стр. 1
(всего 4)

СОДЕРЖАНИЕ

>>

«Что толку вперед смотреть, когда весь опыт сзади?»
Михаил Михайлович Жванецкий. За все – спасибо

РАЗДЕЛ 3. БАЗИСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПРЕДЛАГАЕМОЙ
КОНЦЕПЦИИ (обзор литературы)
Заявленный в названии настоящего раздела «обзор литературы» – ввиду недостатка места для под-
робного анализа поневоле выборочный – в своей значительной части представляет собой цитаты из ра-
бот специалистов в соответствующих отраслях знания, с моими комментариями, отражающими связь
позиций их авторов с содержанием предлагаемой концепции. Столь широкое цитирование позволит, с
моей точки зрения, избежать возможных при их вольном пересказе искажений смысла и даже конкрет-
ных деталей, что иногда встречается (к сожалению) в иных публикациях…
Начать же этот раздел хочется с обсуждения «классической» парадигмы современной биологиче-
ской науки, которая диктует примерно следующий подход к изучению того или иного явления: «все
глубже изучай проблему, даже за счет все более узкой её постановки». Это ярко отражается в самой
структуре биологических наук. Приведу цитату из авторитетного источника:
«Одними из первых в биологии сложились комплексные науки по объектам исследования: о живот-
ных – зоология, растениях – ботаника; анатомия и физиология человека – основа медицины. В пределах
зоологии сформировались более узкие дисциплины, например протозоология (изучающая многоклеточ-
ных животных – простейших), энтомология (наука {далее Н. – С.Г.} о насекомых), орнитология (Н. о пти-
цах), териология (Н. о млекопитающих) и др.; в ботанике – альгология (Н. о водорослях), бриология (Н. о
моховидных), дендрология (Н. о древесных растениях) и т.д. В самостоятельные {? – С.Г.} науки выде-
лились микробиология (Н. о микроорганизмах), микология (Н. о грибах), лихенология (Н. о лишайниках),
вирусология (Н. о вирусах). Многообразие организмов и распределение их по группам изучают система-
тика животных и систематика растений. Изучением прошлой истории органического мира занимается
палеонтология и её разделы – палеозоология, палеоботаника, палеоэкология и др. Другой аспект клас-
сификации биологических дисциплин – по исследуемым свойствам и проявлениям (механизмам) живого.
Форму и строение организмов изучают морфологические дисциплины – цитология, гистология, анато-
мия; состав и ультраструктуру тканей и клеток – биохимия, биофизика, молекулярная биология; образ
жизни животных и растений и их взаимоотношения с условиями среды обитания – экология и более спе-
циально – гидробиология, биогеография, биогеоценология и т.д.; функции живых существ изучают фи-
зиология животных и физиология растений; закономерности поведения животных – этология; законо-
мерности наследственности и изменчивости – предмет исследований генетики; закономерности индиви-
дуального развития изучает эмбриология или в более широком современно понимании – биология раз-
вития; историческое развитие – эволюционное учение. Широкое проникновение математики в разделы
биологии вызвало к жизни математическую биологию, биометрию. В целом для биологии характерно
взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук – хи-
мии, физики, математики. В 20 в. возникли новые биологические дисциплины и направления на границах
смежных наук, а также в связи с практическими потребностями (радиобиология, космическая биология,
физиология труда, социобиология и др.)» ([Биология,1999], стр. 67).
После прочтения этой пространной энциклопедической цитаты невольно возникают вопрос и
замечание:
1) Вопрос: «А кто-нибудь всё же занимается биологией в целом?»
2) Замечание: два положения из её последнего абзаца противоречат друг другу: первое предложение
говорит о синтезе идей и методов различных наук как о характерном явлении, тогда как второе снова
констатирует факт все нового дробления биологии на ещё более узкие направления. Этим лишний раз

– 43 –
демонстрируется, что сделать вывод о каком-либо превалировании на современном этапе «синтетиче-
ского» направления в развитии биологии как науки весьма затруднительно, тенденция скорее противо-
положна.
Тем не менее, как хотелось бы найти нечто общее в механизмах и поведении самых различных био-
логических объектов, выявить наиболее фундаментальные закономерности их развития и эволюции!
3.1. Система природы
«Природа 1) в широком смысле – все сущее, весь мир в многообразии его форм... 2) в более узком
смысле – совокупный объект естествознания (природа в целом выступает как общее понятие, задающее
принципиальную схему понимания и объяснения того или иного конкретного предмета изучения) 3) наи-
более употребительно - совокупность естественных условий существования человеческого общества»
[Юдин,БСЭ,1975].
3.1.1. Система: терминология
«Система (от греч. ?????µ? – целое, составленное из частей; соединение) – множество элементов,
находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, един-
ство» [Садовский,БСЭ,1976]. Данное краткое определение выражает не все, а лишь некоторые, наиболее
употребительные аспекты понятия системы вообще.
По мнению Фритьофа Капры: «Системный взгляд рассматривает мир в терминах зависимостей и
объединений… Системы есть интегрированные целые, чьи свойства не могут быть сведены к свойствам
меньших единиц. Вместо того чтобы концентрироваться на основных строительных блоках или вещест-
вах, системный подход придает особое значение базовым принципам организации» [Капра,1982].
Н.Ф.Реймерс приводит более развернутые определения: «Простейшее определение системы – сово-
купность взаимодействующих элементов, составляющих некое более или менее ограниченное целост-
ное единство. Предполагается при этом, что связи взаимодействия между элементами внутри системы
сильнее, чем с внешними по отношению к системе даже абсолютно идентичными элементами. Следова-
тельно, у системы имеются границы – морфологические или хотя бы функциональные, не обнаруживае-
мые с первого взгляда. Среди более чем десятка типов, а поэтому и определений понятия системы вы-
деляются динамические разновидности. Их обобщающее определение: саморазвивающаяся и саморе-
гулирующаяся, определенным образом упорядоченная материально-энергетическая и/или информаци-
онная совокупность, существующая и управляемая как относительно единое целое за счет взаимодей-
ствия, распределения и перераспределения имеющихся, поступающих извне и продуцируемых этой со-
вокупностью веществ, энергии, информации, и обеспечивающая преобладание внутренних связей (в том
числе перемещений вещества, энергии и передачи информации) над внешними» ([Реймерс,1992], стр.
43-44).
По утверждению А.А.Ляпунова, с которым невозможно не согласиться, «для развития теоретиче-
ской биологии системный подход совершенно необходим, ... поскольку он позволяет обнаружить новые
естественнонаучные проблемы, ... а также установить, что степень детальности разработки одних про-
блем в некотором смысле не соответствует степени детальности разработки других проблем» (см. [Ля-
пунов,1980], стр. 239-240).
В свою очередь, П.К.Анохин отмечал: «внимание к системному подходу очень велико, хотя
Р.Калман, П.Фалб и М.Арбиб в своей книге “Очерки по математической теории систем” (1971) назвали
системный подход “областью увлекательной, но неупорядоченной”. Как мы увидим ниже, в какой-то сте-
пени с ними можно согласиться» [Анохин,1973]. От себя добавлю – безусловно, можно.
Для преодоления этого положения в рамки системного подхода было введено понятие самооргани-
зации. Так, по мнению Ю.И.Шемакина: «Система – это совокупность элементов, объединенных само-
организацией, единством цели и функциональной целостностью» [Шемакин,2003].
Б.Юдин детализирует: «Самоорганизующаяся система – сложная динамическая система, способ-
ная при изменении внешних или внутренних условий её функционирования и развития сохранять или
совершенствовать свою организацию с учетом прошлого опыта... (примеры: живая клетка, организм,
биологическая популяция, человеческий коллектив)» [Юдин,1967].
В свое время Н.Ф.Реймерс провозгласил: «Системная парадигма доминирует в современной науке»
([Реймерс,1992], стр. 43). В какой степени это «желаемое» можно уже принять за «действительное», чи-
татель может судить сам.
Но надо признать, что происходящие в последние годы бурные, а зачастую – и катастрофические,
процессы в жизненно важных сферах существования и деятельности Человечества (политика, экология,
демография и т.п.) вновь инициировали повышенный интерес к системному подходу как к средству по-
иска научного решения проблем его развития и выживания. Так, И.В.Прангишвили пишет: «На пороге
XXI века наука из-за недостаточности традиционных подходов формирует новую методологию научных
исследований. Важное место в этой методологии займут, скорее всего, три фундаментальных и взаимно
дополняющих друг друга подхода к научному познанию: системный, синергетический, информацион-
– 44 –
ный… Системный подход представляет собой совокупность методов, позволяющих исследовать свой-
ства, структуру и функции объектов, явлений или процессов в целом, представив их в качестве систем
со всеми сложными межэлементными взаимосвязями, взаимовлиянием элементов на систему и на ок-
ружающую среду, а также влиянием самой системы на её структурные элементы» ([Прангишвили,2000],
стр. 13, 22). Далее он предлагает рассматривать синергетический и информационный подходы «как
дальнейшее развитие системного подхода, которое дает ученому новые возможности для исследования
сложных объектов, процессов и явлений в природе и обществе» ([там же], стр. 17).
Подобная расширенная трактовка системного подхода фактически определяет его как универсаль-
ный метод научного познания мира. И тогда возникает вопрос: все ли возможные его разновидности
(направления, составные части etc.) в должной мере описаны, формализованы и используются в теории
и на практике? До последнего времени к этим направлениям относили, помимо вышеуказанных, также
когнитивный и гомеостатический подходы. Сегодня к ним, по-видимому, уже можно добавить и «опти-
мизационный» подход – точнее, подход, использующий для интерпретации приспособительного поведе-
ния систем «достаточно высокой сложности» предлагаемую в настоящей работе идеологию иерархиче-
ских поисковых оптимизационных систем и процессов, в них происходящих.
3.1.2. Природа как система
Из последнего определения самоорганизующейся системы, помимо прочего, также косвенно следу-
ет, что необходимыми элементами любой такой системы являются подсистема выработки целевого кри-
терия её существования и развития (в частности, для принятия конкретных «решений» о желаемом на-
правлении и масштабах «совершенствования своей организации») и подсистема реализации соответст-
вующих действий. Для подтверждения наличия самой возможности «совершенствования (или экстре-
мальности/максимальности) организации» можно, в свою очередь, привести хотя бы авторитетное мне-
ние: «природа всегда осуществляет наилучшую из всех возможностей» ([Аристотель,1981], стр.316).
Таким образом, в первом приближении под системой природы будем понимать реально сущест-
вующую во Вселенной и в определенном смысле целостную и единую сущность, характерную весьма вы-
сокой сложностью своей структуры и разнообразием форм целевого приспособительного поведения
составляющих её иерархических подсистем.
С этой точки зрения к иерархическим компонентам подсистемы живого системы природы (т.е. к
системе живой природы) можно отнести, в частности, прокариотическую ячейку, сложную эвкариотиче-
скую клетку, многоклеточный организм, биогеоценоз («сложную» экологическую систему) и Биогео-
сферу в целом. Другие образования, не обладающие функцией определения целевых критериев собст-
венного приспособительного поведения – мембранные структуры и органеллы, ткани и органы, популя-
ции и парцеллы, биомы и природные зоны – являются, с моей точки зрения, лишь интегративными обра-
зованиями указанных выше иерархических компонент подсистемы живого, в которые они иерархически
(каскадно, по принципу вложенных «матрёшек») входят. Тем самым я пересматриваю существо некото-
рых приведенных выше примеров из публикации [Юдин,1967].
Возникновение таких подсистем в ходе метаэволюции живого (см. ниже, разделы 7 и 8), являющей-
ся частью всеобщего процесса метаэволюции системы Природы/Вселенной/Мироздания/Универсума
etc., не противоречит существующим представлениям. Так, Д.Кеньон напоминает о сделанном ещё в на-
чале ХХ века Л.Хендерсоном выводе о том, что «Вселенная биоцентрична в том смысле, что “свойства
материи и направление космической эволюции… тесно связаны со структурой живых существ и их
активностью [Henderson L.J. The Fitness of the Environment. N.Y. Macmillan, 1913, С.312]”»
([Кеньон,1975], стр.110). Основной же тезис этой статьи Д.Кеньона: «Наиболее распространенная реак-
ционноспособная материя космоса развивалась спонтанно в направлении живых систем» [Кеньон,1975].
Подобные же интерпретации можно усмотреть и при анализе многочисленных работ, посвященных
так называемому «антропному принципу», утверждающему, что существование того или иного закона
природы связано с возможностью существования человека (см. напр., [Белавин,Курдюмов,Князева,
1995], [Астрономия и современная картина мира,1996]). Хотя, возможно, понятие «человек», выступая
здесь в качестве биообъекта, близкого к одному из «идеальных» в иерархии, просто подменяет именно
это более общее понятие, которое, в действительности, и лежит в основе данной закономерности.
3.2. Жизнь
3.2.1. Терминология и обсуждение
Хотя проблема определения того, «что такое жизнь?» излагается во множестве научных трудов, на-
писанных как биологами, так и физиками, химиками, философами, в рамках темы настоящей работы
рассматриваются варианты, предлагаемые с информатико-кибернетических позиций. Но перед этим
приведу несколько более общих формулировок.

