бластях естественнонаучного, технического и социального познания. При этом концепция самоорганизации реализует исследовательскую установку на выявление внутренних факторов развития, которые позволяют показать доминирующую роль внутренних противоречий, находящихся в соответствии с системой внешних закономерностей. Иначе говоря, подобное понимание самоорганизации раскрывает внутренние механизмы и внутренние причины самодвижения тех форм материи, к которым принадлежат самоорганизующиеся системы. Как бы качественно ни различались такого рода системные объекты, они обладают общими характеристиками самодвижения, которые выражены в принципах самоорганизации. В этом отношении самоорганизация представляет собой высшую форму развития динамических систем и может рассматриваться как одно из специфических проявлений самодвижения материи [22].

Понятие самоорганизации в отличие от понятия организации выражает диалектический аспект последней, включая в себя в основном те организации, которые воплощены в сложных саморазвивающихся (относительно автономных) системах. В общем случае под самоорганизацией понимается способность системы к стабилизации некоторых параметров посредством направленного упорядочения ее структурных и функциональных отношений с тем, чтобы противостоять энтропийным факторам среды. Процессы самоорганизации характеризуются при этом возрастанием упорядоченности системы, энергоинформационным взаимодействием со средой и процессами самоуправления. Исходя из необходимости взаимодействия системы с окружающей средой и приняв тезис о том, что наличие подходящего окружения есть необходимое условие самоорганизации, важно раскрыть определяющую роль внутренних факторов системы в организации своего поведения. Именно такой, диалектический подход к пониманию самоорганизации представляет наибольший интерес.

Кибернетика, по-новому поставив проблему самоорганизации, внесла важный вклад в решение вопроса о том, "каким образом связывается материя, якобы не ощущающая вовсе, с материей, из тех же атомов (или электронов) составленной и в то же время обладающей ясно выраженной способностью ощущения" [23]. Результаты кибернетики подтверждают выдвинутую В. И. Лениным гипотезу о генезисе психического в процессе эволюции материи. Плодотворность ленинской идеи об отражении как общем свойстве материи проявляется в том, что она дает ключ к теоретическому осмыслению моделирования особенностей высших форм самоорганизующейся материи на качественно ином субстрате.

98


Идеи современной кибернетики позволяют детально анализировать и облекать в конкретную форму философские принципы активности. Концепция активности кибернетических систем основывается на диалектических принципах решения проблемы источника развития. Признание активности свойством развивающейся материи помогает глубже понять законы материального мира и, в частности, переход от неживой материи к живой. Анализ самоорганизующей активности кибернетических систем открывает новый аспект общей концепции активности. Благодаря обратным связям возможности реализации активности резко возрастают; обеспечивается избирательность взаимодействия, обусловливающая устойчивость систем и приводящая их к упорядоченному состоянию.

Самоорганизующую активность кибернетических систем не следует отождествлять со способностью к гомеостатическим формам стабилизации в ответ на воздействия внешней среды. Самоорганизующая активность, будучи одним из факторов прогрессивного развития (саморазвития), базируется на оптимальном сочетании стабилизирующих форм самоорганизации (с преобладанием отрицательных обратных связей) с целенаправленной трансформацией систем (на основе положительной обратной связи). Поэтому такая активность выступает как необходимое и существенное внутреннее свойство самоуправляемой и саморегулируемой системы, проявляющееся не только в ее относительной самостоятельности, независимо от изменения внешних условий, но и в преодолении возмущающих воздействий среды и в подчинении последней своим внутренним целям.

Проблема активности переплетается с проблемой внутренней целесообразности (целенаправленности) больших систем. Ее решение предполагает знание внутренних механизмов технической и биологической целесообразности, а также не в меньшей мере целесообразности, присущей общественным системам. Природа активности и целенаправленности кибернетических систем - в их внутренней организованности. Важнейшим фактором целенаправленного поведения таких систем является надежность структурно-информационных отношений, позволяющая системе в целом функционировать безотказно, соблюдать правило достоверности информации в процессах приема, переработки и накопления, что, в свою очередь, служит необходимым условием эффективного решения стоящих перед системой задач.

В теории самоорганизующихся систем важное значение имеет понятие сложности. Для того, чтобы система приобрела способность к самоорганизации, самообучению, самовоспроизведению, необходим некоторый критический уровень сложности. Отсюда следует, что понятие сложности способно выражать не только количественные, но и качественные особенности систем.

