О природе информации и об информации в природе

Информация есть информация, а не материя и не энергия. Тот материализм, который не признает этого, не может быть жизнеспособным в настоящее время

Н.Винер

Занимаясь изучением теорий сознания, а также интересуясь проблематикой разработки ИИ,  я столкнулся с широким использованием понятия «информация». Понятие это сложное и многозначное и, зачастую, исследователи используют его в совершенно различных значениях. Поэтому, возникла насущная необходимость разобраться как с самим понятием «информация», так и с  её ролью в построении теорий сознания. Я далёк от того, чтобы утверждать, что мне удалось добиться полной ясности и понимания этой крайне сложной и запутанной темы. Однако, я с большим интересом ознакомился с различными взглядами авторитетных учёных на феномен информации, а также с теоретическими моделями сознания, построенными на её основе.

 

Введение в проблему информации

 В повседневной жизни мы часто используем понятие «информация», вкладывая в него разный смысл в зависимости от контекста. Я вполне согласен с мнением авторитетного учёного (которого некоторые, возможно, помнят по научно-популярной программе Гордона на 1м канале ТВ) Д.С.Чернавского (Чернавский, 2000):  «Термин информация сейчас употребляется весьма часто и в разных смыслах, а ещё чаще – всуе, т.е. без всякого смысла». В современной науке и философии понятие «Информация» является одним из самых распространенных и, в то же время, самых неоднозначных понятий.  В естественнонаучных дисциплинах оперируют математической, семантической, физической, биологической и т.п. информацией. И всякий раз определение информации будет разным в зависимости от области применения.

Чернавский приводит, для примера, больше двадцати различных определений информации, предложенных в разных областях (Чернавский, 2000). Например,  определения, характерные для гуманитарных наук:

• Информация есть знания, переданные кем-то другим или приобретенные путём собственного исследования или изучения
• Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств (Винер,1983)

В технических дисциплинах, например, теории коммуникаций, можно встретить определения типа:

• В проблемах передачи «информацией» называется всякое сообщение или передача сведений о чём-либо, что не было заранее известно.
• Сведения, воспринимаемые человеком и (или) специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации (ГОСТ 7.0-99)

Философы предпочитают более общую трактовку, включающую понятие отражение (которое, в свою очередь, трактуется как фундаментальное свойство материи):

• Информация есть отражение в сознании людей объективных причинно-следственных связей в окружающем нас реальном мире

Свои определения имеют биологи(+биоинформатики), математики(+программисты) и т.д. и т.п. В связи с этим много говорится об омонимичности понятия «информация», т.е. фактического отсутствия точного значения этого понятия вне определённого контекста: если какое-либо понятие имеет много разных смыслов, то оно не имеет никакого смысла.

В такой ситуации всякий мыслитель считает своим долгом дать своё, особое определение. Иногда рождаются шедевры типа:

Информация - это фундаментальный генерализационно-единый безначально-бесконечный законопроцесс резонансно-сотового, частотно-квантового и нульсингулярного самоотношения, самоотражения, отношения взаимодействия, взаимопревращения и взаимосохранения (в пространстве и времени) энергии и движения на основе материзации и дематеризации в вакуумосферах и материо-сферах Вселенной.

И это не бред, как может показаться на первый взгляд. Это определение из  учебника Юзвишин И.И. Основы информациологии.- 2-е издание,- М., 2000.-216 с. По нему автор читал курс лекций по "Основам информациологии" студентам третьего курса МИРЭА «на протяжении многих лет», начиная с 1993г.

Можно выделить три основных подхода (возможны и другие), которые применяются к определению понятия «информация»: 

• антропоцентрический (то, что может быть преобразовано в знания; имеет смысл, значение для отдельного человека и общества),
• техноцентрический (отождествление информации с данными; теория связи (коммуникации), кодирование и обработка сигналов; кибернетические системы и устройства)
• недетерминированный (принятие понятия как фундаментального с отказом от определения. Информация ставится в один ряд с такими понятиями, как материя, энергия, пространство, время)

Меня, главным образом, интересует ответ на вопрос: "Является ли информация прерогативой живой природы и вычислительных средств, созданных человеком, или же она есть атрибут всех материальных объектов и присуща всей Природе и Вселенной?". Ответ на данный вопрос критически важен для построения информационных теорий сознания. Тем не менее, я кратко рассмотрю и два других подхода, которые применяются гораздо чаще.

 

Технический аспект информации. Информация по Шеннону.

 

Рассмотрение здесь технического аспекта информации имеет смысл для того, чтобы показать, что такой подход мало что даёт содержательного для мира живой природы и, в частности, для построения моделей сознания.

 

Итак, при техническом подходе понятие «информация» пытаются использовать для оценки сложности, разнообразия или упорядоченности самых разных систем и объектов. Такая оценка позволила бы проводить сравнение систем и, возможно, предсказывать их эволюцию.  Эта исследовательская программа была начата в математической теории информации (теории связи К.Шеннона).

Клод Шеннон исследовал инженерную задачу передачи (кодированных) сообщений в зашумлённых каналах связи и, фактически, использовал информацию как синоним термина «сигнал»:

Основной задачей связи является восстановление (точное или приближенное) в данной точке сигнала, отправленного из другой. Часто сигнал имеет некое значение, то есть соотносится или коррелирует с заданными состояниями некоторой системы. Однако эти семантические аспекты связи не имеют отношения к инженерной задаче, важно лишь то, что сообщение выбирается из некоторого набора возможных

Как отмечает Чернавский (Чернавский, 2000) понятие количества информации было введено Шенноном задолго до определения самой информации, поэтому часто понятие «информация» заменяется её количественной мерой, что приводит к недоразумениям.

Шеннон ввёл функцию (информационной) энтропии для системы, которая может принимать N состояний (отметив сходство этой функции с выражением для энтропии в статистической механике) (Шеннон, 1963):

 

H = - ∑ p_i log(p_i)

(p_i– математическая вероятность появления состояния i ).  Мера, изначально предложенная Шенноном для анализа сообщений, передаваемых по каналам связи, в дальнейшем получила широкое распространение в работах по теории информации - из-за простоты ее вычисления (для бинарных систем). Она и была использована для количественного определения информации I, так как полагается, что  I=H  (внимание: энтропия здесь чисто информационная!).

Можно размышлять и о ценности полученной/переданной информации. Следует отметить, что «в теории Шеннона под информацией понимается снятая неопределенность, т. е. считается, что поступающая информация всегда является ценной. понятие цели в шенноновской теории не фигурирует, она считается заданной извне и не изменяющейся в процессе передачи сообщения» (Урсул, 1968).

Существуют более сложные подходы, позволяющие различать ценную и не очень информацию, и количественно оценивать эту ценность (например, (Харкевич, 1960)). Ценность информации зависит от цели, с которой эта информация используется. Например, если до получения информации вероятность достижения цели равнялась p₀, а после получения она стала р₁, то ценность полученной информации можно определить как

log₂(p₁ ) – log₂(p₀) = log₂ (p₁/p₀)

 

К вопросу о ценности информации мы ещё вернёмся при обсуждении информационных подходов к эволюции.

 

Термодинамический подход к информации

 

Теория связи оперирует такими объектами как сигналы, чтобы оперировать более сложными, физическими, объектами, приходится делать некоторые обобщения.

Так, говоря о физическом аспекте информации, Ловенстейн (Loewenstein, 1998) предлагает считать её универсальной мерой, применимой к любым структурам или системам, так как:

Она количественно оценивает инструкции, необходимые для получения определённой организации.

И в этом смысле, отмечает далее Ловенстейн, понятие «информация» близко к тому значению, которое оно когда-то имело в латыни. Латинское Informare означает «формировать», «лепить», «организовывать в пространстве».

По мнению Ловенстейна, «так введённая информация может быть с равным успехом применена к колоде карт, последовательности аминокислот, музыкальной партитуре, цветочным композициям, кластерам клеток или скоплениям звёзд». В такой трактовке, информация как мера упорядоченности, организации, объявляется парной к другой универсальной категории – энтропии.

 

Энтропия и информация

 

Эта тема широко представлена в литературе. Наиболее логически стройное изложение я нашёл у Волькенштейна  (Волькенштейн, 1986). Есть соответствующий раздел и у Кадомцева (Кадомцев,1999).

