Под материальной парадигмой мы будем понимать представление о мире, как о совокупности материальных объектов в трехмерном пространстве. Каждый такой объект в каждый момент времени обладает ограниченным, жестко фиксированным набором атрибутов, таких как масса, импульс, заряд, положение в пространстве и т.д. Этот набор однозначно определяет материальный объект. Все изменения объекта (атрибутов) происходят непрерывно под действием сил (полей), действующих в соответствии с универсальными законами природы. Кроме того предполагается, что соблюдается принцип локальности, когда на объект влияет только его непосредственное окружение.
Для того чтобы сформулировать информационную парадигму мира сначала дадим определение информационной системы.
Информационная система, прежде всего, обладает памятью - совокупностью некоторым образом адресуемых информационных единиц - ячеек памяти, каждая из которых, может находиться в одном из множества состояний (например, 0 или 1). Содержание этой памяти будем называть данными. Адресуемость памяти - доступ к определенной ячейке памяти по ее адресу позволяет изменять ее содержимое посредством кода: набора инструкций, реализующего некоторый алгоритм изменения данных. Соответственно информационная система должна иметь систему исполнения кода. Код в общем случае может храниться в памяти информационной системы и также являться данными. В дальнейшем мы будем рассматривать именно такие системы.
В качестве обобщенной характеристики информационной системы естественно ввести понятие ресурсов системы, под которыми будем понимать объем памяти системы отведенной под данные (и код). Кроме того важнейшей характеристикой информационной системы является ее информационная сложность
В алгоритмической теории информации существует понятие колмогоровской сложности объекта, которая представляет собой количество ресурсов необходимых для точного описания этого объекта. Для бинарной строки x - это длина кратчайшей программы p, которая генерирует x. Например, из двух строк длиной 64 символа:
сложность первой строки меньше, так как существует ее описание длиной 10 символов: ab 32 раза. Тогда как для второй строки не существует описания короче, чем сама строка.
Под информационной сложностью информационной системы мы будем понимать длину минимальной программы способной генерировать данные, хранимые в памяти системы. По сути это оценка нижней границы объема памяти (ресурсов) необходимой для точного воспроизведения такой системы - для системы с меньшими ресурсами такое воспроизведение невозможно.
Теперь, в рамках информационной парадигмы, мы будем рассматривать мир как информационную систему. И в соответствии с определением информационной системы, данным выше, мир представляет собой память, хранящую адресуемые данные и выполняемый код, изменяющий эти данные. Подчеркнем, что код хранится в памяти и является данными. Из определения информационной системы также следует, что любые изменения в системе дискретны, так как представляют собой переход между различными состояниями памяти.
Мы закончили с определениями и можем приступить к исследованию мира в рамках данной парадигмы. Однако необходимо отметить, что это очень сложная задача. Так как реальный мир невероятно сложен, и помимо того, сам человек является информационным субъектом этого мира, непосредственно вовлеченным в него. Кроме того, человеческое сознание не приспособлено к восприятию информации хранимой непосредственно в какой либо памяти. Так если мы откроем файл, хранящий сколько-нибудь сложную фотографию в двоичном представлении в каком-нибудь редакторе, то вряд ли мы найдем человека, который, после того как узнает формат изображения, скажет, что эти группы нулей и единиц представляют собой собаку, а вот эти мяч. Однако если открыть тот же самый файл в любой программе просмотра изображений, то это фото на мониторе мгновенно распознает любой. И это не смотря на то, что само восприятие изображения на мониторе представляет собой очень сложный процесс. Когда в мозг поступает множество нервных импульсов с фоторецепторных клеток сетчатки, являющихся результатом преобразования электромагнитного излучения попадающего на нее с экрана монитора, и эти нервные импульсы анализируются и интерпретируются мозгом. Этот пример показывает, что, по сути, сама информационная парадигма абсолютно не интуитивна.
Поэтому для разработки информационной парадигмы мы прибегнем к методу, который будем условно называть информационной редукцией. Для этого, на основании самых общих соображений, мы спроектируем простейший мир, который попробуем проанализировать и затем обобщить. В надежде на то, что существуют некоторые общие закономерности функционирования информационных систем.
