Текст книги "Размышления об информации, или Информация к размышлению"
Автор книги: Виктор Воронов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
Но какие бы методы ни использовались для познания действительности, научный подход предполагает осуществление двух главных целей. Первая цель – это объяснить наблюдаемое, то есть связать явления непротиворечивыми логическими цепочками. Вторая – предсказать поведение систем, смоделировав их взаимодействия.
Для материальных систем математические теории физики прекрасно справляются с каждой из этих задач. Но процессы, связанные с ИС, остаются вне области возможностей физики, ограниченной четырьмя фундаментальными взаимодействиями. А вера в то, что поведение ИС когда-нибудь удастся редуцировать к физическим взаимодействиям, скорей всего безосновательна, так как физика принципиально не способна учесть содержательную сторону информации, которая является определяющей в информационных взаимодействиях.
Но даже и без создания новых подходов само представление об ИС и информационных взаимодействиях, основанное на содержательном аспекте информации, уже обладает дополнительным объяснительным потенциалом. Такой потенциал может быть востребован, например, в гуманитарных областях знаний, оперирующих смыслами, а не числами.
Но кажется, что и в точных науках создание универсальных теорий информационных взаимодействий, обладающих предсказательной силой, – дело недалёкого будущего.
Известно, что универсальность физических законов достигается тем, что для материальных систем удаётся выделить несущественные индивидуальные физические степени свободы, которые, как правило, недоступны для наблюдения и контроля, и рассматривать идеализированные идентичные физические системы, все степени свободы которых могут контролироваться.
Но индивидуальность ИС носит более сложный характер и связана как с субъективным восприятием действительности, так и с субъективным характером принятия решений. Причём индивидуальность эта не статичная, как в большинстве физических систем, а динамическая, зависящая от ментального состояния ИС.
Дополнительная трудность при идеализации ИС связана с тем, что необходимо разделять существенные и несущественные ментальные степени свободы. А это проделать довольно сложно, и прежде всего потому, что ментальные степени свободы нельзя охарактеризовать только численными параметрами. Ментальность связана со смыслами, а процедура отделения существенных смыслов от несущественных пока что совсем не ясна.
Но, несмотря на все сложности, есть надежда, что универсальные теории информационных взаимодействий создать возможно. Либо традиционным путём, если удастся преодолеть все трудности идеализации ИС, либо путём включения в теории субъективных качеств ИС.
В первом подходе идеализация вполне осуществима в случаях, когда количество ментальных степеней свободы ИС ограничено и они поддаются контролю. У человека такие ситуации могут быть связаны, например, с достижением краткосрочных целей, обладающих абсолютным приоритетом, или с экстремальными эмоциями – яростью, страхом или горем.
Возможно также использовать И-И-МС-взаимодействия, чтобы подготовить идеализированные ИС, индуцируя заданные ментальные состояния, как это происходит, в частности, под гипнотическим воздействием. Поведение ИС в таких случаях оказывается достаточно предсказуемым и контролируемым. А совокупность полученных таким путём поведенческих паттернов может составить базу для моделирования И-Ф-взаимодействий в более сложных ментальных состояниях.
Второй путь развития теорий информационных взаимодействий, учитывающий субъективные качества ИС, представляется также вполне реальным. Во всяком случае, работы по искусственному интеллекту, использующие нечёткие множества и нечёткую логику, предложенные Лотфи Заде [Заде, 1976], включают субъективные качества, хотя и реализуемые пока что на уровне экспертных оценок.
До сих пор мы говорили о естественных биологических ИС, информационные взаимодействия которых можно изучать как на основе объективных наблюдений, так и на основе собственного субъективного опыта.
Однако эти наблюдения и этот опыт оказываются явно недостаточными для глубокого понимания структуры и принципов информационных процессов, протекающих в биологических системах, для понимания того, как в химических реакциях происходит гносеогенез, трансформирующий знания с молекулярного уровня на уровень всего организма, как реализуется память, как формируются цели и принимаются решения, определяющие поведение организмов в И-Ф-взаимодействиях.
Вряд ли изучение корреляций между зонами возбуждений нейронов мозга и поведением биологических организмов позволит ответить на все эти вопросы.
И в то же время для искусственных ИС, создателями которых являемся мы сами, физическая архитектура систем и алгоритмы информационных процессов тайной не являются. Поэтому если существуют некоторые универсальные закономерности для информационных взаимодействий, не зависящие от вида ИС, они могут быть выявлены и изучены в деталях на искусственных ИС.