Понятие «энтропия» введено в физику Р.Клаузиусом в 1865г. (название происходит от древнегреческого «превращать»). Это довольно важная термодинамическая величина (за подробностями заинтересованного читателя я отправляю к книге Волькенштейна), интересной особенностью которой является её сохранение, подобно энергии, в процессах обратимых, и возрастание – в процессах необратимых.  Энтропия возрастает до своего максимального значения, отвечающего равновесному состоянию системы.

 

 

Термодинамический подход к информации исторически начал развиваться с появлением в физике знаменитого парадокса «Демона Максвелла», согласно которому можно, гипотетически, разделить молекулы газа на «холодные» и «горячие», понизив исходную энтропию системы без затрат энергии и, тем самым, нарушить Второе начало термодинамики для замкнутых (изолированных) систем. Разрешивший парадокс («изгнавший демона») Лео Сциллард в 1929г. впервые указал на связь энтропии и информации (по сути, использовал её количественную меру, соответствующую шенноновской) (см. (Поплавский, 1979) и ссылки в ней). Он показал, что для любого упорядочения молекул следует получить информацию об их координатах (или скоростях), т.е. произвести измерение. Получение такой информации связано с ростом энтропии в системе, по крайней мере не меньшим, чем её уменьшение за счёт упорядочения (разделения) молекул.

Так введенная информация, по замыслу, является мерой сложности и упорядоченности системы и противопоставляется энтропии S, которая является мерой хаоса. В рамках термодинамического подхода в теории информации (Винер,1983), считается, что сумма этих двух величин неизменна, т.е. увеличение информации о системе неизбежно ведет к уменьшению ее энтропии:

I + S = const

Это выражение, качественное (не строгое, а с помощью мысленных экспериментов) обоснование которого можно найти, например, в (Кадомцев,1999) и (Loewenstein, 1998), на самом деле, лишь формальное обозначение интуитивно понятного баланса между порядком и беспорядком, структурой и хаосом: «Энтропия и информация замкнутой системы оказываются как бы взаимными по отношению друг к другу: «забывание» информации автоматически приводит к увеличению энтропии» (Кадомцев,1999). На практике, по Кадомцеву, это соотношение актуально для открытых неравновесных систем, «обменивающихся» информацией с окружением. 

Фактически, для широкого спектра реальных задач оно не верно (при использовании вне узких пределов применимости, как это будет показано ниже). Тем не менее, его довольно часто упоминают и, иногда, (как например, в работе (Loewenstein, 1998) ему приписывают статус фундаментального закона природы (наряду с законами сохранения) и строят на его основе целые теории.

 Смысл этих теорий сводится к тому, что с момента большого взрыва материя идёт по пути усложнения организации, в ходе которой «идёт обмен информацией между разными системами, в том числе между биологическими и небиологическими, и этот обмен… поддерживает всю жизнь» (Loewenstein, 1998).  На многих страницах Ловенстейн описывает как элементарные частицы слипались в ядра, те, позднее, давали жизнь атомам, молекулам, кластерам, клеткам и т.д. и т.п. А началось всё с «изначального зерна» в момент Большого взрыва. Со временем, «информационный поток» изливается на Землю и, с момента зарождения жизни, «потоки биологической информации» начинают циркулировать между «сферой генотипа» и «сферой фенотипа» с помощью «переносчика информации» - молекулы РНК. Основной посыл этих спекуляций -  информация характеризует процесс самоорганизации молекулярных систем живых существ, процесс возникновения порядка из беспорядка. Нет нужды вдаваться в дальнейшие подробности, так как из приведённого отрывка ясно, что термин «информация» здесь применяется избыточно, к месту и не к месту, без строгого определения и проверяемых практикой теоретических предсказаний.

Проблему происхождения жизни с понятием информация пытается связать и Шелдон (Sheldon, 2012). Он предлагает считать проблему возникновения жизни проблемой информации, а саму жизнь – состоянием материи с высоким содержанием информации. Живые организмы – это пространственная плотность информации, превосходящая некий (высокий) порог. Таким образом, проблема происхождения жизни формулируется как возникновение очень высокой плотности информации, которая поддерживается за счёт информационного (отрицательная энтропия) потока несколько превосходящего положительный поток энтропии, соответствующий распаду.  Эта идея не нова, собственно, Шелдон пытается внести свой вклад, объявляя, что высокая концентрация информации достигается за счёт существования «информационных волн», которые распространяются в пространстве. Носителями таких волн во вселенной являются кометы, которые несут воду, химические соединения, обработанные теплотой и водой, а также гены в составе бактериофагов и цианобактерий. Шаг за шагом, менее информационно-насыщенные системы складываются в более насыщенные до тех пор, пока не будет превышен порог, отделяющий живое от неживого.

Надо сказать, что и Ловенстейн, и Шелдон (и многие другие) лишь продолжают линию, заложенную Шрёдингером (Шрёдингер, 2009). Шрёдингер ещё в 40-х годах прошлого века писал, что

 «живой организм непрерывно увеличивает свою энтропию … и таким образом приближается к опасному состоянию максимальной энтропии, которое представляет собой смерть. Он может избегнуть этого состояния, т.е. остаться живым, только путём постоянного извлечения из окружающей среды отрицательной энтропии…Отрицательная энтропия – вот то, чем организм питается».

Сам Шрёдингер не использовал термин «информация», это его последователи, фактически, отождествили отрицательную энтропию (негэнтропию, по Бриллюэну) с информацией. На современный лад мысль Шрёдингера звучала бы так: Живые организмы постоянно теряют информацию и, чтобы не распасться до состояния термодинамического равновесия (с максимумом энтропии), должны постоянно получать новую информацию.

Важно отметить, что Шрёдингер говорит лишь о живых организмах, тогда как его последователи смело расширили концепцию «обмена информацией» на всю пребиотическую эволюцию.

К термодинамическому подходу к информации, при котором она противопоставляется энтропии, возникает ряд вопросов. Объяснить, что с этим подходом не так, позволяет анализ, сделанный Чернавским (Чернавский, 2000, 2004).

Ограничения термодинамического подхода к информации

 

Начнём с того, что практическая польза определения количества «физической» информации по Больцману-Шэннону применительно к биологическим объектам весьма сомнительна – учесть все возможные состояния реальных биологических систем (а, значит, и определить количество «содержащейся» в них информации) просто невозможно. Оценки по порядку величины, сделанные на основе «информационного варианта» формулы Больцмана в работе (Блюменфельд, 1996), приводят к парадоксальным результатам. Так, количество информации, содержащейся в многоклеточном организме (тело человека с 10¹³ клеток) составляет примерно 4х10¹⁴ бит, что соответствует ∆S≈10^-9 кал/град. В то время как при испарении одного грамма воды энтропия повышается примерно на 1 кал/град. Если величину информации I считать мерой сложности, то капля воды окажется неизмеримо сложнее человеческого организма! Количество молекул биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полиуглеводов и др.) в одной клетке составляет в среднем 10⁸. Если допустить, что все молекулы различны, а их относительное расположение уникально, то количество информации, необходимой для построения одной клетки из готовых биополимеров, I≈2.6х10⁹ бит, а для всех клеток в организме человека 2,6*10²² бит, что соответствует понижению энтропии всего, примерно,  на 6*10^-2 кал/град.

Эти оценки показывают, что возникновение и усложнение биологической организации происходит практически при незначительном уменьшении энтропии. Блюменфельд пишет, что «интуитивно чувствуется, что биоструктуры обладают особой упорядоченностью, измерять которую в энтропийных единицах, конечно, можно, но многого для понимания особенностей живой материи при этом не стоит ожидать. В основе ощущения особой упорядоченности биологических структур лежит то обстоятельство, что она имеет смысл».

Парадокс Блюменфельда предлагает разрешить Чернавский. Он апеллирует к определению информации, данному Г.Кастлером в книге «Возникновение биологической организации» (1967), считая его наиболее адекватным и проверенным практикой:

Информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных

Чернавский отмечает, что так введённая информация – есть макроинформация, причём, запоминание означает, что сделанный выбор сохраняется в течение времени, которое больше характерного времени использования данной информации. Тогда как микроинформация – незапомненный выбор одного варианта из нескольких возможных, например, выбор определённого набора координат и скоростей молекул идеального газа в данный момент (сохраняется на интервале пикосекунд). С физической энтропией связана именно микроинформация, в то время как макроинформация с ней, вообще говоря, не связана. Количественная разница между микро- и макроинформацией очень велика. Чернавский приводит пример моля идеального газа, для которого число микросостояний n чрезвычайно велико n=exp(3/2*N), где N =6.02*10²⁴ – число Авогадро, соответственно велико и количество микроинформации, а вот макроинформации соответствует единственное (n=1) стационарное состояние устойчивого равновесия и макроинформация равна 0.