– 45 –
Первая из них представляется классической: согласно определению Ф.Энгельса, «жизнь есть спо-
соб существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен ве-
ществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращает-
ся и жизнь, что приводит к разложению белка» [Энгельс,1969]. Даже с учетом семантического недоразу-
мения, на которое указал С.Э.Шноль (исторически сложившееся отождествление терминов «протеин»
{первичный, изначальный} и «белок», в результате которого на белок была «возложена ответствен-
ность» за «сущность жизни», и он, – а не протеин, – фигурирует в определении Ф.Энгельса)
[Шноль,1979,1984], это определение существенным образом опирается на материальный субстрат, что
выглядит не вполне оправданным (вообще говоря, излишним).
И действительно, недавно переизданный большой энциклопедический словарь «Биология» указы-
вает, что «в самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой получен-
ной извне энергии поддержание и самовоспроизведение специфической структуры» [Биология,1999].
Данное определение уже свободно от указаний на конкретику реализации материальной основы жизни,
но в чем состоит «специфичность» структуры, осталось неразъясненным.
Н.Пири предлагал вообще не давать определения этому «качеству»: «Я уже высказывал соображе-
ние [N.W.Pirie. The Meaninglessness of the Terms Life and Living // Perspectives in Biochemistry. Needham J.,
Green D. (Eds). Cambridge Univ. Press, 1937], что даже для современных организмов и систем невозмож-
но провести строгое разделение на живое и неживое. Каждый из предлагавшихся критериев одновре-
менно исключает нечто, что по эстетическим соображениям мы бы хотели назвать живым, и включает
нечто, что мы не хотим так назвать. Более удовлетворительных результатов можно было бы достичь,
если считать, что живой организм должен обладать некоторой произвольной совокупностью качеств, но
на практике это определение было почти таким же громоздким, как перечень объектов, которые мы на-
мереваемся называть живыми. Такой подход был бы особенно плохо применим к простым системам, где
он приобретает наибольший интерес. По-видимому, лучше признать, что жизнь является качеством, не
поддающимся определению, и представляет собой лишь выражение нашего склада ума по отношению к
системе (…) Даже если не представляется возможным утверждать, что система с определенной актив-
ностью (курсив мой – С.Г.) является живой, то всё же можно сказать, что для жизни необходимы и спе-
цифичны определенные химические вещества или процессы» ([Пири,1959], стр.81). Правда, далее, уже
на стр. 85, он все-таки дает жизни некоторое определение: «Жизнь в настоящее время представляет со-
бой результат двух совершенно не зависимых друг от друга процессов: случайного возникновения опре-
деленных свойств в небольших ограниченных участках и интеграции этих качеств в механизм, приспо-
собленный к существованию в наиболее распространенной среде» [там же]. С двумя последними по-
зициями трудно не согласиться; что же касается «независимости этих процессов», то это предположение
в данном контексте представляется избыточным. Другое дело, что их глубокая (с позиций предлагаемой
концепции) внутренняя связь сразу не бросается в глаза – что обусловлено, прежде всего, громадным
несоответствием темпов соответствующих процессов. Но в любом случае, определение Н.Пири – с уче-
том его давности – можно считать весьма близким к информатико-кибернетической трактовке жизни.
Э.М.Галимов, в свою очередь, также указывает на важную роль ограничений в определении жизни:
«Жизнь, как это ни печально звучит, принципиально связана с ограничением свободы» [Галимов,2002,
стр.73]. Отмечу, что именно эту функцию в рамках предлагаемой концепции и выполняют введенные
выше критериальные ограничения ( H , G ) и системная память.
Посмотрим теперь, как же определяют жизнь собственно с информатико-кибернетических позиций.
В 1963 году А.А.Ляпунов для этого привлек понятия «информации» и «устойчивости»: «жизнь
можно охарактеризовать как высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки со-
храняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул» (см. [Ляпунов,1980],
стр. 211).
Н.М.Амосов использовал понятие «программы»: «жизнь можно рассматривать как изменение сис-
тем по времени и пространстве сообразно их программам (роста, размножения, движения, обмена ве-
ществ с окружающим миром, приспособления – способности изменять частные программы при изме-
няющихся внешних воздействиях, и др.)» ([Амосов,1964], стр. 32).
В.И.Корогодин полагает, что жизнь – «форма существования информации и кодируемых ею опе-
раторов, обеспечивающих возможность воспроизведения этой информации в подходящих для этого ус-
ловиях внешней среды» ([Корогодин,1991], стр. 179). При этом он утверждает, что важнейшее свойство
живого, «объединяющее все многообразие живых существ… – способность совершать целенаправлен-
ные действия» ([Корогодин,Корогодина,2000], стр. 7).
М.Карпенко дает более развернутое определение, с акцентом на самоорганизацию и адаптацию:
«живой может считаться способная эволюционно самоорганизовываться, адаптивно и агрессивно взаи-
модействующая с окружающей средой и повышающая свою структурную негэнтропию система, внутрен-
ние процессы в которой протекают кооперативно, а сочетание элементов подчиняется правилу сверхад-
дитивного нелинейного сложения» ([Карпенко,1992], стр. 286).

– 46 –
Таким образом, можно констатировать определенное движение в направлении предложенного выше
определения жизни как формы существования фрагментов системы природы, характеризующихся обла-
данием системной памятью. С этой точки зрения интересен (пусть и риторический) вопрос, задаваемый
Л.С.Юдасиным: «Сегодня уже не вызывает сомнений, что клетки с ядрами начали расселяться по Земле
примерно 1,5 млрд. лет назад (вопрос о конкретных сроках возникновения и начала расселения сложных
клеток будет рассмотрен ниже, в подпункте 8.6.10.2 – С.Г.). Именно к тому времени они стали многочис-
ленными (…) Но вот что все-таки странно. Среди безъядерных прокариот ведь тоже существовали и лю-
бители кислорода, и даже те, что без него не могли жить. Конечно, они использовали более примитив-
ный механизм расщепления глюкозы и получали меньше энергии. Но ведь использовали и получали!
Разве на них давил пресс какого-то дефицита? Что вынудило живую природу прибегнуть к эукариотным
сложностям? Или, в самом деле, двигатель эволюции живого – фатальное стремление самих организ-
мов к усовершенствованию?» [Юдасин].
Именно это, трактуя «усовершенствование» как возникновение новых «высших» иерархических
уровней в супрасистеме живого, сопровождающееся усложнением уже существующих уровней (вло-
женных в эти новые), и утверждается в рамках концепции, предлагаемой в настоящей монографии – хо-
тя «фатальным» я бы это не называл. И в этой связи требует своего более подробного рассмотрения не
раз упоминаемая выше активность живого.
3.2.2. Активность
Словарь дает следующие определения активности:
«Активность – 1) “причинность причины” (И.Кант); 2) деятельное состояние живых организмов
как условие их существования в мире. Активное существо не просто пребывает в движении, оно содер-
жит в себе источник своего собственного движения, и этот источник воспроизводится в ходе самого
движения. Речь при этом может идти о восстановлении энергии, структуры, свойств, процессов и функ-
ций живого существа, его места в мире, вообще говоря, – о воспроизведении любых измерений его жиз-
ни, если только они рассматриваются как существенные и неотъемлемые. Имея в виду это особое каче-
ство – способность к самодвижению, в ходе которого индивид воспроизводит себя, – говорят, что он вы-
ступает как субъект А. Активность поисковая – поведение, направленное на изменение ситуации (или
отношения к ней) при отсутствии определенного прогноза его результатов, но при постоянном учете
степени его эффективности. А.п. – обязательный компонент многих типов поведения» [Краткий психо-
логический словарь,1998 (2003)].
Приведу дополнительно к этому точки зрения на активность ряда специалистов. Так, Н.Горовиц
указал: «Я считаю самовоспроизведение и обмен веществ важными, но недостаточными критериями
наличия жизни; система должна быть наделена импульсом к развитию (курсив мой – С.Г.)… Жизнь
возникла в форме индивидуальных молекул в сложной полимолекулярной среде» [Горовиц,1959]. Этот
«импульс к развитию», с моей точки зрения, весьма близок к представлению об активности живого.
Н.А.Бернштейн, опираясь на учение А.А.Ухтомского о доминанте поведения, сформулировал важ-
ное положение: «Активность выступает как наиболее общая всеохватывающая характеристика живых
организмов и систем» [Бернштейн,1966], см. также [Разумовский,1997].
В.С.Ротенберг рассматривает поисковую активность как основной фактор, дифференцирующий
разные типы поведения и, тем самым, влияющий на устойчивость организма: «Поисковая активность –
активность, направленная на изменение ситуации (или отношения к ней) при отсутствии определенного
прогноза результатов этой активности, но при постоянном учете достигнутых результатов. Очевидна
роль поисковой активности при агрессии и бегстве, ибо при таком поведении предпринимается попытка
преодолеть стрессирующую ситуацию, но нет априорной уверенности в успехе попытки. У человека по-
иск проявляется в форме планирования, фантазии и других форм проявления психической активности
(...) Есть веские основания полагать, что её выраженность зависит от содержания в мозгу биологически
активных веществ – катехоламинов (особенно норадреналина) – и от чувствительности некоторых моз-
говых структур к этим веществам» ([Ротенберг,1985], стр. 86, 90). Со сделанным им выводом, что «кон-
цепция поисковой активности позволяет связать в единую кибернетическую систему изменения, проис-
ходящие в организме на самых различных уровнях – от психологического до биохимического, и по-
новому подойти ко многим старым проблемам» ([там же], стр. 91), трудно не согласиться.
А.П.Назаретян высказал предположение, что «потребность (нужда) в активности (выделено авто-
ром – С.Г.) представляют собой не “одну из” многочисленных нужд живого существа, а своего рода мета-
потребность органической материи, которая, воплощаясь в каждом отдельном организме и связывая его
со всей системой биосферы, становится лейтмотивом его существования (…) каждый организм, равно
как и любой его орган, будучи элементом более общей системы (популяции, биосферы), для выполне-
ния в ней некоторых функций запрограммирован прежде всего на сам процесс функционирования. Об-
щефилософской предпосылкой для такого допущения служит представление о движении как самом
фундаментальном свойстве материи, включающем момент “напряженного” противодействия каждой

– 47 –
системы уравновешивающим фактором,… и о биологической активности – как форме движения» ([На-
заретян,1986], стр. 162-163). Отмечу кстати, что интерпретация упомянутых «действия» и «противодей-
ствия» как поисковых рысканий в ходе оптимизационного процесса просто напрашивается.
Е.Б.Сахонько пишет: «...главная особенность живого характеризует приспособление как активный
процесс, а не как пассивное следование за изменениями внешней среды» [Сахонько,1988]. В свою оче-
редь, рассматривая освоение внешнего мира как основную функцию живого, А.Ц.Торосян подчеркивает
её «активный целенаправленный характер» [Торосян,1994].
По мнению Ю.В.Сачкова, «…активность живых систем упорядочена. Проявление её действий оп-
ределенным образом канализируется (! – С.Г.), оно не хаотично… Активность, свойственная живым сис-
темам, служит делу их созидания» ([Сачков,2002], стр.162-163).
М.И.Сетров обращает внимание на связь активности с энергетикой: «Не вызывает сомнения целе-
сообразность для живой системы способности к самодвижению: только таким путем она может избегать
разрушительных воздействий внешней среды и отыскивать оптимальные условия пополнения энер-
гии, осуществлять сам этот процесс пополнения. Но для того, чтобы находиться в таких отношениях со
средой, необходимо правильно оценивать её состояние и быть активным. Если способ оценки уста-
навливается естественным отбором, то что значит быть активным? Суть активности живого в его
сигнально-информационном использовании свободной энергии» ([Сетров,1975], стр. 43-44).
В соответствии с введенным в разделе 2 ПОСТУЛАТОМ 1, активность является атрибутом не
столько живого, сколько системы природы в целом. Но наиболее ярко и наглядно – с точки зрения чело-
века – она выражена именно в живом, что и объясняет, почему её обычно с ним и связывают. Проявле-
ния активности объектов уровня атомов и ниже в иерархии природы происходят, в сравнении с харак-
терными временами жизнедеятельности человека, слишком быстро, а объектов уровня звездных систем
и выше – слишком медленно. Этим объясняется относительная редкость упоминания данного термина в
связи с их поведением (которое, кстати, и приспособительным-то не называют…). Тем не менее, можно
констатировать, что важность понятия активности в контексте интерпретации поведения системы живо-
го в наши дни сомнению уже не подвергается, хотя оно ещё и не стало хрестоматийным. Для достиже-
ния последнего это понятие следует, как представляется, увязать в некий единый «узел» описывающих
такое поведение понятий как его имманентную часть. То есть рассматривать его как активность поис-
кового поведения супрасистемы природы на всех уровнях её иерархии (что и предлагается в рамках на-
стоящей концепции).
3.2.3. О начале жизни
Широко распространена интерпретация начала жизни на Земле как момента появления нуклеино-
вых кислот, способных к воспроизводству белков. Например, Ф.Крик пишет: «Почти все современные
теории и экспериментальные исследования по происхождению жизни за исходную точку принимают син-
тез либо нуклеиновой кислоты, либо белка, или же того и другого вместе» ([Крик,2002], стр. 38). Но по-
добный подход в рамках концепции супраоптимизации живого представляется не вполне адекватным.
Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже, в разделе 8, сейчас же приведу лишь примеры
более широкого взгляда на эту проблему. Это, прежде всего, несколько высказываний В.И.Вернадского:
«Начала жизни, т.е. начала биологического времени, мы не знаем и нигде указаний на его существова-
ние не видим... Никогда в течение всех известных геологических периодов не было никаких следов абио-
генеза, т.е. непосредственного создания живого организма из мертвой, косной материи (курсив цити-
руемого автора – С.Г.). Никогда в течение всего геологического времени не наблюдались азойные, т.е.
лишенные жизни, геологические эпохи» ([Вернадский,1975а], стр. 27, 71). «Неизвестно, является ли
жизнь только земным, планетным явлением, или же она должна быть признана космическим выражени-
ем реальности, каким являются пространство-время, материя и энергия... Жизнь, взятая как единое це-
лое, рассматривается при этом не как совокупность живых организмов, живых естественных тел, – а как
особое проявление чего-то (курсив цитируемого автора – С.Г.), в природе ярко выявленное прежде
всего в живых организмах, но может быть не только в них имеющее место... Представления о жизни, не
связанные с живым организмом или с его совокупностями, или косвенно с ними связанные, имеют тем
более право на существование, что диапазон жизненных проявлений живых существ чрезвычайно велик
и что все наши знания неразрывно связаны с наиболее глубокой и мощной нервной организацией пред-
ставителя жизни Homo sapiens» ([Вернадский,1975б], стр. 112, 124, 125).
Близкую к этим точку зрения формулирует П.Тейар де Шарден: «в природе нет рубежа, отмечаю-
щего начало жизни» ([Тейар де Шарден,1987], стр. 71).
Существуют и иные подходы. Так, Дж.Кеосян (Морская биологическая лаборатория, Вудс Хоул,
Массачусетс, США) пишет: «Произошла ли жизнь из неодушевленной материи более или менее вне-
запно (? – С.Г.) или она развивалась из неодушевленной материи постепенно через определенные ста-
дии – это фундаментальный вопрос. В первом случае точное определение жизни становится предметом
первостепенной важности, как для экспериментальной цели, так и в качестве идентифицирующего кри-