С этой целью, рассмотрим мир, который представляет собой квадрат, размеченный сеткой с определенным шагом, в узлах которой находятся две точки – красная и зеленая. Будем полагать, что зеленая точка – «живая». Под этим будем понимать следующее: она может двигаться по квадрату, перемещаясь через определенный промежуток времени на один из соседних узлов, и, при столкновении с красной точкой испытывать «боль» – некое «неприятное ощущение», причина которого ей первоначально неизвестна. Кроме того, она обладает примитивным системой восприятия – в каждый момент времени знает свое положение в мире. Теперь проанализируем, какими еще свойствами должна обладать зеленая точка, для того чтобы научиться избегать боли. Для этого зеленая точка, прежде всего, должна понять причину возникновения боли. По-видимому, самое простое решение – это если она каждый момент времени будет запоминать состояние своего внутреннего мира, определяемого ее положением в мире и тем, испытывает она в данный момент боль или нет. То есть она должна иметь память. Это решение, кроме того, что оно простое, является и самым общим. В этом случае, спустя некоторое время в памяти накопится статистика, позволяющая распознать причину появления боли – столкновение с красной точкой. Но для этого необходим алгоритм распознавания, который бы осуществлял выборку из памяти записей, в которых присутствует боль, и определил, что боль наступает при столкновении с красной точкой. Теперь нам надо сохранить это знание в памяти точки. Так что наша точка знает причину наступления боли (поняла смысл, который мы вложили в красную точку), но все-таки не может избежать ее. Для того чтобы справиться с этой проблемой, ей необходимо воображение, реализуемое через алгоритм планирования поведения. В данном случае - это простой перебор возможных будущих ситуаций, причем для каждого воображаемого положения генерируются значения свойств внутреннего мира, и определяется дальнейшее поведение.
В принципе не сложно запрограммировать такую систему, написать компьютерную программу. Тогда при запуске этой программы операционная система выделит некоторую область оперативной памяти под ее данные, после чего процессор начнет выполнять инструкции кода, реализующие вышеописанный алгоритм, которые будут эти данные изменять. И в результате всего этого наша зеленая точка начнет жить в своем двумерном мире. Ее жизнь будет представляет собой непрерывный поток сознания – временной цикл, когда поступающая извне информация интерпретируется, с использованием ее знания об окружающем мире, с помощью алгоритма планирования выбирается оптимальное для данной ситуации поведение и в памяти сохраняется состояние ее внутреннего мира. При встрече с неизвестными явлениями внешнего мира активизируется алгоритм распознавания, который, опираясь на память, генерирует новое знание об окружающем мире и на основе этого знания производится коррекция поведения.
Теперь для того, чтобы дать полное описание зеленой точки, необходимо дополнительно указать, что она знает причину наступления боли. То есть произошло увеличение ее информационной сложности.
Мы будем говорить, что мир в информационной парадигме способен эволюционировать, если он содержит в себе информационные подсистемы способные к увеличению своей информационной сложности через индуктивный вывод. И говорить, что такие подсистемы обладают сознанием.
Таким образом, сознание – это информационная система, являющаяся подсистемой другой информационной системы — мира в котором она существует. И, которая, помимо прочих атрибутов такой системы, может обладать интерфейсными процедурами, обеспечивающими доступ к некоторой области внешней памяти. А также приватную часть – область внутренней памяти, доступной для изменения только внешним миром, генерирующим смыслы, и формирующим отношения сознания к его окружению.
Интересно отметить, что в результате обобщения модели мы получили мир, который очень близок философии Джорджа Беркли.
Беркли один из самых последовательных философов (он не без основания утверждал, что его философия — это философия здравого смысла). Философские построения Беркли принято называть субъективным идеализмом. Основанием для такого определения его философии служит ее центральный тезис, что все существующее существует только в духах: Божественном и человеческих. Причем в Божественном духе идеи (или то, что в обычной речи называется вещами) существуют непрерывно [1].
