воскресенье, 27 марта 2016 г.

S-образная (или логистическая) кривой развития целенаправленной системы деятельности

И.В. Измайлов, Б.Н. Пойзнер О НАУКЕ, СОБЫТИЯХ В ИСТОРИИ ИЗУЧЕНИЯ СВЕТА, КОЛЕБАНИЙ, ВОЛН, ОБ ИХ ИССЛЕДОВАТЕЛЯХ, А ТАКЖЕ ГЛОССЫ И ЭТИМОНЫ Учебное пособие Под редакцией доктора физико-математических наук А.В. Войцеховского Томск Издательский Дом Томского государственного университета 2014


Имеет ли место репликация в химических системах? Поло- жительным ответом может служить указание на упоминавшееся выше явление автокатализа. Для него характерно ускорение хими- ческой реакции, вызванное накоплением конечного или промежу- точного продукта, обладающего каталитическим действием в дан- ной реакции. В более широком смысле автокатализ – самоускоре- ние реакции. Для кинетической кривой автокаталитической реак- ции (на плоскости xO, где x – степень превращения исходного вещества A в продукт Z, обладающий каталитическим действием;  – нормированное время t) характерны четыре периода:

a) периодиндукции, когда реакция протекает очень медленно;

b) восходящая ветвь, соответствующая увеличению скорости v реакции: dv/dt>0;

c) точка перегиба в момент времени tm, когда скорость реакции v максимальна;

d) ветвь, соответствующая уменьшению скорости реакции: dv/dt<0 (рис. 5) [371. С. 21].

 

Структура a–d кинетической кривой накопления продукта Z в автокаталитической реакции напоминает строение так называемой S-образной (или логистической) кривой развития целенаправлен- ной системы деятельности [405. С. 18]. График её на плоскости: степень сложности системы – время t, измеряемое числом актов репликации системы, имеет за участком насыщения нисходящую ветвь [60. С. 223–227, 358–359, 364] (в отличие от экспоненциаль- но-логистической кривой). Степень автокаталитического превра- щения x исходного вещества A пропорциональна концентрации продукта Z, т.е. количеству молекул. Поэтому величина x есть ме- ра структурной сложности продукта. Следовательно, S-образная кривая является универсальной закономерностью: её действие «начинается» на химическом уровне, в автокатализе, продолжаясь в биологических, социальных, знаковых системах – везде, где име- ет место репликация структур [406].

 

image

 

С чем связан феномен самоускорения? С самовоспроизведением определённого состояния системы или процесса в ней, но с неко- торым изменением «начальных условий» для очередного цикла, например скорости реакции либо температуры.

 

Явление репликации демонстрируют также колебательные ре- акции. Они характерны тем, что концентрации промежуточных соединений и скорость реакции испытывают колебания: синусои- дальные, пилообразные, прямоугольные и т.п. Примером здесь служит рассмотренная выше реакция Белоусова–Жаботинского [372]. В колебательных химических реакциях репликатор – струк- тура поля концентраций молекул [408. С. 124]. Колебательные ре- акции лежат в основе ряда важнейших биологических процессов, скажем, генерации биоритмов и мышечного сокращения [409. С. 428–430]. Таким образом, пока в химии выявляется больше, чем в физике, сюжетов, где имеет место репликация.


Ну да, как-то так почти. Может там и осциляции потом бывают.

 

image

 

Репликационная динамика культуры. Чем более сложной и многомерной является система, тем существеннее для её эволюции репликационные феномены. Именно так обстоит дело в социо- культурной сфере [191; 321. С. 278–285; 399. С. 141–142; 410; 411]. Отличительной чертой её служит знаковое поведение людей, основанное, очевидно, на репликации. Хотя оно имеет в качестве некой базы сигнальное поведение животных, но представляет со- бой совершенно новый феномен в эволюции. «Осознанное знако- вое поведение является частью единого информационного поля культуры» [412. С. 246]. Фундаментальной стадией в развитии знакового поведения служит создание письменности, делающей процедуру репликации наглядной, а её результат долговечным. Такое самовоспроизведение, укрепляя социокультурную память, обеспечивает функцию отрицательной обратной связи: оно мини- мизирует отклонения от канонов, зафиксированных письменно и аккумулированных в одном месте. Текстовая репликация концеп- туальных моделей, несомненно, более надёжна, чем обрядовая (ритуальная). Кроме того, она предполагает новую умственную процедуру: толкование смысла. Поэтому египтолог Я. Ассман, ис- следуя механизмы культурного воспроизводства в древности, ис- ходит из тезиса: «Для создания культурной когерентности повто- рение и интерпретация суть функционально эквивалентные про- цессы» [413. С. 95].