– 48 –
терия при попытках создания жизни искусственным путем. Во втором случае ни определения, ни крите-
рии жизни не имеют особого значения, так как отсутствует какая-либо единая цель (? курсив мой –
С.Г.). В этом случае цель (может быть, имеется в виду задача исследования? – С.Г.) должна быть пред-
метом поиска сначала спонтанного образования многомолекулярных систем, затем исследования их
свойств и, наконец, выяснения физических и химических механизмов, включавшихся при продвижении
каждой отдельной стадии к более высокому уровню организации. При таком подходе представляется
бессмысленным проводить воображаемую черту между двумя уровнями организации и представлять
дело так, что все системы, лежащие ниже этой черты, неодушевленные, а выше живые. Неопределен-
ность терминов «жизнь» и «живое» отмечал ещё Пири [N.W.Pirie. The Meaninglessness of the Terms Life
and Living // Perspectives in Biochemistry. Needham J., Green D. (Eds). Cambridge Univ. Press, 1937], хотя он
и исходил из других предпосылок» ([Кеосян,1975], стр. 118). Не оспаривая в целом оправданность ис-
ходной постановки вопроса (хотя не вполне ясно, что такое «более или менее внезапно», в какой шкале
времени это можно оценить?), я не в состоянии понять, на чем основано утверждение об отсутствии у
жизни «какой-либо единой цели».
В свою очередь, Н.Н.Моисеев, характеризуя «жизнь» как «первопонятие», отмечает: «Я исхожу из
предположения о том, что жизнь возникла в процессе эволюции Универсума. Такая точка зрения далеко
не единственная: например, Сванте Аррениус и многие его последователи считали, что жизнь во Все-
ленной существует вечно» ([Моисеев,2001], стр. 43).
Предлагаемая концепция позволяет совместить обе эти точки зрения, как это ни странно на первый
взгляд! С её позиции вполне логично, что жизнь, являясь имманентной составляющей природы, не мо-
жет возникать как явление (поскольку в этой своей ипостаси – в потенции – она существует всегда), и
она при этом может возникать как проявление этого явления в том или ином конкретном месте Все-
ленной/Мироздания/Универсума/системы природы etc., с подходящими для этого условиями.
3.3. Теоретическая биология, кибернетика, информатика…
3.3.1. Теоретическая биология
В свое время А.А.Ляпунов так определил её структуру: «Теоретическая биология включает в себя
две части. Первая состоит в выяснении физико-химической основы жизненных процессов: из каких фи-
зико-химических процессов складываются основные акты жизнедеятельности. В настоящее время
(впервые опубликовано в 1971 г. – С.Г.) эта часть теоретической биологии теснейшим образом связана
с молекулярной биологией и биохимией, т.к. именно эти области естествознания занимаются расшиф-
ровкой основных актов жизнедеятельности с физико-химических позиций. Однако для понимания тече-
ния процессов жизнедеятельности в целом необходимо представление о том, как протекают некоторые
элементарные акты, как формируется глобальное течение процессов жизнедеятельности из этих эле-
ментарных актов, повторяющихся в некотором строго определенном режиме. Именно в этом состоит
вторая, кибернетическая часть теоретической биологии» ([Ляпунов,1980], стр. 221). Это указание
А.А.Ляпунова на теснейшую связь кибернетики и теоретической биологии, с моей точки зрения, весьма
важно.
Хотя, уже по мнению Н.В.Тимофеева-Ресовского, «теоретической биологии сегодня (т.е. в 1980 г. –
С.Г.) нет – или не было до самого последнего времени, – потому что нет (или не было до самого по-
следнего времени) общих естественноисторических биологических принципов, сравнимых с теми, кото-
рые уже давно – начиная с XVIII в. – существуют в физике. Сейчас можно говорить, по-видимому, лишь о
двух таких общих принципах в биологии. Первым таким принципом (известным уже более ста лет) явля-
ется, несомненно, принцип естественного отбора, ... вторым – принцип конвариантной редупликации
(т.е. редупликации живых частиц, включающей наследственные вариации) дискретных кодов наследст-
венной информации, передаваемых от поколения к поколению» ([Тимофеев-Ресовский,1984], стр.21-22).
В качестве претендента на новый третий фундаментальный биологический принцип Н.В.Тимофеев-
Ресовский выдвинул проблему «так называемой прогрессивной эволюции. Пока нет не только строгого
или точного, но даже мало-мальски приемлемого, разумного, логичного понятия прогрессивной эволю-
ции. Биологи до сих пор не удосужились сформулировать, что же это такое... Для решения проблемы,
ведет ли естественный отбор, продолжающийся практически бесконечно долго, обязательно к прогрес-
сивной эволюции или не ведет (хочется думать, что ведет), на мой взгляд, нужен замечательный мате-
матик или даже группа замечательных математиков, являющихся в то же время глубокими мыслителя-
ми. Видимо, нужно найти какие-то математические методы, с помощью которых можно было бы решить
этот вопрос более или менее точно. От его решения зависит, получим ли мы третий естественнонаучный
принцип в биологии, который можно было бы для построения теоретической биологии. Я принимал дея-
тельное участие в формулировке второго принципа. Что же касается третьего принципа, считаю, что се-
годня никто не может дать серьезный ответ на вопрос, ведет ли отбор автоматически к прогрессивной
эволюции» ([там же], стр. 22-23). И затем Н.В.Тимофеев-Ресовский заключает: «Нам, биологам, следу-
ет строго и точно сформулировать (определить) ряд понятий, которыми предстоит воспользоваться при
формулировании общих естественноисторических принципов, необходимых для построения теоретиче-
– 49 –
ской биологии. После этого наступит период, когда придется придумывать самые различные общие схе-
мы построения возможной теоретической биологии – науки, которая была бы не просто “общей биологи-
ей”. Потребуется ли при этом формулировка других (кроме трех названных выше) общих биологических
принципов, покажет будущее. Однако уже сейчас можно предвидеть, что первой задачей теоретической
биологии станет оценка эволюционной теории. Если она будет решена, биологам откроется возмож-
ность рассмотреть и понять, какие условия, какие дополнительные воздействия направляют и формиру-
ют прогрессивную эволюцию, создаваемую естественным отбором» ([там же], стр. 24). Сказанное, без-
условно, заставляет задуматься над этим, фактически, завещанием классика...
Но существует и иная точка зрения. Так, С.Э.Шноль пишет: «…в последнее время (конец 70-х гг. –
С.Г.) вновь стало “признаком хорошего тона” говорить о теоретической биологии в будущем времени как
о дисциплине, которую ещё предстоит создать. Доля истины здесь, конечно, есть. Теоретическую биоло-
гию, как и любую другую теоретическую науку – теоретическую физику, например, – отнюдь нельзя счи-
тать завершенной. Однако она существует уже много лет и сейчас не стоит давать названия “на пути к
теоретической биологии” книгам, посвященным развитию теоретической биологии» ([Шноль,1979], стр.
13).
Согласовать эти точки зрения можно, предположив, что их авторы по-разному понимают, что же
такое «теоретическая биология». И действительно, в той же работе, двумя страницами далее,
С.Э.Шноль, несмотря на только что провозглашенное утверждение, дает рецепт её построения: «Теоре-
тическую биологию можно построить лишь при условии выяснения способа, путей эволюционного ста-
новления (курсив мой – С.Г.) всех особенностей живых организмов, в том числе становления особенно-
стей химических и физических свойств молекул, составляющих основу живых организмов» ([там же],
стр. 15).
Таким образом, задача выяснения путей эволюции живого выдвигается на первый план. В этой свя-
зи интересна позиция «не-биолога» Н.Н.Моисеева: «Редупликация, метаболизм, возникновение и устой-
чивость неравновесных с точки зрения термодинамики структур — все это укладывается в более или
менее понятные схемы, и мы сталкиваемся с этими процессами уже на предбиологическом уровне раз-
вития вещества. Работы М.Эйгена и его последователей уже наметили определенные пути их матема-
тического моделирования. Что же касается механизмов обратных связей (будут подробнее рассмотрены
ниже, в подпункте 3.3.2.3. “Об использовании понятия «положительная обратная связь» в биологии” –
С.Г.) обоих типов (которые необходимо присущи всему живому), то их возникновение пока остается для
нас «тайной за семью печатями». Это ведь такое изобретение природы, для понимания которого у нас
ещё нет никаких аналогий. Мы пока ещё очень далеки от того, чтобы представить себе модель процесса,
который мог бы привести к появлению какого-либо подобного механизма. Следуя терминологии
В.И.Вернадского, факт существования сложных механизмов обратной связи следовало бы назвать глав-
ным «эмпирическим обобщением» в той науке, которая занимается изучением развития Земли и жизни
на Земле. В процессе естественной эволюции планеты на ней возникли живые структуры, обладающие
механизмами обратной связи, — это мы можем только констатировать! Сегодня часто употребляют вы-
ражение «теоретическая биология». В попытках расшифровать его говорят о необходимости создания
теоретической биологии (на манер теоретической физики) и нередко сходятся на том, что такой науки
пока ещё нет. И это справедливо. Объем накопленного эмпирического материала действительно требу-
ет создания стройной теоретической системы, связанной единым становым хребтом, который подобен
законам Ньютона в классической механике. Но такой фундаментальной основы в биологии пока ещё нет.
Поэтому мне представляется, что альтернативой царствующей эмпирии и разрозненным концепциям и
теориям, являющимся результатом озарения гениев (а не следствиями дедуктивного анализа), суждено
будет сделаться модели, описывающей возникновение обратных связей. На этот путь нам указывает и
опыт последнего десятилетия – М.Эйгену удалось построить модель редупликации биологических мак-
ромолекул. Если бы удалось сделать следующий шаг и построить нечто подобное для объяснения отри-
цательных обратных связей, сохраняющих гомеостазис, и положительных обратных связей, которые
обеспечивают рост эффективности использования внешних энергии и вещества, то мы могли бы заме-
нить сформулированное выше «эмпирическое обобщение» стройной логической схемой и тем самым
заложить фундамент теоретической биологии» ([Моисеев,1987], стр. 72-73).
Выскажу осторожную надежду, что сейчас мы находимся в фазе совершения именно такого шага…
3.3.2. Кибернетика, или теория управления
Предложения использовать в биологии идеи теории управления, или кибернетики, лежат в самой
основе последней. Так, Н.Винер назвал свою книгу «Кибернетика или управление и связь в животном и
машине» [Wiener,1948(1958)]. А.А.Ляпунов пишет: «Управление, основанное на передаче информа-
ции, является составной частью всякой жизнедеятельности, более того, управление можно объявить
характеристическим свойством жизни в широком смысле» (см. [Ляпунов,1980], стр.208); и далее:
«…кибернетический подход к изучению процессов жизнедеятельности в известном смысле дополняет
описательно-биологический и молекулярно-биохимический подход, т.к. точное описание процессов
управления, и только оно, позволяет судить о том, достаточно ли полно выявлены элементарные физи-
– 50 –
ко-химические жизненные акты для объяснения целостной картины, наблюдаемой в биологии» ([там
же], стр. 220).
И.И.Шмальгаузен отмечает, что «…способность к авторегуляции жизненных проявлений – наиболее
характерная особенность всех живых существ, причем регуляторные системы организмов – наиболее
сложные, наиболее совершенные кибернетические устройства» ([Шмальгаузен,1968], стр.21).
Для своей (к сожалению, незаконченной) книги «Кибернетика как учение о саморазвитии живых
существ», И.И.Шмальгаузен успел подготовить тезисы, среди которых, с моей точки зрения, особый ин-
терес представляют следующие:
«Механизм регуляции. Цикл (а не просто реакция) – действие с контролем результата. Организм
– кибернетическая система.
Многоконтурные циклы. Взаимодействие. Иерархия регулирующих циклов.
Новые представления в биологии: борьба за существование = контроль (не просто рефлекс, а
элементарное действие с проверкой: не индукция, эвокация и т.п., а цикл управления) (не замкнутый
цикл обратимого процесса, а развитие по спирали; обучение)...
Задача – разработка теории регулирующих систем. В биологии задача шире: теория саморазви-
тия систем.
Для использования в технике.
Саморазвитие биологических систем на основе внутренних противоречий (в системах). В понятие
самодвижения входит: самоподдержание, самовосстановление, самовоспроизведение.
В применении к биологии задача кибернетики – построение общей теории регуляции, т.е. само-
движения и саморазвития биологических систем». Выполнение этой задачи возможно лишь на осно-
ве изучения внутренних противоречий и взаимосвязей внутри этих систем...
Всякая гипотеза является обобщенной моделью некоторого явления.
Моделирование и в математическом описании» (см. [Шмальгаузен,1968], стр. 217-218) (всюду по-
лужирный шрифт использован цитируемым автором).
Тем не менее и к большому сожалению, для значительной части биологов кибернетическое понятие
«управления» оставалось в течение последнего полувека малознакомым и чуждым. Этот печальный вы-
вод можно продемонстрировать даже на примерах некоторых публикаций. Это и крайне осторожная ре-
плика Г.Франка на представительной конференции 1957 года, явно не рассчитывающего на восторжен-
ную реакцию аудитории при упоминании о возможном применении теории автоматических регулирую-
щих систем в биологии: «Говоря о возникновении самоподдерживающихся химических процессов и со-
ответствующих им структур в биопоэзе, необходимо учитывать уже для довольно ранней стадии появ-
ления протоорганизмов структурную подвижность, лежащую в основе не только роста и развития орга-
низмов, но и в основе их функциональной приспособленности к быстрым изменениям внешней среды.
Следует задать вопрос, какую же роль играет это, по-видимому, довольно универсальное свойство под-
вижности живых структур. Здесь чисто условно я хотел бы обратиться к одной аналогии, отчетливо соз-
навая некоторую рискованность такой постановки вопроса. Современная техника широко разработала
теорию автоматических регулирующих систем, настраивающих сложные агрегаты в каждый данный мо-
мент на наивыгоднейшие условия режима, применительно к изменяющимся обстоятельствам. Такого
рода регулировка осуществляется на основе принципа так называемых обратных связей внутри функ-
ционирующей системы. Не является ли взаимозависимость обменных процессов и структурной органи-
зации живого некоторым подобием такой обратной связи, образующей тот замечательный регулирую-
щий механизм, который свойствен живому?» [Франк,1959]. Это и ошибочный перевод английского тер-
мина control (вместо верного «управление» переведено «контроль») начиная от заглавия и далее всюду
по тексту статьи М.Митца [Митц,1975], что явно бросается в глаза из контекста работы, но не было за-
мечено биологами – уважаемыми научными редакторами сборника…
На это же обстоятельство обращает внимание и Д.С.Чернавский: «Кибернетика – наука об управле-
нии – появилась как обобщение опыта управления в технике. Отсюда были заимствованы такие понятия,
как положительная и отрицательная обратная связь. Благодаря усилиям доктора Эшби (медика по обра-
зованию) эти понятия были внедрены в медицину и на их основе создана концепция гомеостаза. Явле-
ния, составляющие суть самоорганизации, естественно вписывались в эту концепцию и были восприня-
ты с энтузиазмом. Примерно тогда же доктор Эшби выдвинул лозунг (или парадигму): в кибернетике ма-
тематический аппарат вторичен. Иными словами, кибернетиком может считаться человек, не владею-
щий математикой. На первых порах эта идея сильно расширила круг кибернетиков и способствовала её
популярности. Однако вскоре выяснилось, что доктор Эшби оказал науке медвежью услугу. В кибернети-
ку ринулись толпы людей, которые не владели не только математикой, но и никакой другой наукой. Был
утерян критерий уровня науки кибернетики, её рейтинг и популярность понизились. На смену ей пришла
синергетика. По существу предметом синергетики служат те же явления, что и в самоорганизации и ки-
бернетике. Главное отличие в том, что в синергетике владение математическим аппаратом (теорией ди-
намических систем, математическим моделированием) считается необходимым условием» [Чернав-
ский,2001]. Я всё же думаю, что последнее должно выполняться и для кибернетики. Но не надо забы-