Таким образом, по Чернавскому, во всех реальных процессах используется макроинформация, в то время как микроиформация – главным образом в «теорфизических спекуляциях по поводу демона Максвелла». Надо сказать, что замечания Чернавского и его критика распространённого термодинамического подхода к информации глубока и нетривиальна. Соотношение I + S = const справедливо именно для микроинформации, которая в реальных задачах не используется. Для макроинформации это соотношение неверно – любое изменение макроинформации (увеличение или уменьшение) сопровождается ростом энтропии, поскольку эти процессы необратимы. Количественной связи между изменением макроинформации и физической энтропии не существует. Во многих, даже солидных публикациях (например, Ловенстейна) ошибочно утверждается прямо обратное. Как фундаментальный закон Вселенной постулируется, что: «Сумма изменения (макроскопической) информации и изменения энтропии для данной системы равна нулю»(Loewenstein, 1998). И утверждается, что этому фундаментальному соотношению должен подчиняться даже демон Максвелла – потому и подчиняется, что этот демон работает как раз именно с микроинформацией!

Итак, при техническом подходе можно говорить об информации в чисто прикладном аспекте  (как в теории связи Шеннона). Хотя, здесь использование этого понятия, в принципе, и не обязательно. Можно обойтись энтропией (информационной), сигналом, данными. Никакой глубокой, содержательной роли она не имеет. Попытка выйти за рамки теории коммуникации и, в рамках термодинамического подхода, описывать сложность и организованность объектов не даёт плодотворных результатов. Например, ясно, что кирпич и смартфон не сопоставимы по «сложности» и «организованности», но оценить количественно эту разницу в терминах содержащейся в них информации невозможно. Ещё менее термодинамическая (микро) информация пригодна для описания живых объектов.

Чернавский считает: «В физике неживой природы эти понятия (информация и ценная информация) практически не используются, поскольку они там не нужны» (Чернавский, 2000).

Оправданно использование термина «информация», если мы начинаем рассуждать о её ценности, что в свою очередь подразумевает оценку её помощи в достижении цели.

Очевидно, что можно говорить о цели для человека. Чернавский пишет, что и другие живые существа (включая простейших) имеют цель, а именно – выживание (хотя эта цель, в отличие от человека, и не осознана). А есть ли цель у неживой природы? Существуют, по крайней мере, две точки зрения. Первая: у неживой природы цели нет, она развивается в соответствии с законами природы, и этого достаточно для описания процессов, иными словами ценная информация в природе отсутствует. Вторая: у неживой природы и каждой её части есть цель – достижение своего аттрактора, т.е устойчивого конечного состояния (когда оно существует и заранее предопределено).

По мысли Чернавского (2004), в живой природе наряду с вопросом «почему» (который применим и к неживой природе) возникает вопрос «для чего», «с какой целью». Иными словами, отличительной особенностью живых существ является их способность к целеполаганию. Смысл введения понятий «информация», «информационная система» как раз в том, чтобы описать процесс эволюции как генерацию новой ценной информации в динамических самоорганизующихся системах. Да и сама макроинформация (равно как и информационные системы) возникает на этапе перехода от неживой к живой природе с появлением «ансамблей гиперциклов», для которых понятия «информация», «цель», и «ценная информация» становятся конструктивными и содержательными. Итак, по мысли Чернавского, использовать термин «информация» следует именно для живых существ – как разумных, так и неразумных.

Подведём некоторые предварительные итоги.  Исходная идея в использовании термина «информация» к описанию самых разнообразных систем и объектов состояла в необходимости как-то оценивать и сопоставлять уровень их «сложности». Само это понятие «сложность» формулируется неявно и, скорее, интуитивно. Оно отражает наблюдаемый «вектор эволюции» как для неживой, так и живой природы – принцип «от простого к сложному». Практические результаты, однако, такой подход демонстрирует лишь в чисто прикладных задачах, типа теории связи (коммуникации), где сложность сигнала удаётся формализовать (информационная энтропия Шэннона). Распространение его, в рамках термодинамической трактовки информации в стиле Больцмана-Шэннона, на все объекты не даёт никаких дивидендов в виде нового знания: сравнить сложность реальных объектов, пользуясь термодинамической формулой информации, не представляется возможным. Остаются лишь спекуляции в виде использования (избыточного и необоснованного) понятия «информация» для объяснения наблюдаемой эволюции материи через «усложнение организации», вплоть до появления и развития жизни. Так, например, продвигаемый Чернавским в рамках теории самоорганизации (синергетики) анализ «информационных систем» (которые он определяет как системы способные воспринимать, генерировать и запоминать информацию) опять-таки целиком сводится либо к описанию механизмов генерации и закрепления возрастающей сложности систем, либо к оценке ценности (в стиле Харкевича) воспринимаемых системой сигналов, данных (отождествляемых с информацией). Опять же, ни в одном из перечисленных случаев нет однозначности и целесообразности использования термина «информация», под ней всегда неявно подразумевается нечто другое – сложность (уровень организации), сообщение, сигнал, данные.

Есть ли вообще смысл рассматривать информацию в качестве самостоятельного научного (не бытового) понятия? Остаётся два варианта – 1)  рассмотрение информации как первичного фундаментального понятия (наряду с материей и энергией); 2) трактовка информации как исключительного атрибута высокоорганизованных форм жизни, в том числе рассмотрение сознания как информационного феномена и построение информационных моделей сознания. Рассмотрим подробнее оба варианта.

 

Сказание об «информационных полях»

 

Говоря о природе информации, стоит упомянуть о концепциях информационных полей. Причём, речь идёт о двух слабо связанных между собой представлениях. Одно из них рассматривает информационную полевую надстройку над реальными физическими полями, другое, напротив, считает первичным информационное поле, вокруг которого структурируются физические поля и материя. Причём, обе эти концепции носят, скорее, маргинальный характер и пока не получили существенного развития в рамках «стандартной современной науки».

Информационное поле как надстройка над физическим

Эту концепцию развивают А.Денисов и его последователи (Денисов (1998), Куприянов (2017)). В соответствии с их информационным подходом понятие «информация» рассматривается как парная категория по отношению к материи, как «мера отражения материального мира и формализованное представлении законов отражения (чувственного и логического)». Эта концепция, в своей основе, достаточно проста: существует первичное физическое поле для описания которого вводится некая вторичная конструкция – поле информационное. Утверждается, что информационное поле, как и физическое поле, характеризуется полевой функцией, т.е. представляет собой функцию от пространственных координат. Описание феноменов - основная задача информационного поля. Физическое поле отражает содержание мира, а информационное поле является средством описания этого содержания. В отличие от объективного физического поля информационное поле имеет субъективные характеристики, связанные с восприятием этого поля человеком. По аналогии с физической теорией поля для описания такого искусственного информационного поля вводится специальный математический аппарат в стиле уравнений Максвелла. Хотя утверждается (Прикладная информатика, 2010), что «информационный подход А. А. Денисова позволяет с единых позиций описывать процессы в различных системах — технических, организационных, социальных, включая анализ процессов управления в экономике, политике, науке, образовании», для меня ценность и практический смысл такого подхода крайне сомнительны.

 

Информационное поле как структурирующий и формообразующий фактор

 

В этом разделе я упомяну несколько теоретических концепций, идейно связанных между собой. Они объединены стремлением выйти за пределы традиционного научного знания и предложить вдохновляющие модели, претендующие на новое знание, главным образом в объяснении формирования и эволюции живой материи. Проблема лишь в том, что в рамках существующих физических теорий они не находят своего обоснования, равно как и не могут быть непосредственно верифицируемы на практике.

В рамках этих концепций физическая природа информационных полей не обсуждается. Им приписывается фундаментальный характер. Как говаривал Винер: «Информация есть информация, а не материя и не энергия». Важна не «природа», а свойства и проявления (реальные или мнимые).

