Информация как основа жизни - В. Корогодин

Утверждение о том, что информация обязательно присуща всем живым объектам, можно дополнить утверждением, что вне живых систем нет и не может быть биологической информации, которая не была бы создана каким-либо живым объектом.

На последнем утверждении стоит дополнительно остановиться. У любого живого объекта может измениться количество и семантика содержащейся в нем информации. Есть только три пути таких изменений: получение новой информации, создание ее и утеря тех или иных фрагментов. Для биологических систем очень характерны передача и утеря информации. Получение информации неразрывно связано с получением сообщения, эту информацию содержащего, с последующим ее хранением или перекодировкой и использованием. Использование информации, очевидно, может быть в том случае, если она попадает в иерархически подобную или более высокую информационную систему. Включение ее в систему будет облегчено в семантически родственных системах. Получение информации бывает связано со случайным или неслучайным изменением носителей информации. Это относится к генетической, поведенческой и особенно к логической информации. Утеря фрагментов информации, например генетической, может иметь разные последствия для организмов, в том числе и положительные, но в определенных ситуациях она может попадать во внешнюю среду вне своей информационной системы и будет там находиться до полного разрушения своих носителей. Она может быть также случайно подобрана из внешней среды и включиться в другую информационную систему (горизонтальный перенос генетической информации, см., например [6, 7]), но роль такого рода процессов в эволюции информации никто специально не рассматривал. Изменение окружающей среды является поводом для создания, но никак не источником новой информации. В любом случае, однако, совершенно ясно, что возникать самостоятельно, вне живых организмов, биологическая информация не способна [8].

Однако как в обыденной жизни, так и в научной литературе "информацией" нередко называют все, что может воздействовать на живой организм извне, независимо от его физической и химической природы и независимо от того, являются ли источниками таких воздействий живые или неживые объекты [9]. В подобном контексте к информации можно свести все виды взаимодействия живых и неживых объектов. Здесь опять исчезают различия между совокупностью сигналов, обладающей семантикой, родственных источнику и приемнику, и "слепым" воздействием одного объекта на другой.

Чтобы отличать сигналы или воздействия, содержащие информацию, от сигналов, таковыми не являющихся, нужно всегда помнить об условности фиксации информации на ее носителях. Это отражается в строении записывающего и считывающего устройств соответствующих информационных систем, в особенностях материала носителя, способа фиксации, выбора языка и кода и т. д. Имея это в виду, можно отделять носителей реальной информации от информационно пустых, независимо от того, известен их источник или нет. Действительно, какая информация может содержаться в грохоте грома, вспышке молнии или горном обвале? Кем вписана она в эти физические феномены, кому предназначена и о чем повествует? Другое дело, что, будучи восприняты живыми организмами, подобные "сигналы" могут быть использованы для создания информации о той или иной стороне действительности. Лишь в таком переносном смысле их можно именовать "источниками" информации, – и подобными источниками, действительно, могут служить любые объекты и явления. Это же относится к результатам наблюдений, измерений и т. п. процедур, производимых человеком: обработку их нередко называют "обработкой информации", хотя на самом деле это есть один из этапов создания новой информации в человеческом мозге, а не "извлечение" ее из наблюдений и измерений.

Таким образом, внешние воздействия, воспринимаемые живыми организмами, можно подразделить на два класса: сообщения, или "носители информации", источниками которых могут служить только другие живые организмы, и просто воздействия, информации не содержащие, источниками которых могут быть любые объекты или явления. Можно думать, что различные рецепторы живых организмов формировались первоначально для восприятия и дифференцировки именно таких воздействий и лишь позже, в ходе эволюции, некоторые из них были дополнительно адаптированы для приема или передачи информации. Такое различение информационных и неинформационных воздействий, которым подвергаются живые организмы, весьма существенно для ясного понимания того, что именно представляет собой информацию.

Выше мы видели три вида биологической информации, и четвертого нам не известно. Это – генетическая информация, поведенческая и логическая, или человеческое знание. Для каждого из этих видов информации характерны свои носители, свои записывающие и считывающие устройства, свои информационные системы. Однако, как бы ни различались эти виды информации, всем им присущи общие свойства, характерные именно для информации как таковой, независимо от ее вида или особенностей ее носителей.

Свойства, присущие всем видам информации, можно разделить на две группы, внутри каждой из которых они тесно связаны между собой. Ключевым свойством для одной из этих групп является фиксируемость информации, а для другой – ее действенность. Иные свойства, входящие в эти группы, являются как бы раскрытием, проявлением ключевых особенностей в доступных для регистрации формах.

Фиксируемостью мы будем называть ту особенность любой информации, что, не будучи "ни материей, ни энергией", она может существовать только в зафиксированном состоянии. Никто никогда нигде не встречался с информацией, которая была бы в "свободном виде", а не в виде "записи" на том или ином физическом носителе. При этом способы записи или фиксации информации на том или ином носителе всегда условны, т. е. не имеют никакого отношения к ее семантике.

Условность способов фиксации информации означает, что любой из таких способов, никак не связанных с семантикой, тем не менее однозначно обусловливается двумя факторами, также не имеющими к семантике информации никакого отношения, – это физическая природа носителя и специфика "считывающего устройства" той информационной системы, к которой данная информация относится. Фиксация информации всегда представляет собой ту или иную деформацию носителя, среднее время релаксации которого должно превышать среднее время считывания, что и ограничивает способы записи информации на том или ином носителе.

Адекватность способа фиксации информации способу ее считывания означает, что способ записи, носитель и считающее устройство взаимно обусловлены друг другом и могут возникать только совместно. Все эти способы, однако, должны подчиняться одному требованию: запись информации должна иметь апериодическую форму[2]. Это требование может быть реализовано, если носитель информации способен принимать не менее двух различных состояний. Другими словами, для фиксации информации можно использовать не менее двух различных знаков или букв.

Важнейшей особенностью фиксации любой информации является возможность последовательной нумерации использованного для этого множества знаков или символов. Эта особенность отражает тот факт, что любая информация осмысленна, что бессмысленной информации не бывает. Простейшей реализацией этой особенности является линейная последовательность символов или сигналов, используемых для фиксации и передачи информации, или возможность считывания их в линейной последовательности.

Все это позволяет сформулировать требования к физическим носителям информации, или, точнее, к тем объектам, которые могут служить таковыми. Потенциальным носителем информации может служить любой физический объект, который может существовать не менее чем в двух последовательно различимых состояниях, выступающих в роли знаков или символов, пригодных для фиксации информации. А так как простейшим вариантом различимых состояний физического объекта может быть его наличие или отсутствие, то из этого следует, что потенциальным носителем информации может быть любой феномен окружающего нас мира, наличие или отсутствие которого можно регулировать произвольным образом.

Следует, однако, проводить строгое различие между потенциальными носителями информации и ее реальными носителями. Первые могут содержать информацию, а могут и не содержать, а вторые всегда ее содержат. Это подводит нас к вопросу о том, как можно различать, содержит ли данный объект информацию или нет.

Однако, прежде чем рассмотреть возможности распознавания информации, остановимся коротко на двух вопросах, тесно с этим связанных: каковы могут быть виды носителей информации и могут ли они существовать вне своих информационных систем?