 

Другой сюжет, где продуктивно понятие репликации, – комму- никация. Американский языковед и этнолог546 Эд. Сепир (1884– 1939) подчёркивает: базис коммуникации – самовоспроизводство социокультурных форм. «Общество, – указывает он, – только ка- жется статичной суммой социальных институтов: в действитель-

ности оно изо дня в день возрождается или творчески воссоздаётся с помощью определённых актов коммуникативного характера, имеющих место между его членами» [414. С. 210]. Однако такая – минимальная по масштабу – репликация структур не обрекает об- щество на простое движение по кругу. Анализируя важнейшие теории социокультурной эволюции, Н.А. Хренов заключает: «В истории происходит постоянное чередование периодов детер- минированных, стабильных, стационарных и периодов нестабиль- ных, демонстрирующих неустойчивость, неуравновешенность, отсутствие детерминизма» [415. С. 18].

 

Простейшая модель акта репликации есть уже знакомая нам универсальная логическая операция: «если A, то B», где А  некие условия, В  предпринимаемое в них действие (либо новые усло- вия). То есть это – импликация. В этом контексте уместно опять процитировать В.В. Бибихина: «Техника плетёт бесконечную пау- тину если» [216. С. 353]. Действительно, описывая структуру вза- имодействия репликаторов, можно строить графы547 [417. С. 321], т.е. сети и разветвления операций «если A, то B». Так можно моде-лировать многомерную природу процессов самоорганизации в ре- альных системах. Обратим внимание на важный факт: в точке би- фуркации, где реальная система неустойчива, именно репликатор, победивший в состязании с себе подобными, оказывается зачин- щиком, агентом процесса самоорганизации. Последний завершает- ся установлением относительно стабильного воспроизведения не- которого состояния, «рабочего режима» в системе. Режим этот со- храняется до очередной точки бифуркации etc. [402. С. 151–153]

 

Псевдонимы548 репликатора. Гуманитариями термин «репли- катор» ещё почти не употребляется (среди исключений – амери- канский философ науки Д. Дойч, определяющий репликатор как объект, который побуждает определённые среды его копировать [418. С. 175]). Но фактически гуманитарии оперируют им в самых разнообразных контекстах – обычно, когда описывают некую об- разно-смысловую конструкцию. Так, в этнографии репликатор – традиция. В социальной культурологии репликатор – культурный паттерн (cultural pattern у А. Крёбера, 1944 [419]); «мем» (meme, иногда переводится «мим» [418. С. 174], в «меметике» (memetics) Р. Докинза, 1976 [399. С. 141], «культурген» (у К.Дж. Ламсдена и Е.О. Уилсона, 1981), т.е. единица культурных процессов; культур- ный образец (у Н.С. Розова [420. С. 35–43]), т.е. объект в сфере культуры, с которым люди сообразуют своё мышление и поведе- ние при решении стандартных проблем549; стиль жизни (по М. Дингесу, это «сравнительно устоявшийся тип решений, прини- маемых индивидами или группами, делающими выбор из предла- гаемых им обществом вариантов поведения» [421. С. 105]).

 

В науковедении репликатором оказывается так называемая па- радигма (у Т.С. Куна (1922–1996), американского философа и ис- торика науки), социальная эстафета и куматоид550 (у отечественно- го науковеда М.А. Розова [422. С. 38–47]). Другой пример: А.П. Огурцов рассматривает концепцию (1983) отечественного философа культуры М.К. Петрова, интерпретировавшего историю науки как смену тезаурусов551. Петров, в частности, выдвинул идею «онаучивания» («сциентификации»552) общества, построив две модели: экстенсивного и интенсивного «онаучивания» обще- ства на базе тезаурусной динамики и перестройки системы образо- вания [56. С. 234–243]. Действительно, такие знаки, как слова (и числа), являются репликаторами, которые тиражируются чрезвы- чайно устойчиво, повсеместно и с высокой скоростью. Гипотеза «слепой изменчивости» (random variation) известной научной идеи, развитая в эволюционной эпистемологии К.Р. Поппера и Д. Кэмпбелла [140. С. 101–102], тоже предполагает репликацию. А теперь, получив некоторое представление о культурных образ- цах, целесообразно вернуться к генам.