– 51 –
вать, что, как указывает Ю.И.Журавлев, «…со времен Ньютона наше точное знание о мире все ещё ос-
тается тонкой пленкой на поверхности океана» [Журавлев Ю.,2003].
3.3.2.1. О моделях и моделировании в биологии
В известном смысле познание можно рассматривать как моделирование [Амосов,1964]. «Любая ги-
потеза – это модель» ([Айламазян,Стась,1989], стр. 51). Трудно выразиться короче и эффектнее… Но
для эффективного понимания того, что же такое модель, лучше обратиться к более развернутым опреде-
лениям.
Например: «Под моделью будем понимать упрощенное, если угодно, “упакованное” знание, несу-
щее вполне определенную, ограниченную информацию о предмете (явлении), отражающее те или иные
его отдельные свойства. Модель можно рассматривать как специальную форму кодирования информа-
ции» ([Моисеев,1987], стр. 166).
Другой пример: «Моделирование не представляет специфического метода кибернетики. Созна-
тельно или бессознательно оно всегда применялось при описании явлений природы. Научное описание
никогда не охватывает всех деталей, оно всегда выделяет существенные элементы структур и связей
при повторном наблюдении сходных явлений. Поэтому такое описание содержит всегда несколько
обобщенную модель явления. Любая математическая формула содержит модель действия, отобра-
жающего естественные процессы. Кибернетические модели хорошо отображают многие биологические
процессы и, прежде всего различные формы регуляции, включая адаптацию (приспособление) организ-
мов к окружающей среде. Вся жизнедеятельность основана на регуляции взаимоотношения частей ор-
ганизма между собой, в целом организме и в его связях с внешней средой. Сложнейшие регуляции ха-
рактеризуют развитие особи любого организма из его зачатка (яйца, почки и т.п.). Регулируется и состав
высших биологических систем – популяций, биоценозов и, наконец, всей биосферы в целом. Эта регу-
ляция осуществляется всегда внутренними силами данной биологической системы в её взаимодействии
с окружающей средой. Регуляция, осуществленная в ряду поколений, ведет к историческому преобразо-
ванию биологических систем и означает их эволюцию. Во всех этих случаях кибернетические модели
регуляции позволяют гораздо яснее представить все наиболее существенное в процессах биологиче-
ской регуляции. Они позволяют вскрыть не изученные ещё звенья в цепи этих процессов и имеют, таким
образом, бесспорно познавательное значение в физиологии, в эмбриологии и в эволюционном учении»
([Шмальгаузен,1968], стр. 202) (полужирный шрифт всюду выделен цитируемым автором).
Ещё пример: «Особенность простых систем – в практически взаимной независимости их свойств,
позволяющей исследовать каждое из них в отдельности в условиях классического лабораторного экспе-
римента; особенность сложных систем заключается в существенной взаимосвязи их свойств (иногда
она даже применяется как определение сложной системы). Будем считать систему сложной, если она
состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, каждый из
которых может быть представлен в виде системы... Обычное для теории простых систем требование
адекватности модели оригиналу для моделей сложных систем приводит к непомерному росту их раз-
мерности, приводящему к их неосуществимости. Ситуация для построения теории кажется безнадежной,
она действительно оказывается таковой, если не произвести некоторого разумного отступления от не-
померных требований адекватности теории и вместе с тем не отступать от требований её объективно-
сти. Математические модели любых систем могут быть двух типов – эмпирические и теоретические. Эм-
пирические модели – это математические выражения, аппроксимирующие (с использованием тех или
иных критериев приближения) экспериментальные данные о зависимости параметров состояния систе-
мы от значений параметров влияющих на них факторов. Для эмпирических математических моделей не
требуется получения никаких представлений о строении и внутреннем механизме связей в системе.
Вместе с тем, задача о нахождении математического выражения эмпирической модели по заданному
массиву наблюдений в пределах выбранной точности описания явления не однозначна. Существует
бесконечное множество математических выражений, аппроксимирующих в пределах данной точности
одни и те же опытные данные о зависимости параметров. Теоретические модели систем строятся на
основании синтеза обобщенных представлений об отдельных слагающих их процессах и явлениях, ос-
новываясь на фундаментальных законах, описывающих поведение вещества, энергии, информации.
Теоретическая модель описывает абстрактную систему, и для первоначального вывода её соотношений
не требуется данных о наблюдениях за параметрами конкретной системы. Модель строится на основе
обобщения априорных представлений о структуре системы и механизма связей между слагающими её
элементами» ([Айламазян,Стась,1989], стр. 52).
В целом можно считать, что моделирование системы природы стоит в центре внимания современ-
ной науки, причем представляет собой крупную научную проблему. Последнее определяется, главным
образом, необходимостью учета в таких моделях не только огромного числа переменных, но и отраже-
ния целого спектра характерных времен изменения этих переменных. Естественно, что для сокращения
размерности задачи и выбора лишь одного основного темпа времени (временного шага)
«…моделирование необходимо предполагает использование абстрагирования и идеализации. Отобра-
жая существенные (с точки зрения цели исследования) свойства оригинала и отвлекаясь от несущест-


– 52 –
венного, модель выступает как специфическая форма реализации абстракции, т.е. как некоторый абст-
рактный идеализированный объект» [Бирюков и др.,БСЭ,1974].
Но именно разделение свойств объекта моделирования на «существенные» и «несущественные»
приводит к далеко идущим последствиям! Например, абстрагируясь при изучении поведения отдельного
организма от процессов экосистемного и биосферного уровней, т.е. заменяя параметры этих медленных
изменений константами, не закладываем ли мы непреодолимые трудности при дальнейшей интерпрета-
ции получаемых модельных результатов для описания таких – медленных – процессов эволюции орга-
низмов?
Подобные абстрагирование и идеализацию часто обусловливают необходимостью программно-
аппаратной реализации сложной модели на базе тех или иных конкретных технических средств (вычис-
лительной техники), хотя и постоянно развивающихся, но, тем не менее, имеющих в каждый момент
«исторического» времени свой предел возможностей. Я же стою на той точке зрения, что специалист-
разработчик в модели той или иной подсистемы живого должен учитывать все факторы, доступные для
исследования в настоящий момент. А проблема реализации вычислительного процесса при моделирова-
нии – это задача специалистов в области разработки соответствующих технических и программных
средств вычислительной техники. Как я постараюсь показать ниже, наиболее перспективными для по-
добных целей являются средства, использующие принцип распараллеливания вычислительных процес-
сов.
Следующим же после моделирования этапом продвижения по пути познания, по-видимому, можно
считать этап создания специального терминологического языка, адекватно отражающего наиболее важ-
ные особенности познаваемого объекта, и способного генерировать нетривиальные прогнозы (т.е. обла-
дающего предсказательными свойствами) [Гринченко,1999а;2000б].
3.3.2.2. О гомеостазе и гомеостатике
По области своего приложения оптимизационный подход близок к гомеостатическому подходу.
Применительно к последнему высказывается мнение, что «механизмы гомеостаза и гомеостатическое
управление лежат в основе мироздания и охватывают не только живые организмы и экономические, эко-
логические, социальные системы, но и неживые, и даже искусственные (созданные человеком) систе-
мы» [Прангишвили,2000]. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
Под гомеостазом обычно понимают, в соответствии с формулой К.Бернара, «сохранение постоян-
ства внутренней среды организма при наличии возмущений во внешней среде» [Новосельцев,1978].
Иногда о нем говорят как о динамическом постоянстве жизненно важных функций и параметров систе-
мы. При этом в качестве модели механизма возникновения и поддержания гомеостаза обычно, вслед за
Н.Винером и Л. фон Берталанфи, рассматривают базисный для систем автоматического регулирования
контур отрицательной обратной связи с задающим сигналом (уставкой) [Новосельцев,1978,1989; Бахур].
Именно последнее и определяет основной недостаток такой модели: неясность вопроса, из каких сооб-
ражений должна задаваться уставка, особенно при реализации изменчивости состояния организма в раз-
ных условиях.
В более общих терминах механизм реализации гомеостаза также трактуют и как механизм управле-
ния противоречиями: «Идея противоречия как объекта управления стала фундаментальным основанием
в гомеостатике как науке о гармонии и дисгармонии в живых, социальных, экологических, технических и
других целостностях. Согласно её утверждениям, поддержание гомеостаза в управляемом процессе
обеспечивается за счет некоторого механизма, названного гомеостатом или гомеостатической системой,
которая структурно устроена в виде треугольника» [Горский и др.,1999]. Этот механизм предлагается
реализовывать в форме совокупности двух каналов-антагонистов, каждый из которых представляет со-
бой контур отрицательной обратной связи с задающим сигналом, или их некоторой комбинации.
Таким образом, область применимости гомеостатического подхода, оставаясь весьма широкой, ог-
раничивается именно используемыми для его реализации средствами и предназначением. Средства в
виде «гомеостатов» – это инструментарий, относящийся к классу устройств автоматического регулиро-
вания с отрицательной обратной связью (в форме совокупности двух каналов-антагонистов или иной).
Их предназначение – это реализация постоянства выбранных переменных моделируемого объекта. В
противоположность этому, инструментарий оптимизационного подхода относится к классу систем экс-
тремального управления, который, вслед за А.А.Фельдбаумом и Л.А.Растригиным, можно трактовать
как существенно более универсальный и мощный, чем класс вышеописанных регуляторов [Растри-
гин,1974]. Ведь он отражает более общий, по сравнению с «постоянством», феномен «экстремальности»
состояния соответствующих переменных в системе. «Постоянство» же может рассматриваться как част-
ный случай нахождения объекта в устойчивом состоянии, соответствующем экстремуму – максимуму
или минимуму – его целевой функции. Тем самым спектр предназначений оптимизационного подхода
представляется существенно более широким.