Беркли убеждён: верным источником и критерием объективной достоверности нашего познания является всесовершенный Бог, который и даёт нам наши восприятия. Это, правда, не значит, что Богом вводится в человеческое познание абсолютно каждая идея. Он вкладывает в нашу душу все элементы истинных идей, то есть систему основных понятий, согласных друг с другом. Но сочетание этих элементов в сложные представления по законам ассоциации есть затем дело свободной работы нашей мысли, и от нас зависит заблуждаться или познавать истинно, сознавать или не сознавать, какие представления мирятся с полученной от Всевышнего общей системой идей и какие не мирятся. То, что нам кажется в вещах актами механической причинности, на деле порождено теологическим (целенаправленным) промыслом свободной воли Бога [2].
Таким образом, несмотря на то, что философия Беркли представляет собой более высокий уровень абстракции, несмотря на разницу в подходах, во времени создания и так далее, очевидны общие фундаментальные принципы функционирования мира в философии Беркли и в рамках информационной парадигмы. Можно даже предположить, что информационные технологии и информационные дисциплины, такие как алгоритмическая теория информации, играют по отношению к философии идеализма такую же роль как физика в отношении философии материализма.
Выше мы спроектировали мир, в котором сознание обладало достаточными ресурсами для познания смыслов генерируемых миром. Теперь мы рассмотрим ситуацию, когда информационная сложность мира значительно превышает ресурсы сознания. Так что сознание не в состоянии построить точный образ мира. Такой мир в дальнейшем мы будем называть информационно сложным по отношению к сознанию или для краткости просто информационно сложным.
Для иллюстрации этого снова спроектируем еще один очень простой мир. Он опять будет представлять собой квадрат на плоскости, размеченный сеткой с определенным шагом. И будет содержать в себе ломанную кривую, аппроксимирующую например спираль, проходящую через N узлов и некоторое количество отрезков — объектов сознания, хаотическим образом перемещающимся по квадрату. Когда мы говорим, что отрезки — это объекты сознания, мы имеем в виду, что они обладают памятью, хранящей данные и код, причем эта память очень мала. Настолько мала, что память, предназначенная для хранения состояния их внутреннего мира, достаточна только для того, чтобы хранить координаты двух узлов на сетке и отношения объекта сознания к текущей ситуации. Это отношение формируется миром и максимально, когда отрезок выстраивается вдоль одной из граней спирали. Очевидно, что через некоторое количество времени все отрезки расположатся вдоль кривой.
Очевидно, что сознание, в информационно сложном мире, интерпретирует его как одну из его граней. Причем эта интерпретация зависит от текущей ситуации и тем более уникальна, чем сложнее мир. Иначе говоря, сознание в таком мире субъективно.
Эффекты, связанные с информационной организацией мира проявляются на квантовом уровне.
И прежде всего это проявляется в квантовании энергии открытой Планком. В 1900 году Планк, для объяснения эффектов излучения абсолютно черного тела, предположил, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии – квантов, величина которых пропорциональна энергии излучения. Это предположение совершенно чуждо классическим представлениям – материальной парадигме мира. Что, однако, совершенно естественно для информационного мира, в котором все изменения дискретны, так как представляют собой переход между различными состояниями памяти.
Кроме того, существуют хорошо известные эффекты не локальности исследованные Беллом в связи с EPR экспериментом. И опять эта не локальность абсолютно естественна для информационного мира, где доступ к информационным объектам осуществляется по адресу.
Кроме того существует интересная интерпретация квантовой механики Дэвида Бома. Бом ищет решение уравнения Шреденгера в полярных координатах. В этом случае уравнение Шреденгера распадается на два уравнения, одно из которых является классическим уравнением Гамильтона – Якоби, в котором наряду с классическим потенциалом существует еще одно слагаемое. Это слагаемое Давид Бом называет квантовым потенциалом, который вносит свой вклад в поведение системы. И если для случая системы с одной частицей это означает, что ее движение может сильно зависеть от ее дальнего окружения. То для случая с двумя частицами, помимо зависимости от окружения, может существовать сильная связь между частицами на дальних расстояниях. И это их взаимодействие может быть описано как не локальность. Развивая этот анализ Давид Бом делает вывод об объективной целостности (неделимости) мира [3]. Его книга так и называется Неделимый мир (The Undivided Universe). Если мы примем во внимание, что в информационном мире, его эволюция определяется реализацией некоторого алгоритма, изменяющего состояние памяти, то можно утверждать, что к нему это понятие целостности относится с полным правом.