Такой подход декларируется в когнитивной психологии, где для анализа психических процессов используется компьютерная метафора. Смысл этой метафоры заключается в том, что одинаковое поведение естественных и искусственных ИС определяется схожими информационными процессами и не зависит от различия физических процессов, на которых они основаны. Если это действительно так, то создание искусственных ИС, обладающих возможностями естественных ИС, то есть, в конечном счёте, создание искусственного интеллекта можно рассматривать как метод, позволяющий моделировать все виды информационных взаимодействий в биологических ИС.
При этом возможны два подхода. Первый – так называемый нисходящий – подход связан с созданием ИС, обладающих развитым тезаурусом и логическими системами обработки информации, которые позволяют имитировать высокоуровневые психологические процессы в биологических ИС, такие как понимание, выбор целей, принятие решений, распознавание, вербальное общение или интерактивное управление поведением.
Второй – восходящий – подход основан на воспроизведении уже открытых принципов функционирования биологических ИС, например на воспроизведении архитектуры параллельной обработки информации в нейронных сетях. Нейрокомпьютеры, использующие такую архитектуру, оказываются способны к обучению и эффективны при распознавании образов.
Но какими бы ни были подходы к созданию искусственных ИС, важно, что все они кроме утилитарных задач способны параллельно решать и научные задачи поиска общих закономерностей в информационных взаимодействиях.
Глава 2. Информация и «трудные» проблемы науки
2.1. Информационная парадигма – новый взгляд на старые проблемы
Стремительное развитие научного знания, охватывающего все стороны действительности, проникновение знания в области, ранее недоступные для восприятия, и создание материальных структур, изменяющих среду обитания в планетарном масштабе, – всё это и многое другое является порождением такого, казалось бы, эфемерного понятия, как точка зрения, закреплённая в современной науке как естественно-научная парадигма (ЕНП).
Содержание ЕНП основывается на текущих представлениях об устройстве природы и включает совокупность утверждений и приёмов, доказавших свою эффективность в научных исследованиях. В ЕНП гласно или негласно принимается, что задачей науки является изучение объективной реальности, представленной материей, которая признаётся единственной сущностью Мироздания. Субъективная реальность и связанные с ней психические проявления в ЕНП являются следствием структурной организации материи и, в принципе, могут быть объяснены и изучены на основе редукции соответствующих материальных структур, например мозга.
Другим важнейшим положением ЕНП является требование опоры на эмпирические факты, прямо или косвенно доступные чувственному опыту. Но так как научное знание является социальным знанием, то, следовательно, факты, которыми оперирует наука, хотя бы потенциально должны быть доступны любому представителю социума. Факты, не удовлетворяющие этому критерию, не могут рассматриваться как научные.
В ЕНП считается также, что эволюция материального мира, включая и жизнь, является следствием действия фундаментальных законов и случайных процессов, закреплённых факторами отбора. Поэтому Природе не присуща целенаправленность, то есть Природа не телеологична.
И наконец, в ЕНП подразумевается, что логика человеческого разума, познающего Природу, и логика устройства Природы комплементарны, поэтому мир в принципе познаваем.
Эффективность ЕНП в естественных науках основывается также на использовании таких парадигмальных приёмов, как:
•
редукционизм, сводящий сложное к более простому, высшие системы к совокупности низших;
•
идеализация, вводящая в рассмотрение абстрактные объекты, обладающие всеми существенными чертами реальных систем;
•
критерий простоты и красоты, позволяющий сделать выбор между конкурирующими представлениями и теориями;
•
требование верификации, согласно которому теория должна предсказывать новые явления и подкрепляться новыми экспериментальными фактами.
Конечно, наука сталкивается с задачами разной степени сложности. Некоторые решаются быстро, для других требуются годы работы больших коллективов, но существуют проблемы, не находящие решения в рамках ЕНП в течение десятков и даже сотен лет. Такие «трудные» проблемы известны в физике, биологии, психологии и философии.
В физике существуют две застарелые проблемы, которые В. Л. Гинзбург определил как «великие», имея в виду, очевидно, их мировоззренческую важность [Гинзбург, 2003].
Первая – это «проблема стрелы времени», связанная с необратимостью эволюции в классическом мире, фундаментальные законы которого сами по себе обратимы. И вторая – «проблема измерений» в нерелятивистской квантовой механике, возникающая из-за отсутствия в теории внутреннего принципа, позволяющего из всех возможных альтернатив, предлагаемых волновой функцией системы, выделить одну, осуществляющуюся в наблюдаемом макроскопическом классическом мире. В этот список можно также внести проблему происхождения классической Вселенной и антропной настройки её параметров, имеющую принципиальную значимость для понимания нашего существования.
