональность самого процесса скрадывается системой кодирования, упаковывания и распаковывания информации в используемых для общения передаточных кодах — речи, письме, мимике, рисунке или формуле. Всей этой сложности нет места в упомянутых оценках, где за основу берется именно приведенное значение для оценки информационных возможностей человечества. Развивая свою мысль, авторы [1, 2, 3] сравнивают эту величину с термодинамической оценкой количества информационных состояний молекул в организме человека, которая определяется ими через эквивалент мощности потребляемой пищи — 140 Вт (3000 ккал/сут.). Далее проводится подсчет числа информационных состояний делением этой величины на kT (k — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура) — 3·1022 бит. Далее эта цифра делится на число клеток человеческого организма — 1014, а затем умножается на число клеток во всей биоте — 1028, что делает информационный отрыв биоты от цивилизации еще более убедительным — 1036 бит/с (это поток информации, который, согласно этой оценке, перерабатывает биота). Таким образом, признается непознаваемость биотической регуляции и тщетность усилий человека познать ее.

Однако потребляя намного меньше калорий, чем корова или слон, человек ухитряется что-то такое делать с информацией, что и не снится слонам. Поэтому попробуем подойти к проблеме с другой стороны. Используем известные данные по оцифровке видео- и звуковых изображений (около 15 Мбайт/мин ~ 2·106 бит/с) для оценки информации, получаемой сознанием человека извне. Добавим примерно 50% на обоняние, осязание и вкус и не будем учитывать массив информации, вообще не попадающей в сознание, — функции вестибулярного аппарата и вегетативной нервной системы. Тогда в расчете на год (за вычетом времени на сон) получим ~ 2·1016 бит/год. Этот поток, воздействующий на человека, никак не связан с включенностью последнего в цивилизацию — это просто «сырая» информация, которая «нагружает» его рецепторы, будь он в первобытном лесу или в современном городе.

Здесь мы подошли к принципиальной ошибке, которую делают авторы работ [1, 2, 3], сравнивая объем усвоенной человеком информации с неким информационным показателем, извлекаемым из тепловой части баланса гомеостазиса биоты, поскольку эти величины качественно различны.

Прежде всего любой организм стремится воспринять не всю информацию, которая принципиально доступна, но только существенное ее изменение. Это сразу указывает на основной принцип регуляции — реагировать на резкое изменение сигнала, т. е. на его качество, но не перерабатывать все количество доступных в сигнале квантов. Таким образом, информация не записывается один к одному, но отображается. И результатом отображения является отклик на раздражение — в конечном итоге элементарный акт той самой биотической регуляции, о которой идет речь. Поэтому для участия в биотической регуляции и выработалось определенное — достаточное — значение усвоения информации, значительно меньшее всего объема, который можно получить от внешнего мира суммарным итогом.Судя по другим участникам этого процесса, например насекомым или растениям, а также бактериям, составляющим львиную долю биомассы планеты, для участия в биотической регуляции требуется несравнимо меньшее, чем у человека, усвоение получаемой из внешнего мира информации.

Человеческое знание и опыт являются несомненной добавкой, его интеллектуальной добычей, сверх той информации, которая потребна (и достаточна) любому организму для нормальной жизни в биоте. Эта черта, характерная для человеческой стадии эволюции, — накопление опыта, переходящего в культуру, технику и науку, — представляет воплощение информации другого уровня — свернутой и обработанной, которая используется уже не в биотической, а в социальной регуляции общества.

Характерно, что оценки величины «сухого остатка» культурной информации, накопленной в обществе («по Моррисону», дающие значение 1015 бит), и информационной оценки воздействия окружающей среды (2·1016 бит/год) существенно превышают возможности непосредственной фиксации — усвоения, оцененные как 6·109 бит. В то же время этот предел усвоения информации человеком очень характерным образом совпадает с усвоением, предпринятым природой значительно ранее, — в генетическом аппарате — 6·109 бит для генома человека.