– 53 –
Именно эти особенности позиционируют оптимизационный подход на значительно более предста-
вительном поле возможностей моделирования сложных систем по сравнению с таковым для гомеоста-
тического подхода. Таким образом, ставить знак равенства между «гомеостазом» как одним из свойств
живого и «гомеостатом» как определенным в вышеуказанном смысле непременным средством его дос-
тижения не следует!
Но, к сожалению, это постоянно происходит. Для иллюстрации приведу высказывание палеонтоло-
га К.Ю.Еськова: «Основу европейского научного мышления составляет “Бритва Оккама” – из нескольких
конкурирующих гипотез выбирается наиболее простая, не вводящая “избыточных сущностей”. Всё так,
но только вот представления о “простоте” и о том, какие из сущностей являются “избыточными” могут
довольно сильно различаться у представителей разных наук (…) Для физика более простыми, а потому
более привлекательными, будут “однофакторные”, импактные, гипотезы резких изменений планетарной
биоты в конце мелового периода (извергнулись разом все вулканы – и всё живое отравилось серой и
тяжелыми металлами; упал астероид – и поднятая им пыль настолько замутнила атмосферу, что расте-
ния перестали фотосинтезировать); представления же о системных свойствах биосферы являются ус-
ложняющими, “избыточными”. Иное дело биолог; для него вполне очевидно, что экосистемы и биосфера
являют собою не механические наборы живых организмов (вроде террариумов на Птичьем рынке), а вы-
сокоцелостные гомеостаты, обладающие своим собственным поведением, способные кондициониро-
вать среду своего обитания и эффективно противостоять внешним возмущениям. Поэтому, с точки зре-
ния биолога, более простыми будут гипотезы, предполагающие внутренние причины экосистемных смен
– даже наиболее резких, кризисных (превращения червеобразной гусеницы в твердую неподвижную ку-
колку, а куколки – в бабочку выглядят со стороны явными “кризисами” в процессе индивидуального раз-
вития насекомого), а внешние воздействия станут “избыточной сущностью”, которую можно привлекать
лишь после того, как исчерпаны все иные, “внутрибиосферные” варианты объяснения. Это различие ме-
жду “физиками” и “биологами” (названия, разумеется, условны) носит в некотором смысле мировоззрен-
ческий характер, и оттого лучше загодя обозначить свою позицию; я, как легко догадаться, занимаю
“биологическую” позицию – положение обязывает...» [Еськов, 1999].
Соглашаясь в целом с его позицией, я никак не могу одобрить использование им в данном контексте
термина «гомеостат» – который, кстати говоря, совершенно не обязателен здесь, поскольку «способ-
ностью кондиционировать среду своего обитания и эффективно противостоять внешним возмущениям»
обладают не только гомеостаты. А относительно же их «собственного поведения», которое вообще сво-
дится лишь к их стремлению к устойчивости, и говорить как-то не принято. Итак, по вкладываемому
биологом смыслу, он хочет указать здесь, по-видимому, лишь на высокую эффективность и широкий
спектр вариантов поведения кибернетической системы, привлекаемой им для объяснения сложных при-
родных феноменов. Думается, что, ознакомившись с более универсальным понятием «иерархического
поискового оптимизатора, для подобных ситуаций в дальнейшем он будет применять именно его.
3.3.2.3. Об использовании понятия «положительная обратная связь» в биологии
«Официальная» позиция биологической науки по этому вопросу примерно следующая: «Положи-
тельная обратная связь редко встречается в биологических системах, так как она приводит к нестабиль-
ности системы и экстремальным состояниям. В этих ситуациях возникшее возмущение вызывает такие
последствия, которые ещё более его усиливают» ([Green,Stout,Taylor,1989(1996)], т. 3, стр. 48). Полно-
стью соглашаясь с фразой о том, что «она приводит к нестабильности системы», должен отметить, что
указанное утверждение верно «в принципе», но оно всё же недостаточно в данном контексте, ведь «к
нестабильности» положительная обратная связь приводит только в тех случаях, когда она либо действу-
ет достаточно долго, либо когда она ничем не ограничивается по величине. Учет же этих возможных
(временных или функциональных) ограничений полностью опровергает сформулированное выше ут-
верждение о её «редкой встречаемости в биологических системах», приводя, напротив, к утверждению о
её весьма частой встречаемости в них!
Кроме того, термин «экстремальное» здесь явно использован в смысле, близком к его значению в
словосочетаниях «экстремальная (или взрывоопасная, чрезвычайная и т.п.) ситуация», «лавинообразный
процесс» и т.д., но никак не в смысле, близком к его значению в словосочетании «экстремальное (или
направленное на поиск экстремума, т.е. максимума либо минимума некоторой функции) управление (ре-
гулирование)». Увы, эта многозначность слова «экстремальный» уже сама по себе не способствует про-
яснению проблемы.
Итак, объяснение весьма редкой встречаемости термина «положительная обратная связь» в биоло-
гии как результата его не вполне верного понимания понятно. Но в литературе он, тем не менее, всё же
иногда используется. Приведу ряд соответствующих цитат авторов различных научных специальностей.
В частности, биологи Н.Грин, У.Стаут и Д.Тейлор приводят один из «редких», по их мнению, при-
меров наличия положительной обратной связи: «Например, во время распространения нервного им-
пульса деполяризация мембраны нейрона повышает её проницаемость для Na+. Ионы Na+ входят в ак-
сон через мембрану и вызывают дальнейшую деполяризацию, которая приводит к возникновению по-
– 54 –
тенциала действия. В этом случае положительная обратная связь действует как усилитель ответа, ве-
личину которого ограничивают другие механизмы… » [там же]. Упоминание об «ограничении», в дан-
ном контексте явно функциональном, весьма показательно.
Историк науки А.А.Малиновский писал: «В биологии представление о роли систем с отрицатель-
ной обратной связью было теоретически заложено в 1912 г. Н.А.Беловым [Белов Н.А. Физиология ти-
пов. Орел: Красная книга, 1924, 156с.] и изучено экспериментально М.М.Завадовским [Завадовский М.М.
Противоречивое взаимодействие между органами. М.: Изд-во МГУ, 1941. 80 с.]. Они показали их ог-
ромное распространение в организме как стабилизирующего механизма, но оба отрицали возможность
существования там обратных положительных связей … как дестабилизирующих развитие и функции.
Утверждение о дестабилизации верно. Но в организме есть и такие процессы, и хотя действия их огра-
ничены во времени, однако не менее важны. Обратная положительная связь, естественно, способствует
взаимной стимуляции роста органов или усиления какой-либо функции. Первый пример – взаимная сти-
муляция роста ребенка и увеличения матки во время беременности. Явление временное, но очень важ-
ное. Действие обратной положительной связи кончается либо, как в случае родов, разрывом связи, либо
… исчерпанием ресурсов, участвующих в этом взаимодействии» [Малиновский,1984]. Здесь речь идет об
ограничении по времени.
«Системщик» Н.Н.Моисеев подчеркивал, что «…устойчивость, доведенная до своего предела, пре-
кращает любое развитие. Она противоречит принципу изменчивости. Чересчур стабильные формы – это
тупиковые формы, эволюция которых прекращается. Чрезмерная адаптация или специализация столь
же опасна для совершенствования вида, как и его неспособность к адаптации. Стремление к гомеоста-
зису должно компенсироваться другими тенденциями, определяющими рост разнообразия организаци-
онных форм. А эти тенденции неизбежно будут формировать механизмы не только отрицательных, но и
положительных обратных связей (…) Для “прогрессивной” эволюции, т.е. такого процесса, который ведет
к появлению новых качеств, к росту сложности организмов, к повышению уровня разнообразия, необхо-
димы и положительные обратные связи. Они позволяют расширить поиск, полностью использовать по-
тенциальные возможности изменчивости. В частности, тенденция к повышению эффективности исполь-
зовании внешней энергии вряд ли может быть реализована без использования положительных обратных
связей» ([Моисеев,1987], стр. 43, 71-72).
Со своей стороны, «системщик» Эрих Янч указывал, что «…акценты на структуру, адаптацию и ди-
намическое равновесие (стационарный поток) были характерны для раннего этапа развития кибернетики
и системного анализа. В этих взаимозависимых областях исследования, активно развивавшихся с 40-х
годов, было достигнуто глубокое понимание того, как можно стабилизировать данные структуры и под-
держивать их бесконечно долго. Именно эти проблемы находятся в центре внимания в технологии, и
именно в решении проблем управления сложными машинами и механизмами кибернетика и специали-
зированная теория систем достигли триумфа. Однако в биологических и социальных системах этот тип
управления (называемый также отрицательной обратной связью) – лишь одна сторона монеты. Никакую
живую структуру невозможно стабилизировать перманентно. Другая сторона монеты связана с положи-
тельной обратной связью или с дестабилизацией и развитием новых форм. Достижение полного синтеза
обоих аспектов было мечтой основателей упомянутых выше теорий Норберта Винера и Людвига фон
Берталанфи (1968) [Bertalanffy L. von. General System Theory: Foundation, Development, Application. New
York, 1968]. Их интуитивно правильные формулировки, подкрепленные и развитые Эрвином Ласло
(1972) и другими, в наше время получают все более прочную научную основу [Laszlo E. Introduction to
Systems Philosophy: Toward a New Paradigm of Contemporary Thought. New York, 1972]» [Jantsch,1980].
Палеонтолог К.Ю.Еськов (в учебном пособии для средней школы!) прямым текстом интерпретиру-
ет ряд эволюционных процессов как возникновение положительной обратной связи в биосистеме (что,
кстати, «гомеостату» противопоказано по определению). Приведу сразу несколько таких отрывков:
«…многие палеонтологи (В.А.Красилов, В.В.Жерихин, А.С.Раутиан) приходят в последнее время к выво-
ду о том, что циклические балансовые модели (типа модели Лотки-Вольтерра) – это путь к познанию
функционирования сообществ, но не их эволюции. Все необратимые эволюционные процессы (от гло-
бальных экосистемных кризисов до филогенеза отдельных таксонов) протекают не благодаря, а вопреки
сохранению экологического равновесия. Функционирование сообществ основано на циклических про-
цессах, протекающих с отрицательной обратной связью; для того же, чтобы началось развитие, она
должна разрушиться и смениться на положительную обратную связь. Применительно к системе “хищ-
ник-жертва” это должно выглядеть так. Любой эволюционный успех жертвы (увеличение скорости пере-
движения и т.п.) хищник ощущает на своей шкуре немедленно; жертве же в общем-то наплевать на эво-
люционные приобретения хищника, поскольку в норме тот все равно изымает лишь небольшую часть её
популяции. До тех пор, пока хищник остается в таком реактивном состоянии, система пребывает в рав-
новесии. Собственно говоря, жертва начинает “замечать” хищника лишь с того момента, как его эффек-
тивность превысила некое пороговое значение, в результате чего тот начал подрывать её ресурсы. В тот
самый момент, когда реактивной становится жертва, а не хищник, в системе и возникает положительная
обратная связь по типу “гонки вооружений”, и система, выйдя из равновесия, начинает эволюциониро-
вать в некоем (причем совсем не обязательно в “правильном”) направлении (…) Как заметил