В биологии к «трудным» проблемам относится загадка происхождения жизни или вопрос о возможности редукции живого к неживому на основе только физических законов, который В. Л. Гинзбург также поставил в разряд «великих». И хотя сам Гинзбург считал, что на фундаментальном уровне никакой «новой физики» для понимания всех биологических явлений не нужно, единственным доказательством самопроизвольного зарождения жизни в неживой природе он признавал создание жизни в «пробирке». Однако представляется, что такое доказательство вряд ли осуществимо, так как жизнь – это не только сложная материальная система, организованная на молекулярном уровне в соответствии с физическими законами, но и совокупность знаний, которые нужно привнести в «пробирку» извне. Но такие знания должны возникнуть или случайным образом на основе естественного отбора, или могут быть переданы от материнской ИС, как это происходит, например, при «оживлении» компьютеров. В любом случае это выходит далеко за рамки «пробирки».
Другой «трудной» проблемой биологии является проблема морфогенеза – проблема формообразования многоклеточных организмов, требующая пространственно-временной организации процессов, протекающих на клеточном уровне. Более того, существует гораздо более трудная проблема, практически не обсуждаемая в научной литературе, – проблема гносеогенеза, связанная с происхождением и активацией в развивающемся организме врождённой базы знаний. Формирующийся в результате гносеогенеза начальный тезаурус включает не только представления об окружающей среде, но и коммуникационные, познавательные и поведенческие алгоритмы.
И наконец, ещё две «безнадёжные» проблемы, равно принадлежащие психологии и философии. Это проблема сознания, в которой без ответа остаются даже изначальные вопросы: а что это такое – сознание, и для чего оно необходимо. И проблема свободы воли, фиксирующая противоречие между каузальностью физических законов и ощущением самостоятельно принимаемых человеком целенаправленных решений.
В качестве «трудной» в этот список также можно включить и проблему природы информации, обсуждаемую в этой работе.
При общем взгляде на все перечисленные проблемы создаётся ощущение, что в ЕНП не хватает какой-то фундаментальной составляющей, необходимой, чтобы сформулировать объяснительные подходы ко всем «трудным» проблемам естествознания. А без такой составляющей ЕНП не может предложить ничего лучшего, чем сослаться на возможные, но исчезающе малые вероятности для объяснения «стрелы времени», происхождения жизни и антропной настройки параметров Вселенной.
Однако, как мы увидим в дальнейшем, многое указывает на то, что большинство трудностей в «трудных» проблемах так или иначе оказываются связанными с различными проявлениями информации. Но в ЕНП отсутствует какое-либо выделенное отношение к информации, поэтому было бы логично переосмыслить ЕНП, включив в неё основные положения ИП, указывающие на фундаментальный характер информации в реальности Природы.
Конечно, сделать такой шаг непросто, так как ИП рассматривает информацию как реальность, существующую вне и независимо от материи, что приводит к необходимости отказа от главного положения ЕНП, признающего материю единственной реальностью Бытия. Возможно, в качестве первого шага информацию в ЕНП можно рассматривать как реальность, симбиотически связанную с материей и использующую в качестве символов физические объекты и процессы. Как реальность, базирующуюся на материальных ИС, обеспечивающих разнообразные информационные взаимодействия.
Однако с философской точки зрения признание информации в качестве самостоятельной реальности, сосуществующей с материей, не является чем-то новым. Такой взгляд является разновидностью интеракционистского дуализма, признающего равноправное существование взаимодействующих физических и ментальных субстанций. Но это такая разновидность дуализма, в которой, в отличие от традиционных подходов, предлагаются ответы на главные вопросы – что представляет собой нефизическая ментальная субстанция и каким образом она взаимодействует с материей. Как показано в разделах 1.4 и 1.5, в ИС информация проявляется как ментальная сущность, способная взаимодействовать с материальной средой, а основой для И-Ф– и Ф-И-взаимодействий являются фундаментальные взаимодействия выбора.
Также, по-видимому, кроме признания дуализма реальностей, традиционно мыслящих учёных настораживает возможность существования в Природе внематериальной генетической информации, порождающей материальные системы, что равносильно признанию телеологической творящей силы, на которую можно возложить все загадки современной науки, оставив их без рационального объяснения.