Но, пожалуй, самое интересное это так называемый коллапс волновой функции. В теоретической квантовой механике постулируется, что каждую физическую величину можно представить линейным оператором [4]. И что в результате измерения физической величины, представляемой таким оператором, может получаться лишь одно из собственных значений этого оператора. В квантовой механике предполагается, что совокупность собственных функций любой физической величины образует полную систему. Это означает, что любую непрерывную функцию можно разложить по собственным функциям с соответствующими коэффициентами. И если разложить по собственным функциям оператора пси-функцию некоторого состояния системы, являющейся решением уравнения Шреденгера, то при измерении этой величины получится одно из собственных значений оператора, а вероятность такого исхода равна квадрату модуля при соответствующей собственной функции в разложении пси-функции. То есть при измерении пси-функция схлопывается к одной из собственных функций и реализуется соответствующее собственное значений. То есть, существует значительное различие между квантовым и классическим уровнями. С одной стороны мы имеет квантовый мир, описываемый жестко детерминированным уравнением Шредингера. А с другой, классический вероятностный мир. Существует множество интерпретаций квантовой механики посвященных объяснению этого феномена.
Но представляется, что в рамках информационной парадигмы это объяснение наиболее естественно. В информационном мире существуют два типа систем и соответствующих им процессов. С одной стороны, это информационные процессы, происходящие в мире, жестко детерминированные его алгоритмами. А с другой - это процессы, происходящие в сознании, причем сознание строит, рамках имеющихся у него ресурсов, образ внешнего мира. В случае, когда мир является информационно сложным по отношению к сознанию, неизбежен вероятностный характер интерпретации объектов этого мира. В этом случае вероятностный характер результатов измерения состояния элементарной частицы можно объяснить тем, что элементарная частица является информационно сложным объектом по отношению к индивидуальному человеческому сознанию, в том смысле, что оно не обладает достаточными ресурсами для ее полной однозначной интерпретации.
Так как мы рассматриваем информационную парадигму мира как альтернативу материальной парадигме, то в этом плане интересна многомировая интерпретация квантовой механики, предложенная в 1957 году Эвереттом.
В интерпретации Эверетта предполагается, что при измерении не происходит выбора одного из всех возможных результатов измерения и отбрасывания остальных. Все альтернативные результаты измерения, предсказываемые квантовой механикой, остаются равноправными, но каждый из них реализуется в своем классическом мире, одном из множества параллельно существующих миров (отсюда название - «многомировая интерпретация»). При этом в сознании наблюдателя возникает картина лишь одного из этих миров, или, другими словами, лишь одной из многих классических реальностей. Наблюдатель живет в одном из эвереттовских миров и непосредственно не воспринимает остальные миры. Однако в каждом из миров (в каждой из классических реальностей) живет как бы «двойник» этого наблюдателя. Правильнее сказать, что сознание наблюдателя «разделяется» между эвереттовскими мирами (классическими реальностями) [5].
То есть мы наблюдаем здесь дихотомию: с одной стороны множество, возможно бесконечное, классических миров, с другой один невероятно сложный информационный мир. При этом, рассматривая эту дихотомию, следует учесть принцип Оккама, который гласит: не стоит множить сущее без необходимости.
Так как мы рассматриваем мир как информационную систему, то такой мир должен удовлетворять принципу внутренней логической непротиворечивости. Дело в том, что, как хорошо знают программисты, такие внутренние противоречия могут приводить к различным неприятностям, таким как зацикливание и даже остановка и крах системы. Чего мы никогда не наблюдаем в реальном мире. Возможно, именно этим объясняется такая колоссальная роль, какую играет в познании мира математика. Так как в основе математики лежит принцип доказательства непротиворечивости утверждений.