При исследовании самоорганизации необходимы вероятностные представления, которые являются исходными, базисными в кибернетике. Основные идеи в теории автоматов были выдвинуты

99

и обоснованы исходя из принципов вероятностной логики. Необходимость статистического подхода в теории автоматов вытекает, например, из того факта, что практически не может быть абсолютно надежного автомата [24]. В системах высокоорганизованных (биологических, социальных) оптимальное соотношение однозначно детерминированных и вероятностных процессов находит воплощение в сочетании (единстве) централизованного управления и самоуправления частей, единстве иерархичности и автономности. Важно отметить недостаточность схемного принципа при объяснении функциональных структур мозга. Для мозга характерно сочетание упорядоченности (на уровне поведения) с определенным (функциональным) беспорядком при общей инвариантности структуры. Статистическая организация - существенный элемент самоорганизации функциональных структур мозга. Более того, это характерное свойство любой самоорганизующейся системы.

Широкое использование понятия самоорганизации в современной науке и философской методологии предполагает ответ на вопрос, какой категорией оно является - общенаучной или философской. В более общем плане возникает проблема общенаучных понятий, критериев их принадлежности к разным уровням научной методологии [25]. Понятие самоорганизации вследствие формализации в логико-математических теориях получает применение, например, как в молекулярной, так и в эволюционной биологии. С ним в биологию входят те методы, которые были развиты в формализованных теориях самоорганизации. Правда, последние обычно претерпевают необходимую модификацию. Кроме того, принцип самоорганизации, приобретя глубокое общенаучное содержание в частных теориях и конкретных науках, оказывается родственным философскому принципу самодвижения, саморазвития применительно к высшим уровням организации материи.

Итак, принцип (понятие) самоорганизации конкретизирует, уточняет на определенных уровнях методологии - логико-математическом, техническом, теоретико-биологическом и социологическом - принцип самодвижения и саморазвития материи в его диалектико-материалистической концепции. Отсюда следует не только научно-методологическое значение понятия самоорганизации в различных областях естествознания и техники, но и его философский смысл. Последний содержится, в частности, в понятии "самоорганизующаяся система", которое характеризует вполне определенный класс объектов, представляющих интерес на разных уровнях познания и практики. Философский смысл общенаучного понятия "самоорганизующаяся система" определяется его связью с диалектическим принципом саморазвития и системно-кибернетическим подходом, оказывающим значительное влияние на формирование научной картины мира. Кибернетика сближает сложившиеся области научного познания и делает возможной связь между учеными различных специальностей.

100

Диалектический подход к кибернетической проблематике самоорганизующихся систем необходим в философском рассмотрении проблемы искусственного интеллекта, которая является одной из центральных в кибернетике.











§ 2. Самоорганизация биологических систем (кибернетический подход)

Выдвинутая диалектическим материализмом идея соединения, совмещения принципа развития с принципом единства мира получает воплощение в интегративных концепциях современной науки. Возникновение таких необычных с классической точки зрения новых научных дисциплин, как молекулярная биология, экология, генетика, биофизика, синергетика, кибернетика, выражающих стиль мышления науки XX в., ставит целый ряд философско-методологических проблем. В общем виде эти проблемы связаны с обоснованием методологического единства структуры науки, осознание которого облегчает ее развитие. Процессы математизации, кибернетизации и физикализации научного знания побуждают к исследованию природы научных теорий, к анализу путей и способов, с помощью которых наука преодолевает силу традиций как естественнонаучных, так и философских. Представляется, например, конструктивным распространение методов и идей более развитых наук о "низшем" на область менее развитых наук о "высшем". В этом процессе междисциплинарного обмена информацией "науки более развитые, описывающие относительно простые объекты, могут существенно влиять на науки, исследующие явления более сложной природы. Эта всеобщая закономерность познания проявляется в современную эпоху в процессе воздействия математики, кибернетики, физики и химии на биологию" [26].