На первый взгляд это действительно представляется возвратом в донаучное прошлое. Однако на самом деле мы находимся в совершенно другой мировоззренческой ситуации. Если раньше творящая сила рассматривалась как нечто внешнее, как некая трансцендентная, по отношению к человеку и Природе в целом, сущность, то информация во всех своих видах имманентна Природе. Она – естественная часть общей познаваемой реальности, в которую жизнь включена не как случайный элемент, а как часть организующего начала, творящего действительность. И такая точка зрения, сконцентрированная в ИП, на наш взгляд, значительно увеличивает объяснительный потенциал науки и, возможно, открывает новые подходы к решению её «трудных» проблем.
Конечно, в настоящее время не так уж много ученых, готовых принять ИП, но радикальные идеи, связанные с информацией, уже глубоко проникли в естественные науки. В этой связи можно сослаться, например, на авторитет Д. А. Уилера, высказывавшего идею об информационном происхождении наблюдаемого физического мира в короткой формуле – «всё из бита» (It from bit), и на множество работ, посвящённых цифровой и информационной физике.
2.2. «Проблема измерений» и основные интерпретации квантовой механики
Рассмотрение «трудных» проблем науки начнём с самой большой загадки современной физики – загадки квантовой реальности и её связи с воспринимаемым классическим миром.
В квантовой механике, несмотря на концептуальную сложность, по существу, полностью отсутствуют гипотетические теоретические построения. С самого начала она строилась как феноменологическая теория, описывающая реальные экспериментальные факты.
Математический аппарат, использующийся для такого описания, может быть разным. Это и матричная механика Гейзенберга, и волновое уравнение Шрёдингера, и фейнмановские интегралы по путям или, как принято в западной литературе, по историям. Но в каждом подходе суть остаётся одна – предлагается более или менее удобный алгоритм расчёта экспериментальных результатов, но ничего не говорится о том, что же представляет собой квантовый объект. Конечно, и в классической физике мы не знаем, что такое электрон, но, во всяком случае, уверены, что в любой момент времени можем измерить все его характеристики с технически доступной степенью точности и предсказать его будущее поведение.
В квантовой механике электрон лишается и этой определённости. В общепринятой интерпретации считается, что до момента измерения он вообще не обладает никакими конкретными характеристиками, а в процессе измерений может получить с определённой вероятностью и точностью, принципиально ограниченной соотношением неопределённости, некоторые значения этих величин из возможного спектра, задаваемого уравнением Шрёдингера.
Изначально квантовая механика создавалась как теория, описывающая поведение микрообъектов – электронов, фотонов, атомов. Но дальнейшее развитие показало, что не существует никаких принципиальных ограничений на размеры и сложность квантовых систем. В принципе, квантовая механика может быть применена и ко всей Вселенной в целом.
По существу, всё, что мы знаем о квантовом мире, представлено в волновой функции, подчиняющейся уравнению Шрёдингера. Это уравнение линейно и поэтому не предполагает различия между прошлым, настоящим и будущим. В концептуальном плане ситуация выглядит так, как будто существует некий заданный многоальтернативный непроявленный (в классическом смысле) квантовый мир и каким-то образом проявляющаяся из него безальтернативная эволюционирующая Вселенная.
В вопросе, каким же образом, и заключается фактически «проблема измерений». Ответ на этот вопрос в большой степени зависит от понимания того, что скрыто за формулами, описывающими квантово-механические эксперименты, и что представляет собой квантовая реальность.
Действительно, если в классической физике математическое описание всегда выстраивалось вокруг объектов, допускающих непосредственное или опосредованное чувственное восприятие, и никакой специальной интерпретации теорий при этом не требовалось, то в квантовой механике физика впервые столкнулась с ситуацией, когда эффективный математический аппарат, с высокой точностью описывающий экспериментальные результаты, оказался не привязан ни к какому реальному в классическом смысле объекту. Это привело к необходимости как-то трактовать используемые математические образы. В результате возникло множество интерпретаций квантовой механики, по-разному решающих проблему измерений. Однако до настоящего времени ни одна из этих интерпретацией не является общепризнанной и, на наш взгляд, не объясняет удовлетворительно взаимоотношения классического и квантового мира.
•
Исторически первой была так называемая копенгагенская интерпретация, сформулированная в 1927 г. Н. Бором, В. Гейзенбергом и другими создателями квантовой механики, в которой утверждалось, что:
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
