Информация как основа жизни - В. Корогодин

Очевидно, что в случае р < 1 целенаправленное действие, начавшись, не сможет завершиться. В случае р = 1 оно может осуществиться лишь один раз. Только в случае р›› 1 среда обитания будет успешно "разрабатываться" информационными системами, все более "засоряющими" ее при этом побочными продуктами своей деятельности. В какой мере среда обитания сможет "справляться" с этим засорением, будет определяться четвертой ее характеристикой – ее кондиционирующей мощностью. Наконец, пятая характеристика – объем среды обитания – будет определять, какое предельное количество информационных систем она сможет "вместить в себя" без ущерба для их дееспособности. Очевидно, что объем среды обитания определяется как ее собственными параметрами, так и параметрами "жизненного пространства", требующегося для нормальной работы одной информационной системы.

К этим характеристикам надо добавить еще одну, интегральную характеристику среды обитания, которую можно назвать ее надежностью. Это – способность сохранять значения своих параметров при постоянном давлении различных деформирующих факторов, в нашем случае – продолжающемся потреблении ресурсов и поступлении побочных продуктов w. Ввиду особой важности этого параметра, т. е. надежности, рассмотрим его более внимательно.

Независимо от того, циклической или непрерывной, постоянной или изменяющейся во времени будет деятельность оператора Q1, попавшего в данную среду обитания, эта деятельность неизбежно будет сопровождаться потреблением ресурсов R - источников энергии и субстрата окружающей среды 5 и поступлением в нее w побочных продуктов или "отходов производства" в виде тепла, различных химических соединений и пр. Для упрощения ситуации положим, что осуществление события цели Z само по себе никак не влияет на среду обитания. Тогда можно записать (18):

где i = 0, 1, ... п есть номер очередного цикла работы оператора или время, прошедшее от начала его функционирования. Из этого следует, что для того, чтобы среда обитания оставалась пригодной для существования в ней данного оператора (или его копий), она должна постоянно поставлять ресурсы R и справляться с побочным продуктом w независимо от величины i, так чтобы Si ≈ S0

Заметим, что R и w не являются независимыми переменными. Ведь как Z, так и w образуются из исходных ресурсов R, так что можно ввести параметр (19)

где rz + rw = r, а величина а может быть названа "коэффициентом полезного использования ресурсов". Так как w всегда сопутствуют Z, то а всегда и неизменно меньше единицы (0 < а< 1).

Нетрудно видеть, что а – очень важная, фундаментальнейшая характеристика любого целенаправленного действия: чем меньше а, тем большая доля ресурсов R "идет в отход", засоряя среду обитания: w = fR (1 - а).

Ресурсы R, по отношению к содержащей их среде, могут быть, вообще говоря, двух типов – невозобновляемыми и возобновляемыми. Мы будем рассматривать возобновляемые ресурсы, как наиболее общий случай. Тогда способность среды обитания производить тот субстрат и те источники энергии, которые слагают ресурсы R, будем называть продуктивностью этой среды. В случае, когда продуктивность (реальная или потенциальная) полностью компенсирует расход ресурсов в ходе функционирования информационных систем, такие ресурсы можно условно считать неисчерпаемыми. Если же продуктивность существенно ниже скорости потребления ресурсов, то практически мы будем иметь дело с невозобновляемыми ресурсами.

В обоих случаях, однако, характер ресурсов не будет влиять на скорость поступления в среду обитания побочных продуктов w, определяемую лишь "ресурсоемкостью" целенаправленного действия, величиной w и собственным временем данной информационной системы. Накоплению в среде побочного продукта или загрязнений противостоит кондиционирующая мощность этой среды, или ее способность разбавлять, захоранивать, разрушать, нейтрализовывать или утилизировать компоненты побочного продукта. Поэтому реальное загрязнение среды побочными продуктами определяется разностью между скоростью их поступления и скоростью кондиционирования (или самоочистки) среды обитания. Очевидно, что только в том случае, когда кондиционирующая мощность превышает скорость накопления побочных продуктов, среда практически не подвергается их действию.

Надежностью среды обитания будем называть ее способность сохранять характеристические значения продуктивности θ и кондиционирующей мощности ø при приближении скорости расходования ресурсов и скорости поступления побочных продуктов к ø (т. е. при dR/ dt®θ и dw/dt ® ø).