Оговорюсь, что в данном разделе я не буду рассматривать теорию голографической Вселенной Бома (она, хотя и близка по смыслу идее информационного поля, но не делает акцент на информации, а предлагает концепцию «имплицитного (скрытого) порядка», внутри которого все взаимосвязано; и, теоретически, любой отдельный элемент может раскрыть информацию о любом другом элементе во Вселенной. Посему, идеи Бома заслуживают особого анализа).  Идеи Дж.Уилера («It from bit») о том, что информация является чем-то фундаментальным для физики Вселенной, также не вполне соотносятся с принципом «информационного поля», и будут рассмотрены в следующем разделе.

М-поля Руперта Шелдрейка

 

В качестве фактора, объясняющего принципы образования, роста и развития форм живых организмов Шелдрейк выдвигает морфогенетические поля (М-поля)(Шелдрейк, 2005). Фактически, учитывая описываемые ниже функциональные характеристики этих полей, их можно считать полями информационными. От идей предшественников  теорию Шелдрейка отличает важное обстоятельство – М-поля отвечают за «характерные форму и организацию систем на всех уровнях сложности не только в сфере биологии, но также в физике и химии. Каждая морфогенетическая единица от атома до слона имеет свое характерное М-поле”. Относительно способа действия этих полей предполагается, что они «упорядочивают связанные с ними системы, оказывая влияние на события, которые с энергетической точки зрения кажутся неопределенными или вероятностными; эти поля накладывают определенные ограничения на энергетически возможные результаты физических процессов». В дополнение к энергетической причинности, т.е. «причинности, обусловленной структурами известных физических полей» вводится причинность нового типа – формативная причинность – ответственная за формы всех материальных образований – от субатомных до целостных организмов. Характерная форма данной морфической единицы определяется формами прошлых подобных систем, которые воздействуют на неё через пространство и время с помощью процесса, называемого «морфическим резонансом». Этот процесс, однако, не включает передачу энергии.

Природа М-полей и их происхождение не обсуждаются.

 Помимо М-полей, ответственных за образование формы морфогенетических единиц, автор распространяет их действие и на поведение живых существ, которое объясняется действием «моторных полей». Это фактически морфогенетические поля, хотя они вызывают скорее движения, нежели изменение формы.

 

Теория Шелдрейка вызвала широкий резонанс и была крайне неоднозначно оценена научным сообществом (см. научную полемику в приложении к (Шелдрейк, 2005) и свежее интервью самого Шелдрейка о своей теории), а эксперименты, предложенные автором для проверки своей теории, пока не увенчались успехом. Идеи Шелдрейка, безусловно, заслуживают отдельного подробного рассмотрения.

 

Биоморфные поля Силина

 

А.Силин (Силин, 1998) исходит из того, что половая клетка не может содержать информацию о том взрослом организме, который из неё разовьётся, коль скоро сложность этого организма чудовищно велика (он ссылается на оценки из книги (Вилли К., Детье В. Биология. М., 1975.) где эта сложность определяется числом 10²⁴+10²⁶ бит). Он делает допущение, что через гаметы передается лишь часть информации, необходимая для старта развития зародыша во взрослый организм. «Остальные сведения поступают в зародыш по мере надобности из какого-то гигантского и потаенного хранилища информации. Так мы приходим к идее биоморфного поля (БМП), природа которого неизвестна и даже непредставима в физике».

Идея биоморфного поля (БМП),  по Силину, отражает способность живой материи организовать или структурировать в себе собственную пространственно-временную метрику. Особо отмечается, что программа развития организма действует не как иттерационный ряд операций, ассимптотически приближающих к цели, а как предустановленная пространственная форма. «Подобная форма, задаваемая на каждом этапе развития зародыша, определяет его конфигурацию на этом этапе с точностью, с которой кокиль задает вид детали в прецизионном литье».

Это, по сути, информационное поле помогает автору объяснить теорию биологической эволюции с помощью концепции информационных отображений.. Она предполагает, что любое случайное, но термодинамически устойчивое усложнение системы, скажем благодаря мутации или флуктуации, должно автоматически и немедленно становиться природной нормой, закрепляясь на информационном уровне в виде информационного отображения (ИО), причем как живого существа, так и материальной структуры вообще. Тем самым ИО становится гарантом стабильности уже достигнутого уровня сложности, поскольку оно, не являясь материальной сущностью, пребывает вне времени и, следовательно, неподвластно времени. Изменения ИО, в соответствии с принципом “ни шагу назад”, могут происходить лишь в сторону роста информации, поскольку эти изменения адекватны усложнению телесного прототипа ИО. Другими словами, «указанный принцип равносилен допущению нетленности информации как меры сложности системы». Никаких, даже гипотетических, механизмов поддержания «вневременной нетленности» информации не приводится.

 

Существует множество похожих теорий, авторы которых пространно рассуждают о «двух слоях реальности физического вакуума – мире материальных объектов и информационном поле, физическим референтом которого является мэон – семантически насыщенная структура квантового вакуума» (Лесков, 1996). Такие квазинаучные рассуждения позволяют раскрепощённой мыслью устремиться к бездонному «информационному резервуару» (он же «хроники Акаши») и постигнуть основы Бытия. К огромному сожалению, суровая реальность экспериментально верифицируемых научных теорий неизменно «приземляет» таких смелых мыслителей.

 

Замечание о квантовой информатике и информации

 

Говоря о возможной фундаментальной, самостоятельной роли информации в Природе, неизбежно обращаешь взор на квантовую теорию. Как она трактует информацию? Здесь, учитывая огромное число различных интерпретаций квантовой физики, можно найти самые разные подходы. Я лишь очень кратко коснусь этой темы, так как она лежит в стороне от основной линии данной работы – возможной связи информации и сознания.

В большинстве случаев, найдя в литературе упоминание о квантовой информации, вы встретите изложение той или иной проблемы квантовой информатики, а именно:  вопросы квантовых вычислений, квантовых компьютеров, квантовой телепортации и квантовой криптографии, проблемы декогеренции и т.п. Авторы, говоря о проблемах алгоритмической организации и физической реализации квантовых вычислений на основе кубитов, т.е. именно квантовой информатики, зачастую   называют этот круг вопросов «квантовой информацией», чем дополнительно «нагружают» и без того перегруженный значениями термин (Килин, 1999). В этом аспекте, квантовая информация является развитием информации по Шэннону на, так сказать, «новой элементной базе» (кубиты вместо битов), не добавляя нового содержательного смысла самому понятию «информация».

Впрочем, существуют и «информационные интерпретации» квантовой механики. Так, Кадомцев настаивает на реальности волновой ψ-функции, которая не переносит энергии и импульса, но носит «информационный характер». Она «представляет собой физический объект, гораздо более тонкий, по сравнению с обычными физическими полями» (Кадомцев,1999). Остаётся неясным вопрос о том, является ли такой объект реально существующим, независимо от стороннего наблюдателя, либо это «побочный эффект» выбранного (квантовомеханического) способа описания этим наблюдателем окружающей реальности. К этому вопросу мы вернёмся позднее, обсуждая концепцию Дж.Уилера “It from bit”.

Информация как атрибут живой природы

 

За основу я возьму работы авторитетного эксперта в области теории информации Хуана Рёдерера (Juan G. Roederer), где эта позиция представлена наиболее аргументированно. Он предлагает ввести понятие «информация» в виде, никак не связанном с созданными человеком техническими системами и соответствующими им алгоритмами и семантикой, а также без использования каких-либо математических формул (Roederer, 2003, Roederer, 2005).

Для начала, Рёдерер формулирует центральные для рассматриваемой темы вопросы (Roederer, 2003):

• Могут ли строгие методы физики адекватно описать и объяснить это странное, но хорошо признанное свойство информации, а именно то, что простая форма, очертание или паттерн чего-либо — не его поле, энергия или силы — может привести к драматическим и специфическим изменениям в системе?
• Информация не сводима к законам физики и химии?
• Вселенная в процессе своей эволюции постоянно генерирует новую информацию?
• Информация и процесс её обработки – исключительно атрибуты живых систем, связанные с самим определением жизни?
• Каким образом процесс обработки информации вызывает к жизни человеческое самосознание?