– 55 –
А.С.Раутиан, само выражение “эволюционные стратегии хищника и жертвы” не вполне правильно: у
хищника стратегия есть, а вот у жертвы – одна только тактика» [Еськов, 1999].
«И вот на границе венда и кембрия произошло событие, важность которого палеонтологи осознали
лишь в самое последнее время: в составе докембрийского зоопланктона (бесскелетного и потому не
имевшего шансов захорониться…) возникли достаточно эффективные фильтраторы, формировавшие
фекальные пеллеты. Впервые эту идею высказал в 1985 г. А.Г.Пономаренко, а теперь она подтверждена
геохимическими данными. Единичные фекальные пеллеты были известны и раньше (ещё в протерозое),
однако именно начало кембрия – время массового их распространения в морских отложениях. Следст-
вием этого, вроде бы малозначительного, события стал целый каскад экосистемных перестроек. Умень-
шение мутности воды привело к резкому расширению фотической зоны и росту продуктивности экоси-
стем. Расширение же эпиталассы привело к разрушению жесткой температурной стратификации и неко-
торому обогащению кислородом нижележащих водных слоев. Мало того; … именно дисперсная органи-
ка, опускающаяся из фотической зоны, является причиной аноксии в придонных слоях – ибо на её окис-
ление там расходуется кислород; многие исследователи даже употребляют термин “эвтрофный оке-
ан”. Теперь же органика эта стала, вместе с неорганическими частичками, поступать на морское дно в
концентрированном, “упакованном” виде – в пеллетах. Органический детрит, обогащающий донные
осадки, – это уже не удушающий эвтрофикатор, а ценный пищевой ресурс; содержание же кислорода в
придонных слоях в результате возрастает до уровня, допускающего существование макроскопической
донной фауны. Начиная с этого момента, в системе возникает положительная обратная связь: придон-
ная фауна в свою очередь начинает очищать воду от органической и минеральной взвеси, количество
кислорода в итоге опять возрастает, что ведет к дальнейшему росту разнообразия живых организмов и
т.д.» [там же].
«Что же касается карбона, когда насекомые с водными личинками, судя по всему, отсутствовали, то
в те времена обеднение почв на водоразделах (если там вообще формировались почвы) должно было
быть особенно сильным. Не исключено, что формирование в перми, и особенно в триасе, достаточно
обильной фауны насекомых с водными личинками стало одним из тех факторов, которые изменили поч-
венную ситуацию на водоразделах и позволили растительности начать “наступление” на первичные пус-
тыни. Важно подчеркнуть, что этот вынос микроэлементов насекомыми мог сыграть здесь роль первого
толчка – дальше система будет развиваться с положительной обратной связью, ибо возникшая на водо-
разделах растительность сама является мощнейшим регулятором стока. Окончательно эта система
могла оформиться в позднем триасе, когда появились двукрылые; именно такие их представители, как,
например, комары-звонцы (Chironomidae) совмещают огромную биомассу со способностью к дальнему
разлету (в том числе за счет пассивного переноса ветром)» [там же].
«Если вернуться к истокам среднемелового кризиса (самому возникновению покрытосеменных), то
здесь обнаруживается ещё один интересный аспект, на который обратили внимание А.П.Расницын и
А.Г.Пономаренко (1997). Дело в том, что, по данным последних лет, серьезные эволюционные измене-
ния среди насекомых начинаются несколько раньше широкого распространения покрытосеменных – с
конца юры. Это, казалось бы, противоречит гипотезе о причинной связи между этими явлениями, но
только на первый взгляд. Именно в это время начинается очередная “...зация” – ангиоспермизация го-
лосеменных, и широко распространяются проангиоспермы (термин В.А.Красилова, 1989) – голосемен-
ные с отдельными чертами цветковых: таковы, например, гнетовое Eoantha с крупными, явно энтомо-
фильными “цветами”, или беннетит Manlaia, имитирующий осоку. “С точки зрения экосистемы” точное
систематическое положение всех этих проангиоспермов не столь уж важно: все они могут в некоторой
степени играть экологическую роль настоящих покрытосеменных. Неудивительно, что параллельно с
энтомофильными голосеменными появляются антофильные насекомые; имитаторам цветковых в рас-
тительном мире сопутствуют столь же многочисленные имитаторы бабочек среди насекомых: таковы,
например, Kalligrammatidae из сетчатокрылых, или Aneuretopsychidae из скорпионниц. Важнее же всего
то, что здесь складывается система с положительной обратной связью: наличие у некого беннетита
комплекса опыляющих его насекомых стимулирует появление энтомофилии у его соседей-
голосеменных, что, в свою очередь, расширяет экологическую нишу этих насекомых-опылителей, и т.д.
Каждый шаг на этом пути увеличивает вероятность следующего и делает появление покрытосеменных
(т.е. растений с полным синдромом ангиоспермных признаков) совершенно неизбежным; какая же кон-
кретно группа голосеменных даст начало “настоящим цветковым” (равно как – какие именно из мекоп-
тероидных насекомых породят “настоящих бабочек”), вообще-то говоря, не столь уж важно. Именно
эти взаимно индуцируемые процессы Пономаренко и назвал “ангиоспермизацией мира”» [там же].
«Тундростепь отличалась тем, что травяной ярус её формировали в основном не мхи (как в тундре),
а злаки; здесь складывался крайне криофильный вариант … травяного биома с его высокой биомассой
пастбищных копытных и хищников – мамонтовой фауной. В её составе были причудливо смешаны
виды, приуроченные ныне к тундре (северный олень, овцебык, леминги), к степям (сайгак, лошадь,
верблюд, бизон, суслики), а также виды, характерные лишь для этого сообщества и исчезнувшие вместе
с ним: мамонт, шерстистый носорог, саблезубый тигр (смилодон), гигантская гиена. Исчезнове-
ние мамонтовой фауны в начале голоцена одни исследователи связывают с климатическими измене-
ниями, другие же считают этих животных жертвами человека (“охотников на мамонтов”). Сторонники ги-
потезы “антропогенного вымирания” резонно указывают, что все предыдущие межледниковья, когда ещё
– 56 –
не было человека, криофильная мамонтовая фауна пережила вполне спокойно. Сторонники гипотезы
“климатических воздействий” – опять-таки резонно – возражают, что голоценовое вымирание было наи-
более масштабным не в относительно густо заселенной Евразии, а в практически безлюдной в те вре-
мена Северной Америке (человек проник сюда лишь около 10–12 тыс. лет назад из Азии через Берингов
пролив); на прародине же человечества, в африканских саваннах, никаких вымираний вообще не было.
Кроме того, вымирание захватило не только крупных травоядных и хищников, но и целую кучу маммаль-
ной мелочи, которая никак не могла быть для кроманьонцев ни добычей, ни врагами, подлежащими це-
ленаправленному уничтожению. Представляется, что наиболее близок к истине В.В.Жерихин (1993):
“Каждый тип травяного биома производен от вполне определенной сукцессионной системы с лесным
климаксом [в случае тундростепи: от тайги – К.Е.]. При вторичном сильном сокращении площади тра-
вяных сообществ они могут полностью утратить комплекс [поддерживающих их – К.Е.] крупных
травоядных, а тем самым и эндогенную стабильность. В этом случае они могут вновь приобрести
статус сериальных. Ярким примером могут служить современные реликтовые тундростепи, сохра-
нившиеся в таежных сукцессионных системах после полного исчезновения тундростепного биома”. В
момент таяния ледника и резкого увлажнения климата расширяются моховые тундры и сокращаются
злаковые тундростепи, служащие пастбищем для мамонтовой фауны. Дополнительные неприятности
для популяций этих животных создает то, что тундростепной ландшафт оказывается “нарезанным” на
“острова”: и из теоретической экологии, и из современной практики заповедного дела известно, что для
крупных животных несколько мелких резерватов хуже одного крупного (равного им по площади). Вот в
этих-то, кризисных, условиях человек мог нанести мамонтовой фауне последний удар: выборочно унич-
тожая крупных копытных, он значительно ускорил превращение тундростепей в лесные сообщества – а
дальше процесс этот пошел неостановимо, с положительной обратной связью, пока не исчез весь дан-
ный фаунистический комплекс (хотя часть его сохраняется ныне в фауне тундр и степей)» [там же].
Таким образом, биологи просто вынуждены привлекать понятие положительной обратной связи для
объяснения наблюдаемых ими феноменов. Другое дело, что примеры использования этого понятия
весьма разобщены, и это понятно: в отсутствие целостной кибернетической модели, могущей их объе-
динить, они не дают того эффекта, на который можно было бы рассчитывать. То есть следует констати-
ровать, что специалисты-кибернетики («кибернетисты» в терминологии Стругацких) находятся в долгу
у биологов!
3.3.2.4. О целевом подходе
Ещё в 1961 году А.Н.Колмогоров заявил: «Если считать, что анализ любой высокоорганизованной
системы естественно входит в состав кибернетики, придется отказаться от распространенного мнения,
что основы кибернетики включают в себя лишь изучение систем, имеющих заранее назначенные (кур-
сив мой –- С.Г.) целевые состояния» (см. [Колмогоров,1979], стр. 14). К сожалению, «распространенное
мнение» оказалось слишком распространенным... Не это ли привело к резкому снижению общественно-
го внимания к кибернетике, а в конечном итоге – к кризису её как науки?
Для анализа особенностей целевого подхода приведу мнения нескольких различных авторов. Так,
М.Месарович отмечал: «Споры о роли телеологических обоснований в биологии и об их приемлемости
начались очень давно и не теряют остроты до сих пор. Фон Брюкке приписывают высказывание…, в ко-
тором он характеризует “телеологию как даму, без которой не может прожить ни один биолог, но с кото-
рой, однако, он стыдится появиться в обществе” Для того, чтобы подчеркнуть, что телеологические объ-
яснения в биологии должны базироваться на научном фундаменте, Дэвис ([Davis B.D. The Teleonomic
Significance of Biosynthetic Control Mechanisms. Cold Spring Symp. on Quantitative Biology,1961]) поддержал
предложение Г.Питтендрая [Pittendrigh G.S. Behavior and Evolution. Yale University Press,1958.] использо-
вать термин телеономия… Существует важный класс ситуаций, в которых эффективное конструк-
тивное задание системы удается получить только при помощи описания, основанного на понятии
целенаправленности (т.е. телеологического описания) (курсив цитируемого автора – С.Г.)... пред-
ставленного с помощью понятий, которые выражают цели в поведении системы (такие, как адаптация,
эволюция, управление, гомеостаз и т.п.)» ([Mesarovic,1968-1971], стр. 98-99).
Н.Н.Моисеев писал: «Я вполне разделяю мнение Б.С.Украинцева: “Такой общей закономерностью у
сознательного целеполагания и несознательного функционирования самоуправляемой системы любой
природы является направленность к достижению определенного результата” ([Украинцев Б.С. Само-
управляемые системы и причинность. М.: 1972], С.27). Это обстоятельство позволяет более широко
взглянуть на категорию “цель”, очистить её от чрезмерных антропоморфных наслоений и разумно объ-
ективировать её, распространив её на те сферы несознательного функционирования, где существует
целенаправленность к достижению эффекта, где действие определяется потребностью» ([Моисе-
ев,1982], стр. 80).
А.А.Ляпунов, обсуждая вопрос об изучении информационных потоков, управляющих эволюцией
управляющих систем, формулировал: «Эти задачи обладают тем свойством, что цель управления воз-
никает внутри системы, а не задается извне. В основе лежит то обстоятельство, что случайно возни-
кающие приспособления, содействующие самосохранению, ведут к повышенной устойчивости объекта и
закрепляются путем отбора» ([Ляпунов, 1980], стр. 216). В рамках предлагаемой концепции уточняется,
– 57 –
что «путем отбора закрепляются» не просто «приспособления, содействующие самосохранению», но
приспособления, соответствующие при этом тенденции движения к экстремуму энергетического кри-
терия соответствующих уровней (ярусов) в иерархии. Модели биообъектов клеточного уровня, бази-
рующиеся на этой идее, описаны ниже, в разделе 5; для систем организменного уровня подобную идею
развивает В.Д.Цветков [Цветков,1999]; для систем надорганизменного уровня подобная идея предло-
жена и обоснована Н.С.Печуркиным [Печуркин,1982], в этом же направлении работает и
В.Г.Суховольский [Суховольский,2001].
А.А.Зубов отмечает: «Биологи выдвигали и выдвигают различные принципы оценки совершенства
того или иного вида, среди которых прежде всего выделяют выживаемость, степень адаптированности,
объем биомассы, скорость и масштабы размножения, устойчивость по отношению к действию ряда вре-
доносных факторов (радиация, яды и т.д.), длительность существования в своей экологической нише»
[Зубов,2003]. В работе Н.Ф.Реймерса сформулирован ещё один «закон оптимальности: с наибольшей
эффективностью любая система функционирует в некоторых характерных для неё пространственно-
временных пределах (или: никакая система не может сужаться или расширяться до бесконечности)»
([Реймерс,1992], стр. 48). По мнению же А.Ю.Авсюка: «Можно сказать, что функция как задача, которую
необходимо осуществить, предшествует структуре, механизму своей реализации. Вот почему в совре-
менном знании можно увидеть то, что было гениально предвосхищено Аристотелем в учении о целевой
причине и движении как осуществлении целенаправленного процесса (энтелехии): “обусловленность
через цель” происходит не только среди “поступков, определяемых мыслью”, но и “среди вещей, возни-
кающих естественным путем”; “с точки знания сущности действительность идет впереди возможности”
[Аристотель. Метафизика. М.; Л., 1934], cтр. 159, 193; “что именно есть” и “ради чего” – одно и то же”
[Аристотель. Физика. М., 1936], стр. 34» [Авсюк,1997].
Обсуждая проблемы эволюции живого, Л.А.Блюменфельд указывает, что «…согласно Л.Бергу глав-
ной проблемой биологической эволюции является обязательное возникновение целенаправленного от-
вета на воздействие. На самом деле Берг сформулировал новый постулат, новый принцип: фундамен-
тальным свойством жизни является целенаправленность» [Блюменфельд,2002].
Возможно, это действительно так (хотя выше и упоминалось о подобных же воззрениях Аристоте-
ля...). Но проблема в том, что само понятие «цель» понимается различными авторами по-разному. Так,
Ю.В.Сачков отмечает, что: «сами представления о потребностях, об их удовлетворении тоже можно
рассматривать как цель эволюционирующей системы – её можно назвать внутренней целью. Однако под
целью обычно принято определять нечто такое, достижение чего требует действий, непосредственно
направленных на анализ и ассимиляцию элементов окружающей среды. Базовые потребности живых
систем практически не меняются во времени, а цели изменяются вместе с изменениями во внешней
среде. В общем виде цель можно определить, следуя Н.А.Бернштейну [Бернштейн,1966], как предвос-
хищающую модель потребного организму будущего, обеспечивающую достижение таких результатов,
которые ведут к удовлетворению потребностей в заданных конкретных условиях… Сами же представле-
ния о цели глубоко эшелонированы, иерархичны: некоторые из подцелей связаны с “конечными” потреб-
ностями выживания автономных систем, другие же прямо соотносятся со взаимодействием с ближай-
шим окружением систем. Соответственно этому достижение цели представляет собою непрерывный
процесс, в ходе которого достигаются все новые и новые результаты» ([Сачков,2002], стр. 164-165). То
есть он констатирует наличие противоречия: с одной стороны, цели «обычно принято определять» как
внешние по отношению к системе, с другой – имеется масса примеров эффективного использования это-
го понятия при интерпретации поведения автономных и иерархических систем.
А.Ю.Севальников, подробно рассмотрев аргументы, связанные с введением целевой причины в це-
лостной, холистичной Вселенной, где она возникает, с его точки зрения, необходимым образом, делает
следующий вывод: «Можно показать, что телеологизм требует и Универсума, где есть понятие индиви-
дуальности, отдельности (курсив автора – С.Г.) вещей, если мы признаем существование закона и хо-
тим избежать господства хаоса и произвола. И тут мы приходим к… парадоксальному результату… Ока-
зывается, что любая философия, предполагающая существование науки, не отрицающая существова-
ние законов, требует введения понятия цели, целевой причины. Но внутри здания самой науки (а не её
метафизических принципов – как антропный принцип) сделать это, похоже, невозможно. Вывод, который
напрашивается и требует дальнейшего обсуждения, следующий. Либо принципиальным образом должен
меняться тип рациональности… либо необходимым образом неполна сама наука, поскольку внутри са-
мой себя она не может формализовать, описать некоторые основные, необходимые ей принципы» ([Се-
вальников,2002], стр. 86).
Д.Кеньон предлагает свое видение проблемы: «Телеологический взгляд долгое время считался не-
приемлемым в биологии, хотя некоторые авторы утверждали, что положение о неприемлемости телео-
логического взгляда в биологии является скорее кажущимся, чем реальным, при фактическом проведе-
нии исследований… Но новые данные по проблеме происхождения жизни согласуются с идеей целена-
правленного процесса космической эволюции… Почему в таком случае мы не решаемся утверждать, что
цель космической эволюции есть жизнь на основе углерода?» [Кеньон,1975].