Первый канал – генетический

Второй канал – семиотический554, т.е. использующий знаки. Поскольку близким по смыслу к знаковой системе является поня- тие языка, то правомерно называть семиотический канал лингви- стическим (как это делает Б.М. Медников), а также логическим, поскольку  означает «слово» (как это делают В.И. Корогодин [189], И.В. Мелик-Гайказян [410] и др.). В устной речи информа- ция кодируется звуками, которые объединяются в слова, а слова – в предложения. В этой знаковой системе можно закодировать сколь угодно большой объём данных, высказываний и т.п. С неза- памятных времён в коллективах наших пращуров по этому каналу транслировались ценнейшие (и простейшие) сведения о том, как выжить. Затем – обряды, правила поведения с сородичами, техно- логии, всевозможные культурные нормы, полезные нововведения и другие репликаторы разнообразнейшего содержания. Здесь также накапливались случайные мутации содержания пе- редаваемых сообщений, т.е. информационных структур. Письмен- ную речь резонно считать аналогом ДНК в генетическом канале. Есть в семиотическом канале и аналог генетической рекомбина- ции: чрезвычайно благоприятная и со временем всё расширяюща- яся возможность усвоения полезных сведений из многих источни- ков (а не из одного-единственного, как, скажем, в изолированном от мира племени, в религиозной или политической секте). Аналог рекомбинации различим и в познавательной деятельности: новые плодотворные идеи часто рождаются на стыке наук, в ходе «пере- крёстного опыления» мыслями, т.е. создаются гибриды реплика- торов. Новые репликаторы, возникшие случайно или в ходе целе- направленных усилий, сначала существуют лишь «в единичном экземпляре». Пройдя испытание конкурентным отбором, они рас- пространяются в некотором сообществе или даже шире [324. С. 244, 245, 247, 248]. Как писал (1929) Н.К. Кольцов555, «для нас верящих в постоянство закона сохранения энергии, термин “тво- рить” может иметь только одно значение: из многих комбинаций выбирать только одну» (цит. по: [324. С. 248]). Параллель гено- фонду составляет фонд всевозможных культурных образцов, непрерывно пополняемый, начиная практически с неолита (ок. 8– 3-го тыс. до н. э.) или даже раньше. Некоторые их массивы, отно- сящиеся к консервативной части фонда (вышедшие из употребле- ния технологии, обычаи, религиозные доктрины, ритуалы, идеоло- гии и другие частные картины мира etc.) подобны реликтам556 че- ловеческого организма, допустим, мышцам, что должны были бы приводить в движение ушные раковины [324. С. 248].

 

Наряду с информацией, закодированной в словах (в устной ре- чи либо в письменных текстах), существует ещё и третий канал. По нему передаётся поведенческая информация, закодированная в движениях органов нашего тела. Эти движения имеют различные назначения. Среди них – производственное (действия рук ткача, косьба в поле, работа топором, вязание сетей etc.), спортивное (ходьба, бокс, бег на лыжах, плавание, windsurfing, прыжки, игры с мячом и т.п.), инструментально-техническое (управление транс- портом и всевозможными техническими устройствами, печатание на клавиатуре, игра на любых музыкальных инструментах), эсте- тическое (пение, танец, акробатика, пантомима и пр.), военное (метание копья, фехтование, стрельба из лука, ружья, пистолета, всевозможные единоборства), медицинское (хирургические и акушерские приёмы, массаж и т.д.), коммуникативное – и потому примыкающее к семиотическому каналу (жестикуляция, мимика, язык глухонемых, условные знаки в поведении преступников etc., см., например [423]). В перечисленных сюжетах (и множестве легко воображаемых) имеет место репликация вполне определённых, внутренне согласованных, целесообразных движений тела человека, в идеале надёжно обеспечивающих достижение заданных целей. В ряде процессов передачи поведенческой и релевантной557 логиче- ской (т.е. выражаемой словесно) информации обе неразрывно связа- ны: вспомним своё обучение любым телесным действиям. Аналогию легко усмотреть в обучающих играх животных со своим потомством [124. С. 62–243; 241. С. 189–190, 206–254]. Но животные не имеют второго канала: его отчасти заменяет генетический [60; 191; 410] (только у некоторых приматов есть зачатки знакового общения).