 

Поиск ответов он начинает с обращения к «лежащему в основе базовому, первичному» понятию «взаимодействие». Это понятие он предлагает считать «метафизическим примитивом» без формального определения, отмечая лишь, что взаимодействие «устанавливает соответствие между определёнными свойствами одного объекта (его положение, скорость, форма и т.п.) и специфическими изменениями в другом объекте, и, возможно, наоборот». 

Рёдерер вводит в рассмотрение два вида взаимодействий: физические взаимодействия, опосредованные силой/ силовым полем (force-field driven interactions) и, собственно, основанные-на-информации взаимодействия (information-based interactions).

Разницу между ними он иллюстрирует двумя простыми примерами. Спутники, вращающиеся под действием гравитационного поля по круговым орбитам вокруг массивной центральной планеты – физическое взаимодействие. Мотылёк, порхающий по кругу вокруг фонаря – основанное-на-информации взаимодействие, включающее в себя цепь: излучение света→распознавание образа→активация мускулов→полёт по кругу. В этом случае нет прямой (энергетической) связи между излучением фонаря и энергией, требуемой для физиологических процессов в насекомом.

Принципиальное отличие между двумя типами взаимодействия в том, что, хотя основанное-на-информации взаимодействие с необходимостью включает в себя физические механизмы, но управляются они информацией и операциями по её обработке. Между взаимодействующими телами нет энергетической связи, хотя энергия и потребляется в ходе задействованных во взаимодействии процессов. Иными словами, информация выступает в роли спускового механизма для физических/химических процессов, но не связана с энергией или её потоками, необходимыми для осуществления этих процессов.

Рёдерер даёт следующее определение:

В ходе основанных-на-информации взаимодействий устанавливается однозначное соответствие между пространственной или временной характеристикой или паттерном в системе А и определённых изменениях вызванных им в системе В, причём такое соответствие зависит исключительно от данного паттерна, а не от любых других обстоятельств.

Отсюда делается следующий шаг к определению самого понятия «информация» через базовое понятие введённого выше взаимодействия:

Информация - это агент, выступающий посредником во взаимодействии, основанном на информации.

Автор оговаривается, что он не рассматривает созданные человеком технические устройства (например, компьютеры) – взаимодействующие системы должны быть «натуральными». Структурная упорядоченность в сложной системе не представляет собой информацию (sic!). Информация возникает лишь когда такая упорядоченность вызывает определённые изменения где-либо. В этом смысле, говорить об информации можно лишь при наличии отправителя и получателя – то, что Купперс называет «прагматической информацией» (Kuppers, 1990). Такое определение информации не требует рассмотрения какого-либо конкретного физического механизма её передачи. Однако, оно подразумевает наличие «общего кода» между отправителем и получателем, который и обеспечивает «прагматизм», т.е. возможность целесообразного использования информации.

Так как в «естественном» мире только биологические системы могут поддерживать основанные-на-информации взаимодействия, то, заключает Рёдерер, понятие информации позволяет дать определение самой жизни:

Биологическая система это естественная (не созданная человеком) система, демонстрирующая взаимодействия, управляемые процессами обработки информации

В неживой природе нет информации, она появляется лишь при взаимодействии с живым организмом. Например, камень на лунной поверхности миллиарды лет физически взаимодействовал посредством гравитационного поля с Луной, с солнечной радиацией и космическими частицами. Но источником «информации» он стал лишь, когда на него упал (анализирующий) человеческий взгляд (автор имеет ввиду (гипотетические?) прогулки американцев по Луне).

Автор допускает, что для многих, в особенности для физиков, отсутствие информации в неживой природе может показаться странным. Физики, как упоминалось выше, в рамках статистической термодинамики рассуждают о том, что потеря информации (о микроскопическом состоянии данной системы) ведёт к росту её энтропии, и наоборот. Другой пример - знаменитый квантово-механический эксперимент о прохождении электрона через двойную щель, в котором электрон, проходя через открытую щель, вроде бы, «обладает информацией» о том, открыта или нет другая щель.

Аргументируя свою позицию, Рёдерер утверждает, что, что физика работает с информацией, извлечённой из окружающей среды в процессе измерения, и строит математический аппарат, описывающий идеализированные модели реальности. С необходимостью, измерение включает некоторый прибор и два типа взаимодействий – физическое и основанное-на информации, причём последнее вовлекает чувственный и познавательный аппарат человеческого существа. Для автора очевидно, что информация как таковая возникает в физике благодаря развитым теоретическим представлениям, так как измерения и эксперименты есть процессы «прикладываемые» к природе с заранее разработанной целью, а не потому, что информация существует и управляет физическим миром «до того, как мы на него посмотрим».

Ещё раз полемизируя с утверждениями типа: «процесс космической эволюции сам по себе генерирует информацию», автор призывает отдавать себе отчёт, что это информация для нас, наблюдателей, здесь и сейчас – она никак не управляет вовлечёнными естественными физическими процессами. Напротив, в биологической системе информация выполняет активную роль в её организации, поведении и размножении, информация существует и действует вне зависимости от любого внешнего наблюдателя.

Мне близка такая трактовка информации. Она, в отличие от рассмотренных ранее (исключая, разве что, прикладную трактовку по Шэннону), логически обоснована, согласуется с житейской практикой и оправдывает использование самого термина «информация».

Информация и сознание

Конечной целью данного обзора является достижение понимания места информации в окружающей нас реальности и её возможной роли в появлении и функционировании сознания. Если информация, по Рёдереру, это всегда информация для нас, наблюдателей, то стоит подробнее присмотреться к отношению между сознанием и реальностью, которое можно характеризовать термином «реализм».

 

Научный, структурный и информационный реализм

В эпистемологии (философской теории познания) существуют разные версии «реализмов». Самый простой и естественный для точных наук реализм – научный реализм. Его суть состоит в том, что все успехи науки, как экспериментальные, так и технические, прикладные, убедительно свидетельствуют о том, что те объекты и процессы, с которыми имеет дело наука, которые она исследует, описывает и предсказывает, существуют реально и независимо от исследователей. Причем именно в таком виде и смысле, в каком она их и описывает. Такая точка зрения, какой бы естественной она не казалась, слишком упрощает ситуацию.

Более адекватным является структурный реализм. Согласно его сторонникам, исторический опыт показывает, что теории, бывшие в свое время общепризнанными и даже позволявшие делать точные предсказания, со временем уступают место новым, более передовым теориям, а интерпретации и объекты старых теорий, такие как, например, эфир или теплород, признаются ложными. Соответственно, у нас и сейчас нет оснований в полной мере доверять той картине мира, которую нам рисует современная наука, поскольку в будущем она, наверняка, будет еще не один раз пересмотрена и многое опять же будет признано заблуждениями. Однако, утверждает структурный реализм, обнадёживает тот факт, что хотя те самые теории прошлого, которые были признаны в свое время успешными и которые давали хорошие предсказательные результаты, а потом были пересмотрены, несли в себе ряд ошибочных интерпретаций происходящих событий, они вполне адекватно описывали их структуру. И как раз эти структуры, которые мы в разное время можем несколько по-разному описывать и интерпретировать, но которые мы так или иначе реально наблюдаем во внешнем мире, и есть подлинный предмет нашего познания.

Такая, казалось бы, незначительная смена акцентов кардинально меняет взгляд на наше взаимодействие с реальностью. Действительно, одни последователи структурного реализма считают, что, познавая структуру, мы не можем ничего сказать об истинной сущности и природе окружающих нас объектов - они для нас принципиально непознаваемы - а только строить модели структур объектов и их отношений.  Другие идут дальше, утверждая, что те самые структуры и отношения, которые мы познаем, собственно и выступают заменой для нас определенных объектов, которым нет никакой необходимости приписывать какое-то собственное, независимое от системы существование.

Прояснить эту идею способен пример с натуральным рядом. Мы можем утверждать, что натуральный ряд состоит из объектов, из чисел, которые в то же время есть элементы структуры. И именно эта структура и задает их свойства и определяет их как объекты. То есть, они не представляют собой ничего, кроме элементов структуры с определенными правилами взаимодействия и отношения. Такие объекты хоть и нематериальны, но тем не менее существуют объективно и независимо от нас. Можно распространить аналогию на материальные объекты, например, электрон. У нас есть структура, и в рамках этой структуры у нас есть формулы и уравнения, описывающие поведение электрона. И в этих условиях у нас уже нет необходимости приписывать электрону никакой телесности, поскольку это в любом случае не то, что мы описываем, и не то, что могло бы играть какую-то роль в нашей модели. Мы не описываем, как электрон выглядит, какой он на ощупь и т. д. Он вообще никак не выглядит, и это очень важно.

