Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.
Скачать (прямая ссылка):
чем определяются (а) произвольность и (б) случайность в
последовательности оснований в ДНК, т. е. комбинации символов (А - Т) и
(Ц - Г), которые в основном определяют морфогенетическую процедуру
построения организма. Когда мы говорим, что последовательность оснований
произвольна, то это означает лишь, что нам неизвестно, каким образом она
выводится из природы молекулярных сил, действующих между отдельными
основаниями.
С другой стороны, когда мы говорим о случайности, то имеем в виду, что
если нам задана последовательность, состоящая, например, из миллиона
оснований, то мы не в силах предсказать, какая последовательность будет
следующей. Это означает, что последовательность символов генетического
кода "несжимаема". Мы не можем пока предложить алгоритм, который порождал
бы последовательность из N оснований в структуре ДНК менее чем за N
шагов.
Проблема, о которой идет речь, становится неизмеримо более сложной, если
перейти к естественным (человеческим) языкам, так как у нас нет ни
малейшего представления о возможном отношении между генетическим кодом
человека и естественными языками. По грубым оценкам [7.6] информация,
хранящаяся в ДНК, по крайней мере на два порядка меньше той,
426
Глава 7
которая необходима для описания нейронных сетей в коре головного мозга
человека. Поэтому существенную долю структуры (синаптических связей между
нейронами), а также функции коры головного мозга человека следует отнести
за счет стохастического взаимодействия между новорожденным человеком и
окружающей средой.
В заключение необходимо заметить, что проблема тривиального сведения
языка к его материальному носителю - "аппаратурной реализации" - отнюдь
не кажется нам легкой: даже если бы нам удалось осуществить такую
редукцию, перед нами возник бы классический (и весьма тривиальный)
парадокс "что появилось раньше: курица или яйцо?" По нашему мнению,
возникающая здесь трудность отчасти объясняется тем, что большинство
людей при решении родственной проблемы "распознавания образов" склонны
придерживаться "статической" модели. Мы предлагаем ниже "эволюционную"
модель в рамках существующей ныне парадигмы иерархических
самоорганизующихся систем. В этой парадигме структуры наиболее
естественно представляются числами (цифрами, символами); наоборот,
символы, грамматика и синтаксис представлены динамическими правилами,
управляющими взаимодействиями между нелинейными (сосредоточенными и
распределенными) "модами" колебаний.
7.2.3. Эволюционная лингвистическая модель: символы и структуры
Самоорганизующиеся системы в концептуальном плане можно рассматривать как
открытые "пирамиды" иерархически упорядоченных "платформ", которые можно
разделить на две категории: энергетическая и структурная "аппаратурная
реализация" (Я) и информационное и функциональное "программное
обеспечение" (S). Разумеется, по мере продвижения "вверх" категория
уровня изменяется, т. е. некоторый уровень является "функциональным" для
нижних и "структурным" для верхних. Данная пара "аппаратурная реализация"
- "программное обеспечение" сообщается между собой следующим образом.
Связь Я-э-S порождает перенос коллективных свойств динамики в Я на фоне
флуктуаций окружающей среды. Связь S-+H порождает управление с
упреждением, накладывающее ограничения на динамику в Я. Для динамики на
последовательных структурных уровнях характерен флуктуирующий порядок
(низкая электропия). С другой стороны, последовательные функциональные
уровни характеризуются все возрастающей сложностью (высокой организацией
и избыточностью) и обычно высокой энтропией. Сосуществование высокой
избыточности с высокой энтропией, т. е. сосуществование организации, и
беспорядка не
Эпилог
427
только неизбежно и ничему не противоречит, но и в большинстве случаев,
когда число компонент системы в переходные или метастабильные периоды ее
жизни (т. е. на протяжении морфогенеза) быстро возрастает со временем, к
тому же просто необходимо. Мы не останавливаемся здесь на подробностях
(см. приложение А), но для наших целей достаточно напомнить соотношение
между избыточностью R(t) и энтропией S(t):
(tm)=1~т4тп- Р-2-'*
где W(t)-максимальное число комплексов в стационарном равновесном
состоянии. Для "аппаратурной реализации", состоящей, например, из
переключательных двупозиционных элементов ("включено - выключено"), W(t)
~ 2^('\ где N(t) - число компонент; организация возникает при условии
ял и
^-[InS(f)]<-^, 1, (7.2.2)
т. е. когда мгновенный беспорядок в системе возрастает медленнее, чем
скорость активации новых компонент в соответствии с приведенным выше
пределом. Это означает, что мы не можем улучшить организацию, просто
"вбрасывая" новые компоненты в систему. Новые компоненты должны
установить между собой и "старыми" компонентами упорядоченные
("синхронизованные") соотношения либо под воздействием какого-то
центрального "ритмоводителя", либо через самоорганизацию (см. также
приложение А), в результате чего условие (7.2.2) остается выполненным.