Сравнение информации, усваиваемой человеком и записанной в геноме, скорее приводит к размышлениям, чем к признанию за биотой некоторой высшей мудрости. Прежде всего к представлению о достаточном, ключевом наборе данных для порождения всего разнообразия как поведенческих схем в случае человека, так и биоразнообразия и адаптационных схем для всей биоты. И хотя этот ключевой набор неизмеримо меньше, чем весь объем информации, заключенной в связях конкретного объекта с окружающей средой, этого набора оказывается достаточно как для взаимодействия с соседями по биотическому сообществу, так и для подстройки, адаптации под окружающую среду. При этом вполне возможно, что существует определенное, предельное, значение уплотнения информации, входящей в ключевой набор, независимо от того, на каком носителе он записан — в геноме или в мозге. Это величина, определяющая естественные границы накопления информации носителем данной эволюционной ступени. Рано или поздно мозаика собирается, узор превращается в законченную картину, сложность структуры достигает некоторого предельного значения, независимого от способа генерации элементов структуры, после чего эволюция вытесняется в новые области — она переходит к созданию новой структуры и перестает совершенствовать старую.

Как бы то ни было, но расширение возможностей мозга, связанное с уходом от чисто рефлекторных действий к сложным поведенческим схемам и в конечном итоге — к сознательному поведению, происходит не за счет механического накопления информации, поскольку рефлекторная система человека и высших животных почти одинакова (они чувствуют почти все то же, что чувствуем мы, и в этом смысле обладают тем же объемом оперативной информации о внешнем мире). Но когда в дополнение к системе ощущений на сцене эволюционной истории появляется сознание, ситуация качественно меняется: человек отныне обладает неограниченной внутренней свободой путешествий в бесконечных пространствах сознания. При этом образуется огромный объем «внутренней» информации, и соответственно должны расшириться возможности ориентации в информационных потоках, способность оперировать не с самими потоками, а с их структурой, поднимаясь по иерархическим уровням строения информации. Человек с его иррациональностью и «включенностью» в новый этап эволюции способен создавать собственный мир и успешно отстаивать его перед «притязаниями» биоты на всеобщую биотическую регуляцию, перед «зовом предков» — назад, в первобытный лес. Иерархическое строение информации позволяет человеку «господствовать над своей памятью», как выразился известный психолог Л.С. Выготский, сравнивая память примитивного дикаря и современного человека. Если бы мозг человека не обладал свойством сворачивать информацию, человека уже давно должна была захлестнуть ее волна, о чем так много твердили (и твердят), говоря об информационном обществе. Иерархичность структуры информации отражает объективное устройство мира, и информационный коллапс человека не наступает по той же причине, что и не наблюдается известный космологический парадокс Ольбертса (бесконечная светимость неба), который снимается представлением об иерархическом расположении материи во Вселенной — звездные системы объединены в галактики, которые в свою очередь являются элементами Метагалактики, и т. д.

Таким образом, мы вплотную подошли к разговору о тесном эволюционном единстве человека и природы и механизмах, определяющих количество звезд на небе и людей на земле. Различные суждения об этом — см. далее в подборке. А мы с Вами, уважаемый читатель, продолжим начатый разговор в следующем номере журнала.

Список литературы

1.Горшков В.Г., Кондратьев К.Я, Лосев К.С. Если взять в союзники мудрость матери-природы.//«Вестник РАН», 1996, т. 66, №2.

2.Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Природная биологическая регуляция окружающей среды. «Изв. Русского географического общества», 1994, вып. 6, с. 17.

3.Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды.//«Итоги наукии техники». Сер. «Теоретические и общие вопросы географии». М., ВИНИТИ, 1990, т. 7.

4.Данилов-Данильян В.И. К вопросу о коэволюции природы и общества; Моисеев Н.Н. Еще раз о проблеме коэволюции./«Экология и жизнь», 1998, №2, с. 18, 24.