Действительно, можно представить себе, что значения θ и ø по мере возрастания dR/ dt и dw/dt могут: не изменяться, возрастать или уменьшаться. Во всех трех случаях, однако, должны существовать такие предельные значения θ0 и ø0, определяемые соотношениями (20)

и

которые мы и будем называть характеристическими. Заметим, что θ0 и ø0, вообще говоря, могут зависеть от разных случайных ситуаций, не связанных непосредственно с работой информационных систем, но чем надежнее среда обитания s, тем меньше будет выражена такая зависимость.

Очевидно, что надежность среды обитания обусловливается особенностями функционирования ее компонентов. Проблема эта будет еще рассматриваться ниже. Сейчас лишь заметим, что в самом общем случае надежность тем выше, чем из большего числа компонентов эта среда слагается. Чем больше размерность среды обитания, тем стабильнее она должна функционировать и в качестве продуцента, и в качестве кондиционера, в том числе и при увеличении нагрузок на эти функции.

Заметим, что хотя продуктивность и кондиционирующая мощность обеспечиваются в среде обитания как бы независимо друг от друга, обе эти функции связаны между собой через ее (среды) надежность. Подавление кондиционирующей мощности, уменьшая надежность среды обитания, будет, как правило, приводить к уменьшению ее продуктивности. Поэтому все три фундаментальных параметра среды обитания – ее продуктивность, кондиционирующая мощность и надежность тесно связаны между собой и имеют тем большие значения, чем больше многокомпонентность (или размерность) этой среды. Величина же надежности среды обитания определяет, в конечном счете, ту максимально-допустимую нагрузку на ее продуктивность и кондиционирующую мощность, которую эта среда может выдержать, не претерпевая необратимых трансформаций.

Из сказанного выше как будто следует вывод, что на "производство" побочного продукта w расходуется ( I - rz) доля ресурсов, требующихся для осуществления целенаправленного действия, и (I - КПДQ) энергии, для этого используемой. Однако это лишь нижняя оценка затрат, идущих на выработку w. Если учесть, что конечной целью деятельности любой информационной системы является воспроизводство кодирующей ее информации, то окажется, что "полезно используемые" ресурсы, в том числе источники энергии, почти целиком расходуются на производство неинформационных компонентов таких систем, т. е. слагающих их операторов и физических носителей информации, а не на информацию как таковую, – ведь информация нематериальна, и для ее воспроизводства никаких вещественных или энергетических затрат не требуется. Но любой материальный объект обречен на гибель; эта судьба ожидает и все операторы, и включающие их информационные системы. Погибая и разрушаясь, они также "загрязняют" среду, в которой ранее функционировали, чужеродными для нее компонентами.

Таким образом, воспроизводство, тем более расширенное, информации, осуществляемое информационными системами (реальными воплощениями универсального автомата фон Неймана) в среде их обитания сопровождается накоплением в этой среде чужеродных ей элементов двух типов – побочных продуктов w целенаправленного действия и "отработанных" операторов Q. Если на выработку w расходуется (1 - a) R, а на выработку Q - aR, то очевидно, что в ходе осуществления информационных циклов все ресурсы R, черпаемые информационными системами из внешней среды, возвращаются в нее же в трансформированном виде, и кондиционирующая мощность среды должна быть направлена на "дезактивацию" не только w, но и Q.

Итак, по отношению к среде обитания целенаправленная деятельность разрабатывающих ее информационных систем выражается в переработке некоторых исходных ее компонентов (названных нами ресурсами R) в новые, чуждые ей продукты – физические тела и химические соединения, поступающие в нее во все возрастающих количествах. На это идут все черпаемые из внешней среды ресурсы. Коэффициент полезного использования ресурсов а и коэффициент полезного действия операторов КПДQ определяют лишь соотношение разных компонентов в продуктах трансформации R, но не валовое их количество. Процесс этот предъявляет к среде обитания два требования: усиление функции продуктивности для компенсации убыли R и усиление кондиционирующей функции для элиминации или трансформации чужеродных ей компонентов. По мере деятельности информационных систем напряженность этих функций должна все более возрастать, а так как ни один процесс в природе не может осуществляться с абсолютной точностью, то трансформация среды обитания (под влиянием деятельности информационных систем) в направлении обеднения ресурсами R и накопления новых компонентов (за счет поступающих в нее w и Q) столь же неизбежна, сколь неизбежно само течение времени. Кондиционирующая и продуктивная "деятельность" этой среды может лишь затормозить, но не полностью предотвратить этот процесс.