 

Далее, уточняя и развивая структурный реализм, можно пойти ещё дальше и прийти к информационному реализму, одним из авторов которого является Л.Флориди (Floridi, 2003, 2010). Информационный реализм (ИР) - это версия структурного реализма. Как форма реализма, он признаёт существование независимой от разума реальности, которая «явлена нам» своими структурными свойствами. ИР утверждает, что, «насколько мы можем судить, конечная природа реальности является информационной, то есть имеет смысл принять уровень абстракции, при котором наша независимая от разума реальность состоит из взаимосвязей, которые не являются ни субстанциональными, ни материальными (они вполне могут быть, но у нас нет оснований предполагать, что они таковы), но информационными».

Флориди даёт следующее определение:

ИР - инструментально и прогностически успешные модели ... на данном уровне абстракции могут быть, при наилучших обстоятельствах, все более информативными об отношениях, которые возникают между (возможно, ненаблюдаемыми) информационными объектами, которые составляют исследуемую систему (посредством наблюдаемых явлений).

Чтобы лучше понять суть этих самых информационных объектов, Флориди приводит следующие примеры. Объектно-ориентированное программирование, во многом, изменило подход к программированию, перенеся фокус внимания с логических процедур алгоритма, на объекты, которыми алгоритм должен манипулировать. Эти объекты обладают заданными свойствами и функционалом (методами), обеспечивая  предсказуемое и целесообразное поведение. В качестве примера такого «информационного объекта» в обычной жизни Флориди предлагает рассмотреть шахматную пешку.  То, что делает ее собственно пешкой, — это не материя, из которой она состоит, не вещество и даже не форма. А правила игры. Ее расположение на шахматной доске. И те ходы, которые согласно этим правилам ею можно сделать. И вместо самой деревянной или пластмассовой пешки у нас могла бы быть только картинка шахматной доски. И даже пешка могла бы быть на этой картинке не нарисована, а, например, обозначена буквой  «П». И даже просто запись партии до определенного хода тоже несла бы в себе информацию о расположении данной пешки на данной клетке и ее возможностях на данном ходу. Все это говорит о том, что информационная природа пешки, ее смысловое наполнение действительно превалирует по своему значению над ее материальным воплощением.

Информационный реализм по Дж.Уилеру – It from bit

С некоторыми нюансами, позиция Флориди сходна с теорией Дж.Уилера «It from bit” (Всё из бита).

Некоторые физики (Wheeler, Fredkin, Zurek, Matzke) высказывают предположения, что информация является чем-то фундаментальным для физики Вселенной, и даже, что физические свойства и законы могут быть производными от информационных свойств и законов.

Так, по мысли Уилера, всё сущее — каждая частица, каждое силовое поле, даже сам пространственно-временной континуум — получает свою функцию, свой смысл и, в конечном счёте, самое своё существование — даже если в каких-то ситуациях не напрямую — из ответов, извлекаемых нами с помощью физических приборов, на вопросы, предполагающие ответ «да» или «нет», из бинарных альтернатив, из битов. «Всё из бита» символизирует идею, что всякий предмет и событие физического мира имеет в своей основе — в большинстве случаев в весьма глубокой основе — нематериальный источник и объяснение; то, что мы называем реальностью, вырастает в конечном счёте из постановки «да-или-нет»-вопросов и регистрации ответов на них при помощи аппаратуры; коротко говоря, что все физические сущности в своей основе являются информационно-теоретическими и что Вселенная требует нашего участия

Пример, который приводит Уилер. Имея поляризатор перед удаленным источником и анализатор поляризации перед  регистрирующим фотоприемником, мы задаем вопрос "да" или "нет": "Зарегистрировал ли фотоприёмник отсчёт в течение указанной секунды?" Если да, то мы часто говорим: "Это сделал фотон". Мы прекрасно знаем , что фотон не существовал ни до излучения, ни после обнаружения. Однако мы также должны признать, что любые разговоры о "существовании" фотона в промежуточный период - это всего лишь «раздутая версия первичного факта», отсчёта фотоприёмника.

Итак, по Уилеру, объекты следует рассматривать как вторичные, как носители абстрактной и фундаментальной сущности — информации, вещество же и излучение — материальные проявления чего-то более фундаментального. В таком случае информация (а именно, где частица находится, каков ее спин, положителен или отрицателен ее заряд и т.д.) образует целостное ядро самой физической реальности, а фундаментальные физические состояния в физических теориях, фактически, индивидуализируются как информационные состояния.

Обсуждая такой подход, Чалмерс констатирует (Чалмерс, 2013), что существует множество способов реализации известных нам физических сущностей; с точки зрения физики важно лишь наличие причинно-следственных отношений между ними (их она и изучает).  Поэтому, если речь идёт о физике (а не о том, «как оно есть на самом деле»), то состояние мира могло бы и исчерпываться информационным описанием, а мир можно было считать миром чистой информации. Каждому фундаментальному параметру такого мира соответствует информационное пространство, и при допущении физикой реализации этих параметров реализуется и информационное состояние соответствующего пространства. Пока эти информационные состояния соотносятся друг с другом надлежащим (с точки зрения физики) образом, всё будет, как должно.

Информационные модели сознания

 

Следует со всей определённостью уточнить, что все рассуждения об информационном реализме, информационных объектах или “It from bit” относятся не к самой объективной реальности (если считать, что она всё-таки существует!), а к нашему способу взаимодействия с ней. Говоря о правилах для информационных объектов, мы должны помнить, что это наши правила. Это мы наполняем пешку смыслом. И без нашего исследования, осмысления нет ни структуры, ни правил, ни пешек. Вселенная существовала задолго до появления Жизни и информационного реализма. Так что, Уилер, по-моему, слишком самонадеян – Вселенная обойдётся и без нашего участия!

Итак, разговор об информационном реализме закономерно перетекает в обсуждение роли информации в функционировании сознания в рамках информационных моделей сознания.

Усилиями философов, занимающихся в рамках аналитической философии теориями сознания (Дж.Сёрл, Д.Деннет, Д.Чалмерс), сама проблема сознания, во многом, сводится к существованию субъективного опыта и самосознания (в отличие от физических объектов и простейших биологических организмов существо, обладающее активным сознанием, ощущает, чувствует или переживает свое собственное существование).

Информация в модели сознания Дубровского

 

Философ Давид Дубровский формулирует два главных вопроса теории сознания (точнее, проблемы «сознание и мозг») (Дубровский, 2013):

1. Как объяснить связь явлений субъективной реальности с мозговыми процессами, если

первым нельзя приписывать физические свойства (массу, энергию, пространственные

характеристики), а вторые ими необходимо обладают?

2. Если явлениям субъективной реальности нельзя приписывать физические свойства, то

как объяснить их способность причинного действия на телесные процессы?

 

Он предлагает информационный подход к решению этих вопросов. Понятие информации трактуется им «в общепринятом (?) в науке смысле (предложенном Н.Винером) – как «содержание сообщения», «содержание сигнала», не вдаваясь в его различные философские истолкования…».

Исходные посылки теории Дубровского:

1) информация необходимо воплощена в своем материальном, физическом носителе (т. е. не существует вне и помимо него)

2) информация инвариантна по отношению к физическим свойствам своего носителя (одна и та же информация может быть воплощена и передана разными по своим физическим свойствам носителями, т. е. кодироваться по-разному;

3) явление субъективной реальности (например, мой чувственный образ в виде зрительного восприятия предмета А, переживаемый в данном интервале) может интерпретироваться как информация (о данном предмете).

4) явление субъективной реальности необходимо связано с соответствующим мозговым процессом как информация со своим носителем.

 

У человека качество субъективной реальности связано с двумя основными свойствами:

1) данностью информации в «чистом» виде (поскольку мы никак не отображаем ее носитель, не чувствуем, что происходит в нашем мозге, когда переживаем образ или думаем о чем-либо) и

2) способностью оперировать этой информацией по своей воле в достаточно широком диапазоне.