– 58 –
В целом можно констатировать, что целевой подход, который достаточно успешно демонстрирует
свою эффективность при моделировании сложных систем, на сегодня используется всё же совершенно
недостаточно. Но есть и надежда на скорое изменение этого положения. Вот что пишет по этому поводу
В.В.Казютинский: «В философских основаниях постнеклассической науки ещё только вызревает мысль
о необходимости возврата к пониманию Вселенной как органического целого, свойственная не только
мудрости древнего Востока [Степин B.C. Теоретическое знание. М., 2000], но и Аристотелю. Этот про-
цесс проявляется в усиливающемся влиянии на космологию различных биоаналогий (типа естественно-
го отбора вселенных, галактик, звезд), которые постепенно приобретают значение большее, чем про-
стые метафоры. Появляются отдельные попытки распространить на Вселенную модели "телеономиче-
ской" или "квазителеологической" систем по аналогии с биологическими системами. Рассмотрение Все-
ленной как органически целостной системы постепенно пробивает себе дорогу в качестве идеала объ-
яснения и описания всех явлений природы. Пока в этом отношении сделаны лишь самые первые шаги.
Насколько эффективными окажутся эти модели, неясно – современные знания недостаточны для опре-
деленного ответа на этот вопрос. Но следует иметь в виду, что "цель", – это не обязательно "сознатель-
ная цель", понятие цели применяется и по отношению к разного рода квазителеономическим системам.
Например, кибернетика в качестве цели рассматривает конечное состояние, к которому стремится сис-
тема» [Казютинский,2002].
Предлагаемая концепция, по-видимому, вполне может быть отнесена к этим «самым первым ша-
гам», а характерные для неё энергетические цели вполне могут быть интерпретированы как реализация
указанных кибернетических соображений.
3.3.2.5. О памяти биосистем
До последнего времени понятие памяти относили, в основном, к двум объектам: памяти как свой-
ству нервной системы и памяти ЦВМ (цифровых вычислительных машин). В первом случае память рас-
сматривают как «способность к воспроизведению прошлого опыта, одно из основных свойств нервной
системы, выражающееся в способности длительно хранить информацию о событиях внешнего мира и
реакциях организма и многократно вводить её в сферу сознания и поведения» [Розанов,БСЭ,1975]. СЭС
уточняет, что различают память «произвольную и непроизвольную, непосредственную и опосредство-
ванную, кратковременную и долговременную. Особые виды памяти: моторная (память-привычка), эмо-
циональная или аффективная (память “чувств”), образная и словесно-логическая» [СЭС,1982], стр. 972.
В электронной… энциклопедии On-Line по характеру проявления различают «образную, эмоциональ-
ную и словесно-логическую (только у человека). Физиологические и биохимические основы памяти пока
не ясны» [Память].
С.Роуз дает следующую характеристику истории развития представлений о человеческой памяти
как явлении: «Память с древнейших времен интригует философов. Каждая культура выдвигала для неё
собственную аналогию. У греков это были записи на восковых дощечках, в средние века такой аналогией
служили сложные гидравлические системы из труб и клапанов. В XVII веке, в эпоху зарождения совре-
менной западной науки, подходящими аналогами казались устройства с рычажками и шестеренками, в
XIX веке их место заняли электрические схемы, а во второй половине XX века на смену им пришел ком-
пьютер. Я утверждаю, что ни одна из этих аналогий не дает истинного представления о богатстве чело-
веческой памяти, понять которую можно, только зная биологию самого мозга, динамику структурных, хи-
мических и электрических взаимодействий между его молекулами и клетками, хотя память и несводима
“просто” к этим взаимодействиям» ([Rose,1992(1995)], стр. 14).
И.П.Ашмариным введено понятие биологической памяти, более общее, нежели понятие нейроло-
гической памяти: «Биологическую память можно определить как способность живых существ (или их
популяций), воспринимая воздействия извне, закреплять, сохранять и в последующем воспроизводить
вызываемые этими воздействиями изменения функционального состояния и структуры… Способность
эта может быть атрибутом индивидуального организма (нейрологическая, иммунологическая память)
или целой цепи поколений живых существ (генетическая память), или поколений клеток тканей высших
животных (эпигенетическая память)» [Ашмарин,1975].
Большинство упоминаний в литературных источниках о памяти биообъектов различного характера
относится, естественно, к организменной памяти [Бехтерева; Биофизика]. Относительно явления, кото-
рое можно называть «памятью» иных уровней интеграции живого, упоминаний существенно меньше.
Тем не менее, пишут о «химической» памяти [Митчелл,1959; Jantsch,1980], о «генетической» памяти
[Тарасов,1980,1981; Ратнер,2000], о «клеточной» памяти [База знаний по биологии…] и др.
Примеры: «Индивидуальные молекулы служат фундаментальными единицами принятия решений в
мозгу… Функция нейронов состоит в том, чтобы обеспечивать связь этих единиц между собой [Conrad M.
Molecular information structures in the brain // Journal of Neuroscience Research, 1974, V.2, pp.235-254]. В
данной статье поведение животных, в особенности научение и память, сводятся к поведению белков –
либо индивидуальных, либо собранных в сверхструктуры… Взаимодействие миллиардов таких молеку-
лярных событий, осуществляемое через надлежащие связи, приводит к сложным формам научения у
человека и животных [Fridrich P. Protein Structure: the primary substrate of memory // Neuroscience, 1990,
– 59 –
V.35, pp.1-7]» ([Rose,1992(1995)], стр. 217-218). «В популяциях, где отдельные особи различимы, где ка-
ждая особь наделена памятью, обладает своим характером и опытом и призвана играть свою особую
роль, применимость логистического уравнения или, более общо, простого аналога дарвиновских идей
становится весьма относительной» ([Пригожин,Стенгерс,1986], стр. 256). «Говоря о памяти, мы имеем
в виду систему, обеспечивающую запись (кодирование), хранение и передачу информации от одних по-
колений к другим» ([Моисеев,1987], стр. 84).
Во втором случае память ЦВМ рассматривают как «часть ЦВМ, предназначенную для записи,
хранения и выдачи информации, представленной в цифровом коде; совокупность взаимосвязанных за-
поминающих устройств, сумма емкостей которых составляет емкость памяти ЦВМ. По функциональным
признакам память ЦВМ обычно разделяют на основную (...), рабочую (...) и вспомогательную (...)»
([СЭС,1982], стр. 972). С позиций дальнейшего изложения особенно важно, что «память современных
ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправ-
данное удовлетворение противоречивых требований – большой емкости и высокого быстродействия. В
иерархию памяти ЭВМ обычно входят: внешняя память очень большой емкости... ещё одна ступень
внешней памяти, меньшей емкости и более высокого быстродействия... внутренняя, или оперативная,
память... сверхоперативная память... регистры... постоянная память... буферная память...» [Гусев,
Крайзмер,1975]. Современные «персональные ЭВМ имеют четыре иерархических уровня памяти: мик-
ропроцессорную память, регистровую КЭШ-память, основную память, внешнюю память» [Запоминаю-
щие…].
В [Ашмарин,1975] указывается, что, к сожалению, изучение биологической памяти как целого на-
талкивается на огромные трудности, связанные с междисциплинарным характером такого исследования
«внутри» биологии. Тем более это относится к попытке междисциплинарного рассмотрения понятия
память «вне» биологии – применительно к сложным системам наиболее общего характера, чаще всего
предпринимаемыми философами, психологами, литературоведами. Так, Э.Брода, описывая динамиче-
ские состояния в биосистеме, указывал: «Динамическому состоянию (которое выражается в постоянной
замене веществ, входящих в состав организма, новыми, подобными им в химическом отношении – стр.
399) должно быть приписано известное общебиологическое значение: оно, вероятно, способствовало
выживанию и размножению организмов в духе дарвиновского учения о происхождении видов. В чем же
состоит это значение? Если когда-нибудь эта проблема будет разрешена, можно будет поставить даль-
нейший вопрос о том, почему динамическое состояние у некоторых веществ, входящих в состав клеток,
выражено гораздо сильнее, чем у других. С точки зрения биологического приспособления нас не может
удивлять то, что, например, коллаген, выполняющий механические функции, питательное вещество ка-
зеин, предназначенное для “экспорта”, и, в особенности, ДНК, обеспечивающая генетическую непрерыв-
ность, в меньшей мере подвержены обновлению, чем белки сыворотки или печени, или РНК, которые в
процессе обмена веществ занимают ведущее положение» ([Брода,1959], стр. 402).
В свою очередь, А.И.Лисин пишет: «Процессы, как известно, застывают, кристаллизуются в струк-
турах. Соответственно ту информацию, которая воплощена в структурах, согласно Л.Бриллюэну, можно
назвать структурной, или связанной. Утратившая динамичность информация обретает “покой”: ей нет
нужды передаваться далее, она опять “уходит в тень” материальности, её обязанность теперь – хранить
качественную определенность данного объекта (в процессах жизни эта функция играет определяющую
роль в виде нервного субстрата и получает собственное наименование – память)» [Лисин,1999].
О.Е.Баксанский также отмечает, что «в процессе эволюции существует примат поведения над структу-
рой, то есть поведение чаще всего изменяется первым, а уже затем эволюционируют структуры, чтобы
облегчить и усовершенствовать это поведение» [Баксанский,2001]. Широко известна и более ранняя
формулировка А.М.Молчанова на ту же тему: «нынешняя структура есть следствие вчерашней кинети-
ки» [Молчанов,1967]. При этом, по мнению А.П.Назаретяна, «память – не пассивное фиксирование сле-
дов воздействий, а сложная операция по переносу переживаемого опыта в будущее» [Назаретян,2001].
Точка зрения Д.С.Лихачева: «Память активна. Она не оставляет человека равнодушным, бездеятель-
ным. Она владеет умом и сердцем человека... Память – преодоление времени, преодоление смерти. В
этом величайшее нравственное значение памяти. Совесть – это в основном память» [Лихачев,1985]. И
так далее, этот ряд можно продолжать и продолжать.
С позиций предлагаемой концепции различие характерных времен процессов в иерархии живого
интерпретируется как системная память (структур о прошлом приспособительном поведении). Други-
ми словами, наиболее адекватную интерпретацию понятия системной памяти возможно сделать на базе
анализа опыта разработки и применения механизмов обучения и самообучения поисковых оптимизаци-
онных алгоритмов с адаптацией, ряд параметров которых естественно трактуется как параметры про-
цессов запоминания, сохранения, забывания и «считывания» памяти (см., напр., [Растригин,1981]).
3.3.2.6. О биологических ритмах, или биологических циклах
«Биологические ритмы – периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера био-
логических процессов и явлений. Б.р. в той или иной форме присущи, по-видимому, всем живым орга-
низмам и отмечаются на всех уровнях организации – от внутриклеточных процессов до популяционных и
– 60 –
биосферных (…) Б.р. наследственно закреплены и являются важнейшими факторами естественного от-
бора и адаптации организмов. Б.р. могут возникать как реакция на периодические изменения среды (эк-
зогенные Б.р.), но чаще они генерируются самим организмом. В этом случае они возникают на основе
саморегулирующихся процессов с запаздывающей обратной связью (! – С.Г.). Внешние воздействия мо-
гут сдвигать фазу этих Б.р. и менять их амплитуду. Такие Б.р. называются эндогенными (…) В целом
природа ритмических процессов в биологических системах во многом не ясна, а знания об их меха-
низмах часто носят умозрительный характер (курсив мой – С.Г.)» [Биология,БЭС,1999], стр. 64-65.
Вывод, который делает БЭС «Биология», по-видимому, вполне оправдан. Для получения уверенно-
сти в этом достаточно обратиться к БСЭ, которая ещё несколько лет назад писала буквально следующее:
«Существуют 2 точки зрения на природу Б.р.: 1) Б.р. основаны на происходящих в организме строго пе-
риодических физико-химических процессах – «биологических часах». Изменения внешних условий слу-
жат сигналами времени, которые могут сдвигать фазы ритма. При постоянстве условий ритмичность
полностью спонтанна, что доказывается несовпадением циркадного ритма с колебаниями геофизиче-
ских факторов. 2) Организм воспринимает циклы проникающих геофизических факторов (геомагнитное
поле, космические лучи и т.д.). Собственная система измерения времени, если она имеется, играет
вспомогательную роль. Изменения освещения и температуры могут сдвигать фазу Б.р. по отношению к
геофизическому циклу. Под влиянием неёстественных для организма, но постоянных условий может
возникнуть регулярный сдвиг фазы Б.р.» [Чернышев,БСЭ,1970]. Но «объяснение» возникновения рит-
мов в организме наличием в нем неких «биологических часов» на самом деле объяснением не является,
т.к., выделяя в причине возникновения ритмов временной фактор, оно полностью игнорирует простран-
ственный (т.е. локализацию этих «часов») и, главное, собственно механизм их реализации (субстрат, ал-
горитмы функционирования и т.п.). Подобный подход сродни определению неизвестной переменной Х
через неизвестную же переменную Y : X = Y , не продвигающему нас в познании природы.
Аналогичным образом «объяснение» возникновения биологических ритмов Биосферы их «космиче-
ской природой» [Красногорская,Пархомов,1992] на самом деле объяснением также не является, т.к. вы-
деляет лишь (важный, но узкий!) аспект влияния Космоса на Биогеосферу (что очевидно), но никак не
механизм собственно генерации её ритмов во всей их иерархической соподчиненности.
И.Пригожин в свое время отметил: «Явления репродукции сообщают жизни ярко выраженный цик-
лический характер» [Пригожин,1959]. Для исследования проблемы жизни он в дальнейшем широко ис-
пользовал так называемую термодинамику необратимых явлений, пределы применимости которой чет-
ко определил: «Химическая эволюция живой или неживой системы, по-видимому, может быть определе-
на дифференциальными уравнениями, характеризующими её кинетику. Термодинамика необратимых
процессов исследует по возможности общие свойства этих уравнений, не высказывая специальных ги-
потез относительно структуры системы (курсив мой – С.Г.)» [там же]. То есть его подход также не
ориентирован на выявление структурных основ биоритмики, и нельзя надеяться на то, что это важное
само по себе научное направление даст результат и в данном аспекте.
Таким образом, на сегодняшний день обычно просто констатируют факт, что ритмика в биосисте-
мах существует, и, не задаваясь вопросом её генезиса, исследуют её всеми доступными способами. Так,
А.Б.Рубин пишет: «Во многих биологических системах наблюдаются периодические процессы: колеба-
ния концентраций промежуточных продуктов в гликолизе и фотосинтезе, колебания численности видов,
периодические биохимические реакции. Интерес к колебательным биологическим процессам особенно
возрос в связи с изучением "биологических часов", в основе которых лежит автоколебательная система
внутриклеточных биохимических реакций. Во всех этих случаях именно внутренние динамические свой-
ства системы, а не какие-либо внешние воздействия являются причиной колебательных изменений. Та-
кие системы называются автоколебательными» [Рубин,1998а,б] (см. также [Олейников,1987;
Шноль,1996; Атлас…,1998; Волкова,1998; Губин,Губин] и др.).
Но иногда реализуются и иные подходы. Например, Г.А.Заварзин обращает внимание как раз на ас-
пект возникновения цикличности, и привлекает при аргументации своей позиции относительно его объ-
яснения кибернетические соображения: «Без баланса противоположно направленных процессов биогео-
химическая система неизбежно пришла бы к стационарному состоянию за счет накопления продуктов…
органического углерода и кислорода. Отсюда следует принцип циклической организации процессов,
прослеживаемый на всех уровнях. Устойчивость системы обеспечивается цикличностью процессов в
ней. Частичная незамкнутость циклов ведет к сукцессии в её саморазрушающем сообщество смысле и
переходу в новое состояние. Сукцессия здесь понимается как экосистемное развитие под действием
внутренних сил по типу обратных связей (курсив мой – С.Г.)» ([Заварзин,2001а], стр. 163).
В заключение мне лишь остается отметить, что с позиций предлагаемой концепции так называемая
«роль колебательных процессов в механизмах адаптации биологических систем» (см., например, [Баев-
ский,Геллер,1974]) сводится просто к проявлению деятельности таких механизмов. Эти проявления
(или, по крайней мере, их существенная часть), интерпретируются как проявление рысканий в процессе
поискового приспособительного поведения системы живого в целом, и составляющих её биообъектов
различных уровней интеграции в частности. А также как проявление рысканий инициируемых ими от-
– 61 –
кликов – изменений целевых критериев и характеристик системной памяти соответствующих биообъек-
тов. И как следствие этого напрашивается вывод, что структурной основой биоритмики является именно
структурная основа механизма иерархической поисковой оптимизации живого. Ниже аргументация
этих положений будет рассмотрена более подробно.
3.3.2.7. Формальная постановка задачи управления сложным объектом
Рассмотрим классическую постановку задачи управления. Следуя Л.А.Растригину, под управлени-
ем понимается «процесс организации такого целенаправленного воздействия на объект, в результате
которого этот объект переводится в требуемое (целевое) состояние» ([Растригин,1981], стр. 14). Тогда
объект управления - «та часть окружающего нас мира, состояние которой нас интересует и на которую
можно целенаправленно воздействовать - управлять» [там же].
Объект погружен в среду, состояние которой X влияет на его состояние (выход) Y (рис. 3.3а). Та-
ким образом, объект представляется как преобразователь F 0 состояния среды в состояние объекта:
Y = F 0 ( X ) , где: F 0 - пока неизвестный оператор связи входа X и выхода Y объекта, характери-
зующий специфику его работы, а среда может быть представлена двойкой < X , Y > .
Среда




Среда
Y Y
X X
Объект F0 Объект F0



ДX ДY б) Блок-схема
а) Блок-схема объекта как
взаимодействия
преобразователя причины X в
субъекта и объекта
следствие Y
управления
(рис.1.1.1. из [Растригин,1981] ).
(рис.1.1.2. из
X' Субъект Y'
[Растригин,1981] ).