 

Таким образом, в схемах Р. Шапиро и Э.М. Галимова общим фи- налом для путей  и  является появление «памяти» в двух альтер- нативных вариантах: – либо памяти в виде репликатора, т.е. самовоспроизводящейся – в череде поколений – информационной структуры, где возможен метаболизм; – либо памяти в форме комплекса самоподдерживающихся хими- ческих реакций, «помнящего» о прошлых состояниях, т.е. служаще- го наследственным материалом

 

Здесь репликатор типа ДНК или РНК сравним с носителем «непре- рывного текста». А комплекс реакций подобен набору «коротких фраз». В этой связи биофизик Г.Р. Иваницкий заключает, что сценарий «вначале появился репликатор» из-за весьма малой вероятности своей реализации, видимо, означал бы: мы, человечество, – одни во вселен- ной. Напротив, выбор сценария «вначале появился метаболизм» до- пускает вывод о том, что возникновение жизни – вовсе не такое уни- кальное событие. Ведь существует множество мельчайших организмов (в кислых водоёмах, в чреве вулканов и гейзеров, даже в ускорителях заряженных частиц), и не исключено, что они имеют другой тип мета- болизма. Тогда правомерно ожидать, что подобные им формы жизни существуют не только в «неудобных» уголках Земли, но и в других галактиках с ещё более экстремальными условиями [319. С. 239–240].

 

Вспомним об оптически активных веществах: они способны вращать плоскость поляризации (проходящую через волновой век-тор k и вектор напряжённости электрического поля E) световой волны в ходе её распространения в таких веществах. Существуют разные стереоизомеры567 у аминокислот и у сахаров, которые вхо- дят в состав важнейших биополимеров. Причём сахара в ДНК и РНК вращают плоскость вправо (по часовой стрелке), а сахара в белках аминокислоты, наоборот, влево. Однако в большинстве ре- акций синтеза получаются и правые, и левые формы стереоизоме- ров. Оказывается, что из смеси, где таких форм поровну, может получиться смесь, где преобладают левые аминокислоты. Причи- на – действие определённых видов излучения, которое присут- ствует в космосе. Такие аминокислоты со «смещённым» стерео- изомерическим составом (смещённым – относительно доли 50%) обнаружены в метеоритах. Возможно ли на Земле сделать синтез сахаров избирательным, т.е. обеспечить получение преимуще- ственно правых форм стереоизомеров? Как это выяснилось недав- но, возможно. Для этого достаточно внести в реакционную смесь простые добавки. В итоге теперь стали известны приёмы синтеза мономеров (рибонуклеотидов) – «кирпичиков», из которых могли некогда сложиться молекулы РНК, давшие потом начало первым репликаторам [424].

 

Нетрудно понять, что репликация есть одно из наиболее глу- бинных, первостепенных, или, как сказал бы древний римлянин, примордиальных568, свойств объективной реальности. Оно наблю- дается на всех её ярусах (изображённых на рис. 2). Наверное, в си- лу такой повсеместности и универсальности репликация воспри- нимается как нечто само собой разумеющееся или даже не стоя- щее внимания. Вследствие чего её присутствие в многообразных процессах, особенно в тех, что характерны для социальной и зна- ковой реальности, обычно невидимо. И репликация оказывается «слепым пятном» в органах исследовательского зрения [425].

 

тра-та-та

Гипотеза 4. На втором мегацикле эволюции пошаговое делеги- рование всё большего числа функций человека самоусложняюще- муся искусственному интеллекту обеспечит техноразвитие T. Пер- вый «шаг» описан выше; второй предполагает передачу человеком части своих «супервизорских» полномочий ИИ-«наблюдателю» над множеством «элементарных» искусственных интеллектов etc.

Согласно Им. Канту, «приобретение... ра- зумным существом способности ставить любые цели вообще... – это культура» (цит. по: [437. С. 220]). Что же, второй мегацикл за- вершается появлением ИИ-культуры?

все понятно)

Мемы&медиавирусы

Loading...