Развитие биофизики и кибернетики детерминируется насущными задачами познания все более тонких и глубоких физических, кибернетических и биологических структур. Жизнь как совокупность веществ и функций определяет постановку биологических и физико-кибернетических задач. Необходимым становится физическое и кибернетическое исследование таких биологических процессов, как отбор и эволюция. Физика и кибернетика выступают в единстве при изучении структур и законов эволюции живого. Кибернетика и теория информации дают возможность строгого физико-математического анализа явлений жизни. Однако кибернетическим подходом, рассматривающим биологические организации на уровне кибернетических структур, проблема познания живого, конечно, не исчерпывается. Для изучения

101

сущности жизни наряду с кибернетикой и молекулярной биологией необходимы молекулярная биофизика, биофизика клетки и биофизика сложных систем. "Задачи биофизики состоят в познании явлений жизни, основанном на общих принципах физики, в изучении атомно-молекулярной структуры вещества" [27]. Проблема молекулярной биофизики в отличие от кибернетики - в нахождении конкретных молекулярных механизмов накопления, кодирования, передачи, перекодирования биологической информации, природы шумов, разрушающих эту информацию, регуляторных механизмов, обратной связи. Роль кибернетики является ведущей в изучении природы регуляторных процессов, организации и информации в аспекте молекуляторной физики и физической химии. Иначе говоря, молекулярная биофизика не противостоит таким наукам, как биокибернетика и термодинамика, а объединяется с ними.

Взаимодействие и взаимопроникновение наук физико-биолого-кибернетического направления важно в концептуальном отношении: оно позволяет вырабатывать научные стратегии большого методологического значения. Объединение концепции эволюции с концепцией структуры, выражая диалектическую природу научного познания, формирует вместе с тем понятийный аппарат, адекватный новым проблемам познания сущности жизни. Одной из таких проблем, выдвинутых на передний план бурно развивающейся биологической наукой, становится проблема самоорганизации живого как в смысле возникновения жизни, так и на уровне формирования структурных элементов современных живых систем [28].

Проблема самоорганизации была поставлена основоположниками кибернетики; идеи самоорганизации в различных вариантах впервые получили обоснование в работах Н. Винера, Дж. Неймана, Г. Паска, Р. Эшби, Ст. Бира. Н. Винер придавал большое значение разработке этой проблемы [29], понимая под самоорганизацией процесс втягивания в синхронизм, образования единого ритма работы многочисленных и разрозненных до этого элементов системы. Такой подход к самоорганизации как к достаточно специфическому принципу функционирования различных по природе систем открывает возможности его биофизического истолкования.

В современных теориях происхождения жизни концепция самоорганизации занимает важное место. Как пишут С. Фокс и К. Дозе, снабдив свою работу историческим обзором развития идей самоорганизации, "приблизительно с 1960 г. наступила новая эра в исследовании проблемы возникновения жизни. Исключительно возрос интерес к процессам самоорганизации, или самосборки, макромолекул, образующих микросистемы" [30]. Понятие самосборки рассматривается как понятие, служащее краеугольным камнем происхождения жизни. Показано, что эволюция шла и продолжает идти по пути самоупорядочения при образовании

102

макромолекул, самосборки этих молекул и самовоспроизведения собранной микросистемы. Все эти процессы теоретически не укладываются в рамки случайных явлений.

Самоорганизация, таким образом, представляет собой проблему для биофизики, кибернетики и молекулярной биологии. Ее концептуальное оформление позволяет соотнести принципы и понятия данных наук с их предметом и методом. По замечанию М. Бунге, "подобная контекстуальность, или относительность статуса основных идей, несомненно, желательна, поскольку открывает новые возможности для поиска все более плодотворных и глубоких идей, все более содержательных понятий и постулатов, из которых в свою очередь могут быть выведены понятия, бывшие первичными ранее" [31].

Современное естествознание в основном базируется на теории абиогенного происхождения жизни, впервые развитой А.И.Опариным (1924 г.). Согласно этой теории, информационные макромолекулы типа нуклеиновых кислот и белков могли возникать из сравнительно простых органических соединений, образовавшихся на Земле в условиях ее первичной восстановительной атмосферы. Успешный синтез важных для жизни биохимических соединений в условиях, имитирующих существовавшие ранее на Земле, подтверждает эту теорию. Характерным является следующее положение А. И. Опарина: "...Сейчас все более и более становится очевидным, что нельзя (как это было еще недавно) рассматривать возникновение жизни как какое-то внезапное, изолированное явление, как какую-то счастливую случайность. Оно представляет собой неотъемлемую составную часть общего закономерно протекающего процесса развития Вселенной" [32].

В прошлом при рассмотрении этой проблемы обычно предполагалось, что возникновение жизни - редкое и странное явление. Оно связывалось со специфическим переходом от углеродистых соединений к аминокислоте, от нее - к белку, а затем путем естественного отбора и эволюции - к разумным существам.