Рис. 3.1. Базисные блок-схемы структур, реализующих управление объектом.
«Говоря об управлении как о целенаправленном процессе, нельзя обойти того, чьи цели реализу-
ются в процессе управления. Для этого необходимо ввести понятие “субъекта”, который является источ-
ником целей, реализуемых управлением… под субъектом совершенно необязательно подразумевать
какую-то личность; это может быть группа людей, объединенная по какому-то признаку, и даже все че-
ловечество, если рассматривается управление глобальными объектами – такими, как окружающая сре-
да, космос и т.д. » ([Растригин,1981], стр. 14).
«Выделив» объект из среды, приходим к схеме рис. 3.3б. «Здесь Д x и Д y – система “датчиков” (его
рецепторы, сенсоры), с помощью которых субъект воспринимает среду и объект. Информация
< X ?, Y ? > образует “сенсорную среду” субъекта, т.е. ту часть среды < X , Y > , которую он способен
воспринять своими сенсорами. Удобно (хотя это и не соответствует действительности) считать, что
субъект всегда по поводу любого объекта формулирует свою цель (цели) Z * , реализация которой в
объекте приведет, по мнению субъекта, к удовлетворению его потребностей. Эта цель представляет со-
бой набор требований, предъявляемых субъектом к состоянию Y объекта. Будем обозначать выполне-
ние целевых требований Z * в объекте равенством Y = Z * , а невыполнение – неравенством Y ? Z *
(…) Для реализации управления необходимо создать канал управления U , с помощью которого можно
влиять на состояние объекта управления: Y = F ( X , U ) , где F – по-прежнему оператор работы объек-
та, но учитывающий наличие фактора управления U . Теперь можно создавать систему управления,
под которой будем понимать совокупность алгоритмов обработки информации и средств их реализации,
объединенных для достижения заданных целей управления в объекте. (Заметим, что система управле-
ния далеко не всегда воплощается “в металле”. Она может представлять собой систему правил, догово-
ров и обязательств, которые реализуются в процессе управления) (…)
Блок-схема системы управления показана на рис. 3.4а. Здесь Д x и Д y – датчики, измеряющие со-
стояние среды и объекта соответственно. Результаты измерений X ' = Д x ( X ) и Y ' = Д y (Y ) поступают
на управляющее устройство (УУ), которое вырабатывает команды управления U . Эти команды должны
быть обработаны исполнительными механизмами (ИМ) с тем, чтобы изменить состояние управляемого
входа U' объекта. Для функционирования управляющего устройства ему нужно сообщить цель Z * (к
чему следует стремиться в процессе управления), а также алгоритм ? управления – указание, как доби-

– 62 –
ваться поставленной цели, располагая информацией о состояниях среды, объекта и цели:
U = ? ( X ' , Y ' , Z *) . Как видно, управление связано прежде всего с целями {Z *} , которые поступают
извне в систему управления. Эти цели образует (генерирует) «субъект», который и является потребите-
лем будущей системы управления объектом. Субъект выступает в качестве заказчика и потребителя
создаваемой системы управления» ([там же], стр. 15-16).
E'


ЦФ

W
Объект
E O
V
E"
X Y X Y




Среда




Среда
Среда




Среда
Объект Объект1

U0 U0

ДX ИМ ДY ДX ИМ ДY

U U

УУ УУ
Xd Yd Xd Yd

? ?
Z* Z*

Алгоритм Цель Алгоритм Цель


а) Схема системы управления сложным объектом б) Предлагаемая схема системы
(рис. В2.1 из [Растригин,1980]) управления в супрасложной системе

Рис. 3.2. Схемы систем управления сложными объектами
Обозначения к рисункам: X – воздействие среды на объект; Y – состояние объекта (его выход);
Д x и Д y – датчики, с помощью которых измеряется состояние среды и объекта соответственно;
X d = Dx ( X ) ; Yd = Dy (Y ) , где Dx и Dy – операторы этих датчиков; U - управляющее воздействие, вы-
рабатываемое устройством управления УУ ; U 0 – управляемые (исполнительным механизмом ИМ )
входы объекта; E – ненаблюдаемое возмущение.
******************************************************************************************
Такова классическая постановка проблемы управления в её теории (т.е. в технической кибернетике).
3.3.2.8. О проблеме управления в системах «достаточно высокой» сложности
Необходимо констатировать, что понятие сложности принято рассматривать как первичное и (по-
видимому) интуитивно ясное. По крайней мере, ни БСЭ, ни СЭС, ни «Философская энциклопедия» не
содержат статей, раскрывающих смысл этого понятия как такового. Если же обратиться к представлен-
ному в БСЭ определению сложной системы («Сложная система, составной объект, части которого
можно рассматривать как системы, закономерно объединённые в единое целое в соответствии с опре-
деленными принципами или связанные между собой заданными отношениями» [Бусленко,БСЭ,1976]),
то придется признать, что в настоящее время оно не может считаться вполне информативным. Цитиро-
ванное выше (см. пункт 3.1.1) определение системы также носит слишком общий характер.
Следовательно, представляется актуальным уточнить это понятие, по крайней мере, применительно
к сложности объекта управления. В современной классической теории управления весьма подробно
разработаны вопросы управления простыми объектами, и достаточно хорошо – объектами средней
сложности. В фундаментальном труде Л.А.Растригина [Растригин,1980] для «интуитивно понятного»
термина «сложный объект управления» отмечаются такие его черты (но не формальные признаки), как:
а) отсутствие математического описания при наличии необходимости в нем,
б) стохастичность поведения,
в) «нетерпимость» к управлению,
– 63 –
г) нестационарность,
д) невоспроизводимость экспериментов.
При этом он указывает, что свойство «нетерпимости» к управлению особенно наглядно «проявляется в
активных объектах, содержащих в себе людей или их коллективы, ... здесь трудно рассчитывать на то,
что собственные цели такого сложного объекта совпадут с целями управления» ([там же], стр. 19).
И это действительно так. Более того, активное поисковое поведение людей в рамках той или иной
системы естественно приводит к интерпретации поведения такой системы как стохастичного, неста-
ционарного, невоспроизводимого. Но следует добавить, что и активное поисковое поведение и биообъ-
ектов любого типа и уровня интеграции весьма часто приводит к таким же последствиям. Таким обра-
зом, возникает задача уточнения существа «сложного объекта управления» и конкретизации его модель-
ного представления.
Рассмотрим ещё раз общую схему системы управления сложным объектом согласно [Растри-
гин,1980] (рис. 3.4а). С позиций поставленной нами задачи наиболее интересной характеристикой такой
схемы представляется «ненаблюдаемое возмущение E , под которым подразумеваются все ненаблю-
даемые внешние и внутренние факторы объекта, влияющие на его состояние Y , т.е.
Y = F ( X ,U 0 , E ) … Относительно входа E могут выдвигаться лишь определенные предположения, но
непосредственно этот вход не измеряется. Вход E образуют, прежде всего, неизмеряемые параметры
среды (например, температура внешней среды при автоматическом управлении температурой камеры
холодильника) и всякого рода случайные изменения характеристик самого объекта (например, дрейф
его характеристик)» ([там же], стр.15). С моей точки зрения, именно эта характеристика E может вы-
ступить «мостиком» для сопряжения предлагаемых новых представлений о внутренних управляющих
(оптимизационных) механизмах систем «достаточно высокой» сложности с существующими.
Как уже указывалось выше, в разделе 2, основная идея предлагаемого подхода состоит в рассмот-
рении адаптивного (и эволюционного) поведения всех систем «достаточно высокой» сложности в
терминах поведения иерархического рандомизированного механизма адаптивной поисковой оптимиза-
ции иерархической совокупности целевых критериев (энергетического характера). Проиллюстрирую
эту идею с помощью рисунка 3.4б [Гринченко,2000]. Теперь структура «сложного объекта управления»,
ранее рассматриваемого как пассивный, но, тем не менее, обладающий свойствами a)?д) (см. выше), со-
ставляет триаду: «Объект1»+«Блок вычисления целевой функции ( ЦФ )»+«Оптимизатор ( О )». Оптими-
затор перманентно изменяет переходную функцию F «Объекта1», блок ЦФ отслеживает (V ) и вычис-
ляет (W ) критерий оптимизации (например, соотношение текущих энергических затрат в «Объекте1»).
Таким образом, ненаблюдаемое возмущение E расчленяется на две составляющие: все так же не-
измеряемые параметры среды Е ? и изменения характеристик самого объекта Е ?? (как это, в частности, и
отмечает Л.А.Растригин). Но последние уже не просто «случайные»: они являются выходом активного
механизма оптимизации. Это хорошо моделирует алгоритм случайного поиска, который, помимо слу-
чайной, необходимо содержат и существенную регулярную компоненту. Каналы V и W увязывают
данную триаду в контур поисковой оптимизации энергетических характеристик соответствующей сис-
темы. В результате мы имеем при любой попытке управления объектом «достаточно высокой» слож-
ности два (вообще говоря, разнонаправленных) управляющих процесса, реализуемых, с одной стороны,
контуром внешнего регулирования «Объект»-«УУ », а с другой стороны – имманентно встроенным в
«Объект» внутренним контуром поисковой оптимизации его состояния «Объект1»-« ЦФ »-« О ». Это и
обуславливает плохо предсказуемое поведение систем «достаточно высокой» сложности, которое ино-
гда называют «антиинтуитивным» (подробнее см. ниже, в подразделе 9.8).
3.3.2.8.1. Проблема идентификации и супрасистемы
Термин «идентификация» широко применяется в самых различных областях науки и практики: в
психологии и социологии, в криминалистике, в математике и технике, в химии и др. БСЭ дает следую-
щее его определение: «Идентификация, признание тождественности, отождествление объектов, опо-
знание (…) И. устанавливает соответствие распознаваемого предмета своему образу – предмету, назы-
ваемому идентификатором. Идентификаторы, как правило, являются знаками взаимосоответствующих
предметов; идентичные предметы считаются равнозначными, то есть имеющими одинаковый смысл и
значение» [БСЭ,т.10,1972,С.39]. То есть, в соответствии с данным определением, ещё до начала собст-
венно процедуры идентификации должен быть выявлен (постулирован) идентификатор как базисный
элемент этой процедуры.
В рамках существующей парадигмы процессов познания природы идентификацию рассматривают
как процесс синтеза познавательных моделей. Их специфика «отражается в своеобразии причинно-
следственных связей каждого объекта или явления, которые удобно представить в виде некоторого
“преобразователя” причины в следствие» ([Растригин,Маджаров,1977], стр. 7). Ответ на вопрос: что
– 64 –
называть объектом идентификации? – дают в виде: «его удобно представлять в виде многополюсника,
X – наблюдаемые входы объекта Y = F0 ( X , E ) , E – его ненаблюдаемые входы, Y – наблюдае-
где
мые выходы объекта» ([там же], стр. 15). При этом задачу идентификации рассматривают как опреде-
ление конкретного вида оператора объекта F0 . Подобный подход продемонстрировал и продолжает де-
монстрировать свою эффективность для самых различных приложений.
Но, к сожалению, упоминаемое выше «удобство представления» имеет место только при изучении
сравнительно простых объектов, для которых причинно-следственная зависимость выходов от входов
очевидна и легко выявляема. И оно сразу же теряет свою эффективность при переходе к изучению сис-
темных объектов, сложность которых превышает некоторую грань, а причинно-следственные связи ба-
зисных процессов не могут быть выявлены – то есть для систем «достаточно высокой» сложности,
приспособительное поведение которых систем следует рассматривать в терминах поведения соответст-
вующих элементов имманентно присущего им иерархического механизма поисковой оптимизации. Сле-
довательно, в качестве идентификатора таких систем должна выступать уже существенно более разви-
тая структура, чем многополюсник, а именно – иерархический оптимизационный механизм. Поскольку
основные процессы в нем – генерация поисковой активности и выработка целевого критерия – образуют
контур иерархической оптимизации, становится понятно, почему классический причинно-следственный
подход здесь неприменим. Ведь в любом замкнутом контуре причины и следствия процесса в целом вы-
делить невозможно – притом, что каждый отдельный «отрезок» такого контура вполне можно тракто-
вать как реализующий ту или иную причинно-следственную связь.
Таким образом, основная идея предлагаемого подхода к идентификации систем «достаточно высо-
кой» сложности состоит в трактовке их идентификатора именно как структуры, существенно более
сложной, чем функциональный преобразователь F0 – т.е. как иерархического оптимизационного меха-
низма. А это влечет за собой необходимость пересмотра всей парадигмы процессов познания природы, и
в том числе – и идентификации. При этом наиболее общее энциклопедическое определение этой проце-
дуры не нарушается, конкретизации подвергаются лишь «знаки взаимосоответствующих предметов».
Другое дело, что подобная, достаточно кардинальная смена «знака» влечет за собой весьма существен-
ный пересмотр всей дальнейшей методологии её проведения, в настоящее время ориентированной толь-
ко на восстановление вида оператора объекта F0 . Следует же развить специальный формальный аппа-
рат, позволяющий параметризовать структуру «каркаса» таких систем.
3.3.3. Информатика
Существует большое число определений термина “информатика” (в работах [Кибернетика…,1986;

стр. 1
(всего 4)

СОДЕРЖАНИЕ

>>