Для того чтобы информация обрела форму субъективной реальности, т. е. была представлена мне в «чистом» виде, необходимо по крайней мере двуступенчатое, кодовое преобразование: первое из них представляет информацию, которая пребывает в «темноте», второе преобразование «открывает» и тем самым актуализует ее в «чистом» виде для нашего Я, делает доступной для произвольного оперирования и использования в целях управления. Тем самым производится информация об информации, что служит условием ее субъективной переживаемости для индивида; создается новый уровень интеграции и переработки информации и новый способ управления целостным поведением организма.

Многоступенчатость операций такого рода позволяет выходить за рамки текущей ситуации, обобщать опыт, развивать способность «отсроченного действия», «пробного действия без его реализации», прогнозирования, проектирования, построения моделей желательного или нежелательного будущего, т. е. способность действий в виртуальном плане.

 

 

Информационная концепция сознания Чалмерса - Есть ли опыт у термостата?

 

В гораздо более изощрённом виде информационную концепцию сознания излагает Д.Чалмерс (Чалмерс, 2013) . Он не даёт простого и понятного определения информации, пространно рассуждая об «информационных пространствах» и способах их физической реализации. В том числе, он допускает возможность рассматривать информацию как нечто фундаментальное, в стиле Уилера. Однако, «информация может и не быть столь элементарной характеристикой физического мира, какими являются масса и заряд, но она и не должна быть элементарной чтобы играть роль в фундаментальных психофизических законах. Базовые физические и феноменальные свойства уже представляют нам все необходимые фундаментальные свойства. Нам нужен лишь конструкт, позволяющий соединить эти области. Информация кажется простым и четким конструктом, подходящим для подобного соединения и могущим снабдить нас простым и исчерпывающим набором законов. Если подобный набор законов достижим, то тогда мы и впрямь будем располагать фундаментальной теорией сознания".

По Чалмерсу, информация повсеместна: «мы находим информацию везде, где есть причинность. Мы находим причинность повсюду, значит повсюду мы находим и информацию».  Хорошо, а повсеместен ли опыт (важная составляющая сознания)?  Чалмерс предлагает принять тезис, что всякая информация связана с опытом, а посему и опыт оказывается повсеместным. Чтобы аналитически исследовать этот тезис, Чалмерс  предлагает рассмотреть вопрос – Есть ли опыт у термостата? Или, иначе, - Каково это - быть термостатом? Термостат – предельно упрощённая система обработки информации с тремя информационными состояниями (нагрев, охлаждение, бездействие). Тезис сводится к тому, что каждому информационному состоянию соответствует феноменальное состояние. Совокупность этих феноменальных состояний и составляет бытие термостата.  Быть термостатом, по Чалмерсу, не очень интересно.  Его состояния можно мыслить по аналогии с нашими ощущениями черного, белого и серого  (только, разве что, гораздо проще и примитивнее).

Чтобы эта мысль не казалась безумной, Чалмерс предлагает  проследить эволюцию  опыта  при смещении вниз по шкале сложности – от человека к мыши, к ящерицам и рыбам, к слизням и т.п.  Он предполагает, что в этой цепочке не происходит  радикального разрыва между сложными переживаниями (основанными на перцептивном многообразии) и полным их отсутствием.  Когда же должно исчезнуть сознание при  смещении по шкале от рыб и слизней к простым нейронным сетям и, наконец,  к термостатам?   По предположению Чалмерса, «термостат…реализует предельно выхолощенные формы таких процессов обработки информации, какие имеются у рыб и слизней…».  Чалмерс не находит некоего  особого ингредиента, который отсутствует у термостата, но есть у мыши и человека, и который необходим для  наличия опытных переживаний. Наконец, если опыт, вслед за информацией, действительно является фундаментальным свойством, то, подобно другим фундаментальным свойствам, он должен быть присущ даже простым системам и  повсюду встречаться во вселенной.

Тогда, может, и камень обладает сознанием?  Чалмерс пишет, что не стал бы утверждать, что «у камня есть опытные переживания, или что камень обладает сознанием…Камень, в отличие от термостата, не рассматривается в качестве системы обработки информации…лучше было бы сказать, что в камне есть  системы, обладающие сознанием: предположительно, в нём имеется  много подобных подсистем, опытные переживания которых никак не могут рассматриваться как переживания камня (точно также, как мои переживания не могут рассматриваться как переживания моего рабочего кабинета)».

Чалмерс согласен с тем, что его позиция, с некоторыми оговорками, соответствует панпсихизму, согласно которому все наделено ментальными характеристиками (оговорки касаются того, как трактовать «ментальные характеристики» и как они связаны с сознательным опытом). Конечно, теория Чалмерса  гораздо сложнее, чем следует из краткого её описания, поэтому, за важными деталями я отправляю читателя к первоисточнику.

 

Может ли информационная теория объяснить сознание?

 

Чтобы разобраться, есть ли рациональное зерно в информационных моделях сознания, я предлагаю обратиться к полемике по вопросу, вынесенному в заголовок раздела, между  Дж.Сёрлом (John Searle)  и К.Кохом (Christof Koch) (Searle, 2013).

Участники дискуссии хорошо известны. Джон Сёрл давно занимается проблемами сознания и ИИ, автор известного мысленного эксперимента «китайская комната», Кох уже встречался нам ранее как критик теории квантового мозга Пенроуза.

Изначально, Кох опубликовал книгу «The Quest for Consciousness» (Koch, 2004), а затем  -  «Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist» (Koch, 2012). В них он изложил свою информационную модель сознания, в некоторых важных аспектах сходную с моделью Чалмерса.  С резкой критикой этой модели на страницах журнала  The New York Review выступил Сёрл, которому ответил уже Кох в реплике «Может ли фотодиод быть сознательным?».

Итак, по мнению Коха, ключевой для объяснения сознания является информационная теория, которая  “исчерпывающе каталогизирует и характеризует взаимодействия между всеми частями любой составной идентичности".

Применение теории информации, по Коху, требует, чтобы информация, составляющая сознание, была как “дифференцированной”, так и “интегрированной”. Например, воспринимая красный квадрат, мы “различаем” свойство красноты и свойство прямоугольности, но переживание “интегрировано” в том смысле, что его “нельзя разложить на отдельное переживание красного и отдельное переживание квадрата”.

Постулируя, что сознание является фундаментальной особенностью Вселенной, а не возникает из простых элементов, интегрированная теория информации представляет собой сложную версию панпсихизма.… Как только вы предполагаете, что сознание реально и онтологически отличается [т.е. существует отдельно] от своего физического субстрата, тогда это простой шаг к выводу, что весь космос наполнен чувством. Мы окружены и погружены в сознание....

Независимо от того, происходит ли организм или артефакт из древнего царства животных или из его недавнего кремниевого потомства, независимо от того, есть ли у предмета ноги, чтобы ходить, крылья, чтобы летать, или колеса, чтобы катиться, — если у него есть как дифференцированные, так и интегрированные состояния информации, он чувствует себя как нечто, чтобы быть такой системой; у него есть внутренняя перспектива.

Другими словами, оно сознательно. Итак:

персональные компьютеры, встроенные процессоры и смартфоны ... могут быть минимально сознательными.

То есть, сознание не есть атрибут исключительно биологических объектов. Окончательный вывод таков:

Я верю, что сознание - это фундаментальное, элементарное свойство живой материи. Оно не может быть получено ни из чего другого; в терминах Лейбница, это простая субстанция.

Дж.Сёрл категорически не согласен с Кохом. Вот тезисы его возражений:

1.       Нет никакой видимой связи между теорией информации и сущностью субъективного опыта. Сознание не зависит от наблюдателя. Моё сознание не зависит от того, что кто-то думает. Но информация, как правило, относится к наблюдателям. Эти строки, например, содержат информацию, которая имеет смысл только относительно нашей способности их интерпретировать. Таким образом, вы не можете объяснить сознание, сказав, что оно состоит из информации, потому что информация существует только относительно сознания

2.       Панпсихизм абсурден в своей сути. Сознание явлено отдельными единицами. Качественное состояние употребления пива отличается от процесса нахождения денег в вашем кошельке, чтобы заплатить за него. Но следствием его субъективности является его целостность. Так, например, я осознаю, и вы осознаете, но каждое сознание отделено от другого; они не размазываются друг по другу, как соседние лужи грязи. Сознание не может быть распространено по вселенной, как тонкий слой варенья; должна быть точка, где заканчивается мое сознание и начинается ваше. Для людей, которые принимают панпсихизм, которые приписывают сознание iPhone’у, как это делает Кох, , возникает вопрос: почему iPhone? Почему бы не каждую его часть? Каждый микропроцессор? Почему не каждая молекула? Почему бы не использовать всю систему связи, частью которой является iPhone? Проблема панпсихизма не в том, что он ложен; он не поднимается до уровня ложности. Строго говоря, это бессмысленно, потому что этому утверждению не было дано четкого представления. Сознание явлено отдельными единицами, и панпсихизм не может определить эти единицы.