Принципы кибернетики позволяют подойти к этой проблеме иначе. Теоретическое доказательство того факта, что самостоятельное развитие вероятно для машин, что кибернетика развития - жизнеспособная область, дает возможность отвлечься от строгой специфичности явлений возникновения жизни. Наиболее решительно эту точку зрения выразил У. Р. Эшби. "Я утверждаю, - писал он, - что... поиски специфических условий совершенно ошибочны. Справедливо как раз обратное - каждая динамическая система дает начало своей собственной форме разумной жизни и является в этом смысле самоорганизующейся..." [33]. До недавнего времени не было опыта обращения с системами средней сложности. Современные вычислительные машины, будучи сложными системами, способствуют пониманию процессов возникновения жизни, так как в них складываются несколько более простые варианты тех же явлений.

103

Такой подход позволяет, по крайней мере, ввести кибернетические принципы самоорганизации в изучение пограничных между физикой и биологией вопросов. Поскольку кибернетика занимается системами на уровне их организации, то здесь, говоря методологически, она выступает как физика биологии. В аспекте кибернетики биологические процессы с их целесообразностью могут быть объяснены исходя из физических законов. Именно Н. Винер впервые определил информацию как новую физическую переменную [34].

В рамках молекулярной биофизики стало возможным акцентировать внимание на проблеме моделирования добиологической эволюции макромолекул. Несомненный интерес представляет теория М. Эйгена, в которой предложена концепция самоорганизации и феноменологически рассмотрены биологические процессы отбора и эволюции на основе неравновесной термодинамики и теории информации. М. Эйген показал, что для решения проблемы взаимоотношений между причиной и следствием в биологии "необходима теория самоорганизации, которую можно было бы применить к молекулярным системам, или, точнее, к некоторым особым молекулярным системам, находящимся в среде с определенными свойствами" [35]. Принципиальным в теории М. Эйгена является вывод, согласно которому для биологии важна ценность информации, а не ее количество. Информация, накопленная в процессе эволюции, - это "оцененная" информация, и число битов мало что говорит о ее функциональном значении. Поэтому нужна новая переменная, которая характеризовала бы уровень эволюции, - "ценность".

Комплементарность информации и энтропии ясно показывает ограниченную применимость классической теории информации к проблемам эволюции [36]. Для понимания процессов эволюции нужно знать не количество информации, а программу биологического развития, заложенную в генах, и способ ее реализации. Значит, встает вопрос о содержании информации, о ее ценности для развития. Информация возникает или приобретает ценность посредством отбора.

Самоорганизация зависит от определенных химических предпосылок, а также от специальных условий среды; то есть самоорганизация - это не "просто" свойство материи. По словам Ф. Энгельса, "...жизнь должна была возникнуть химическим путем" [37]. Предбиологическая фаза - это химия. В работе М. Эйгена показано, что наличие каталитических функций в сочетании с различными механизмами обратной связи, придающее системе способность к автокаталитическому росту, выступает одним из решающих предпосылок самоорганизации. Однако "автокаталитический рост" не может происходить в системе, которая находится в равновесии или вблизи равновесия. Это приводит к вопросу о том, какие условия среды необходимы для самоорганизации. Отбор и эволюция не могут происходить в равновесных или

104

почти равновесных системах даже при наличии для этого нужных веществ. В системах, находящихся вблизи равновесия, автокатализ не будет приводить к росту, так как каталитическое ускорение в равной степени сказывается и на прямой и на обратной реакциях. Вместе с тем вблизи стационарного состояния могут возникать колебания. Существование таких нестабильностей и служит предпосылкой для селективного роста и эволюции.

Кроме того, самоорганизация и дальнейшая эволюция функционального поведения должны начинаться на уровне самовоспроизводящегося молекулярного кода [38]. Носителями его являются нуклеиновые кислоты и белки. Реальный гиперцикл, построенный из нуклеиновых кислот и синтезируемых с их участием белков-ферментов, обеспечивает отбор макромолекул с объемом информации, достаточным и необходимым для возникновения живой системы. Тем самым раскрывается физический смысл генетического кода. По замечанию Г. Патти, "живое отличается от неживого своей способностью обеспечивать большую надежность процессов хранения и передачи наследственной информации на молекулярном уровне по сравнению с любой термодинамической или классической системой" [39]. Нелинейные системы обладают всеми свойствами, необходимыми для начала самоорганизации, и допускают дальнейшую эволюцию до уровня, когда система может выйти за рамки специальных условий, требуем