Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.
Скачать (прямая ссылка):
"стрелы времени" (космологическая, термодинамическая, электромагнитная и
связанная с обработкой сигналов) указывают в одном и том же направлении -
направлении возрастающей со временем дифференциации и возникновения
познающих систем, способных моделировать не только внешнюю окружающую
среду, но и воспроизводить (хотя и не полностью) части самих себя!
1.3. Некоторые предварительные определения сложности и организации
1.3.1. Сложность
Система может быть сложной либо на структурном, либо на функциональном
уровне. Структурная сложность возрастает с увеличением числа
взаимодействующих субъединиц, процента взаимосвязей между ними, попарных
или более сложных, и с изменением плотности вероятности интенсивности
взаимодействия между отдельными субъединицами.
На функциональном уровне сложность возрастает с увеличением минимальной
длины (самого сжатого) алгоритма, пользуясь которым мы можем полностью
восстановить поведение системы. В этом смысле, как мы убедимся в
дальнейшем, функциональная сложность системы увеличивается с длиной ее
"филогенетического хвоста", а именно ее эволюционной истории, отмеченной
дискретной последовательностью эпизодов бифуркации. Таким образом, в
указанном смысле вирус или апельсин
Введение
17
представляют с функциональной точки зрения более сложную систему, чем
большая звезда, так как для понимания, как функционирует каждый из них,
вам в качестве необходимого условия требуется существование сверхновой.
1.3.2. Организация
Познающее устройство, способное сжимать и моделировать некоторое
физическое явление, обладает более или менее высокой степенью
самоорганизации.
В общем случае самоорганизацию принято связывать с спонтанным
возникновением дальней пространственной и/или временной когерентности
среди переменных (организованной) системы. Однако сама система может быть
совершенно "непричастна" к такой самоорганизации, т. е. может либо не
использовать ее в дальнейшем, либо не знать, как ее использовать, либо не
знать, что она знает, как ее использовать... Дело в том, что
самоорганизующаяся система обретает способность к познанию, или
становится когнитивной, только при достижении некоторого минимального
числа (а именно двух) иерархических уровней (это означает, что взаимно
однозначные отображения не порождают когнитивной способности).
Непременным условием возникновения самоорганизующейся когнитивной системы
является способность этой самоорганизующейся системы реплицировать другую
систему (в том числе1) себя или свои части). В свою очередь такая
способность к саморепликации служит верным признаком того, что система
знает, как сжимать информацию и моделировать. Приведем несколько
примеров. Некоторые химические реакции представляют собой
самоорганизующиеся, но не когнитивные динамические системы. С другой
стороны, геном любого биологического организма заведомо является
(простейшей) когнитивной системой, так как через транскрипцию и
трансляцию (процесс, затрагивающий два иерархических уровня - уровень
нуклеиновых кислот и уровень полипептидов) он моделирует и в конце концов
репродуцирует себя. Таким образом, ясно, что когнитивная активность
эффективна при сжатии сложности другой системы (в том числе
!) Иногда утверждают, что самоорганизующаяся система не может полностью
моделировать себя, так как это могло бы привести к нескончаемой
неконвергирующей тавтологии. Для высших когнитивных функций это
утверждение остается неразрешимым. Для генетической саморепликации выход
из тавтологии осуществляется путем спонтанного развертывания полипептид-
ных цепей и возникающего в результате этого образования стереоспецифи-
ческих белков.
Такой процесс нарушения симметрии порождает новую информацию в системе и
ликвидирует тавтологию.
18
Глава 1
и собственных подсистем) посредством образования коллективных свойств
(кросс-корреляций или статистических кросс-моментов), в результате
которого происходит резкое уменьшение первоначального числа степеней
свободы наблюдаемой системы. Как мы увидим в дальнейшем, существует и
другая альтернатива: аттрактор, действующий на любую точку области своего
притяжения (множества начальных условий), фактически делает то же самое.
Резюмируя, мы можем утверждать, что связь играет существенную роль при
запуске процесса возникновения новых пространственно-временных структур
через последовательность неустойчивостей, порождающих бифуркации, которые
приводят к нарушенной симметрии и в дальнейшем - к созданию и поддержанию
в динамических системах сложных аттракторов, которые сжимают эти
структуры. Но начнем с самого начала.
2
Предварительные сведения из нелинейной динамики и статистической физики
2.1. Симметрии и законы сохранения
Что именно мы имеем в виду, когда говорим о "законах физики"? Физика -
наука эмпирическая. Люди производят большой объем наблюдений некоторого
явления и затем пытаются "теоретизировать" по поводу его, а именно
сжимать строки наблюдения в простую по существу и краткую аналитическую