Итоговый вывод Сёрла: Информация - это всегда информация относительно некоторого сознания, которое и присваивает информационный статус. А посему ни термостат, ни фотодиод, ни смартфон не могут быть сознательными, даже в минимальной степени. Информационные теории, по Сёрлу, не в состоянии объяснить феномен сознания.

Итоговые замечания

 

В этой заметке я попытался обобщить существующие подходы к использованию понятия «информация» и оценить их практическую ценность.  Полученные сведения (информация? – хм, здесь, как и во многих других случаях, использование этого термина совсем не обязательно!) привели меня к следующим заключениям:

1.       Трудно найти другое такое понятие, которое было бы известно каждому, широко использовалось в повседневном обиходе, и в то же время было бы объектом довольно сложных теоретических построений

2.       Рассмотренные мною публикации отлично иллюстрируют омонимичность понятия «информация» - разные авторы вкладывают в него совершенно разный смысл, так что вне контекста простое упоминание об информации не позволяет судить, о чём идёт речь.

3.       Практически всегда, говоря об информации, можно найти другое слово/понятие, которое может заменить «информацию» в конкретном контексте, за немногими исключениями.

4.       Опять же, за некоторыми исключениями (о них – ниже), все «информационные» теории можно разделить на два класса. В одних, говоря об информации авторы апеллируют к интуитивно понятному, бытовому смыслу этого понятия – информативный – значит сложный, интересный (новый), (возможно) ценный, содержащий инструкции (данные). Таковы, практически, все технические и термодинамические (энтропийные) подходы к информации. Говоря об информации, имеют в виду данные (например, координаты и импульсы молекул, как у Сцилларда с его демоном Максвелла), сигналы/сообщения (как у Шеннона), меру сложности (в энтропийных теориях и синергетике). Здесь, на мой взгляд, полезно отказаться от термина «информация» и использовать узкий и чётко определённый в конкретном контексте заменяющий термин. В других случаях, напротив, за информацию пытаются выдать нечто новое, неизвестное и фундаментальное, для чего и подходящего термина ещё не придумано (информационные поля и т.п.).

5.       Возможна и иная классификация теорий по тому, как они отвечают на вопрос является ли информация атрибутом исключительно живых систем или же носит универсальный (фундаментальный?) характер. Претензии на фундаментальность не нашли достаточного обоснования (по крайней мере, пока), а использование информации как эквивалента меры сложности в неживой природе, как показал Чернавский, мало содержательно.

6.       Остаются биоцентрические и антропоцентрические теории (те исключения, о которых я писал выше) типа «информационного взаимодействия» Рёдерера или «информационного реализма» Флориди. Они трактуют информацию как феномен, присущий живым системам. Главным образом, речь идёт об описании взаимодействия человека с окружающей реальностью. В этом контексте информация имеет достаточно конкретный и содержательный смысл.

7.       Однако, такие теории не дают, на мой взгляд, каких-то глубоких откровений или неожиданных открытий. Они носят, скорее, описательно-систематизирующий, а не аналитический, объясняющий суть вещей характер. Так, попытка построить на основе этих теорий информационные модели сознания не привели к успеху. Информация имеет отношение к описанию связи сознания с реальностью, но мало что даёт для объяснения самого сознания.

8.       Я сознательно оставил в стороне обсуждение информации как феномена современного этапа развития общества – «информационная среда», «информационные потоки», «информационные войны», «информационные технологии» и т.п. Это совсем другой анализ и другие критерии. В широком контексте все эти актуальные темы лишь часть антропоцентрического подхода к информации. С другой стороны, проблематика "информационного общества", усиливающееся влияние информации на все стороны жизни человека, пожалуй, даже более важна и интересна, чем рассмотренные здесь естественнонаучные трактовки информации. 

 

 

Список источников

1.     Floridi, L., 2003. Informational Realism. Presented at the Conferences in Research and Practice in Information Technology, vol.37.

2.     Floridi, L., 2010. Information. A very short introduction. Oxford university press, New York.

3.     Koch, C., 2004. The Quest for Consciousness. Roberts & Co.

4.     Koch, C., 2012. Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist. MIT Press, Cambridge.

5.     Kuppers, B.-O., 1990. Information and the origin of life. The MIT Press, Cambridge.

6.     Loewenstein, W., 1998. The Touchstone of Life: Molecular Information, Cell Communication, and the Foundations of Life. Oxford Univ. Pess, New York.

7.     Roederer, J.G., 2003. On the Concept of Information and Its Role in Nature. Entropy 5, 3–33.

8.     Roederer, J.G., 2005. Information and its role in nature, The Frontiers Collection. Springer, Berlin.

9.     Sheldon, R., 2012. Comets, Information and the Origin of Life, in: Genesis - In the Beginning: Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology. Springer, pp. 363–389.

10.  Wheeler, J.A., 1989. INFORMATION, PHYSICS, QUANTUM: THE SEARCH FOR LINKS, in: Proceedings of the 3rd. Presented at the Foundations of quantum mechanics, Tokyo, pp. 354–368.

11.  Блюменфельд, Л.А., 1996. Информация, термодинамика и конструкция биологических систем. Соросовский образовательный журнал 7, 88–92.

12.  Винер, Н., 1983. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине, 2nd-е издание ed. Наука, Главная редакция изданий для зарубежных стран, Москва.

13.  Винер, Н., 2001. Человек управляющий. – : Питер, 2001.- 286 с. Питер, С.-Петербург.

14.  Волькенштейн, М.В., 1986. Энтропия и информация. Наука, Москва.

15.  Денисов, А.А., 1998. Информационное поле. Омега, С.-Петербург.

16.  Дубровский, Д.И., 2013. Проблема “сознание и мозг”: информационный подход. ЗНАНИЕ.ПОНИМАНИЕ.УМЕНИЕ 92–98.

17.  Кадомцев, Б.Б., 1999. Динамика и информация. Ред. журнала `Успехи физических наук, Москва.

18.  Килин, С.Я., 1999. Квантовая информация. УФН 169, 508–526.

19.  Куприянов, А.О., 2017. Информационые поля в накуах о земле. Геоинформатика 79–89.

20.  Лесков Л.В., 1996. На пути к новой картине мира. – «Сознание и физич. реальность»,  т. 1, № 1-2, с. 42-54.

21.  Поплавский, Р.П., 1979. Демон Максвелла и соотношение между информацией и энтропией. УФН 128, 166–176.

22.  Силин, А.А., 1998. Тайна информации. – «Сознание и физич. реальность», т. 4, № 1, с. 14

23.  Урсул, А.Д., 1968. Природа информации. Философский очерк. Политиздат, Москва.

24.  Харкевич, А.А., 1960. О ценности информации, in: Проблемы Кибернетики. Физматгиз, Москва, pp. 53–57.

25.  Чалмерс, Д., 2013. Сознающий ум. В поисках фундаментальной теории. Книжный дом «ЛИБРОКОМ».

26.  Чернавский, Д.С., 2000. Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики. УФН 170, 157–183.

27.  Чернавский, Д.С., 2004. Синергетика и информация (динамическая теория информации), Едиториал УРСС. ed, Синергетика: от прошлого к будущему.

28.  Шелдрейк, Р., 2005. Новая наука о жизни. РИПОЛ КЛАССИК, Москва.

29.  Шеннон, К., 1963. Работы по теории информации и кибернетике. Изд. иностранной литературы, Москва.

30.  Шрёдингер, Э., 2009. Что такое жизнь с точки зрения физики? Римис, Москва.

---