Кроме того, так как алгоритмы сознания на низших уровнях эволюции могут быть совершенно примитивными, вплоть до генерации случайных гипотез о мире, то неизбежно накапливание противоречий, которые, в конечном счете, обязательно должны быть разрешены. И это может быть глубинной, фундаментальной причиной естественного отбора. Кроме того, в бесконечно сложном мире, жестко нацеленном на развитие, естественным следствием исчерпаемости ограниченных ресурсов сознания является конечный временной промежуток его существования. То есть смерть есть естественное следствие информационной сложности мира
Теперь мы рассмотрим групповую эволюцию объектов сознания [6]. Пусть у нас будет группа подобных объектов сознания, обладающих одинаковыми ресурсами и подобными алгоритмами. В информационно сложном, многообразном, изменяющемся мире объекты, обладающие одинаковой системой ценности (генерируемой миром), будут стремиться занять такое положение в пространстве, где их эмоциональное состояние будет максимально (наилучшим). Т.е. можно говорить о возникновении ареала подобных объектов – пространственной области с их максимальной концентрацией.
Внешний мир объекта из этого ареала будет состоять и из подобных ему объектов и, следовательно, познание им мира будет включать в себя познание этих объектов, что означает установление связи между своим эмоциональным состоянием и их поведением. Таким образом, можно говорить о возникновении обмена информацией между ними на уровне эмоционального состояния. Тогда, например, в случае возникновения опасности где-нибудь на периферии группы объектов ареала (ухудшении эмоционального состояния находящихся там объектов) приводит к тому, что вся группа оказывается предупрежденной об этой опасности и стремится избежать ее. Вследствие этого эмоциональное состояние объекта принадлежащего группе, будет превышать эмоциональное состояние одиночного объекта. Что ведет к появлению групповой системы ценностей (стремление принадлежать группе), определяющей поведение ее членов. Следствием этого будет еще большее сплочение группы и, соответственно, интенсификация процесса взаимопознания. Т.е. можно рассматривать такую группу как объект, обладающий примитивным сознанием, система ценности которого есть стремление к сохранению своей целостности.
Пределом взаимопознания группы объектов является возникновение обмена информацией на уровне понятий внутреннего мира. В таком случае, открытие сделанное одним объектом, используется другими при планировании их поведения (предполагается асинхронность генерации открытий, обусловленная их субъективностью сознания). Т.е. будет наблюдаться резкое ускорение развития (пропорциональное количеству членов) объектов группы. Но несовершенство, ограниченная алгоритмическая сложность механизмов сознания объектов (их инерционность, ограниченность объема памяти, ограниченная полоса пропускания механизма восприятия), а также их различное положение в группе (центральные и периферийные объекты) будет приводить к их специализации. Что в свою очередь ведет к возрастанию влияния групповой системы ценностей. В результате дальнейшего развития группы и увеличения специализации возможно появления, например, органа (специализированной подгруппы объектов), способного к восприятию окружающего мира на новом уровне. Т.е. возможно появление механизмов сознания группы, развитие которых обусловлено генерацией открытий объектами, образующими этот орган (система ценности этих объектов, обусловленная влиянием группы, будет состоять в стремлении к максимизации эффективности соответствующего механизма).
Теперь мы попробуем количественно оценить скорость эволюции группы в информационно сложном мире. Здесь мы будем исходить из предположения, что эффективность механизмов сознания с каждым открытием возрастает пропорционально некоторому коэффициенту, большему единицы. Что означает экспоненциальный рост эффективности (при допущении постоянства скорости генерации открытий и коэффициента роста), то есть этот процесс, представляет собой эволюционный взрыв.
Возможно, что именно этим можно объяснить резкое ускорение эволюции при возникновении многоклеточных организмов во время кембрийского взрыва приблизительно 542 миллиона лет назад. А также процессы, происходящие на земле в настоящее время (в частности закон Мура).
В данной статье мы сформулировали и проанализировали информационную парадигму мира. В отличие от материального мира, эволюция которого представляет собой механическое взаимодействие материальных объектов, информационный мир, не смотря на простоту своей организации (память и алгоритмы, изменяющие состояние памяти), бесконечно богаче, генерируя бесконечные спектры смыслов, следствием чего являются невероятно сложные информационные процессы, ведущие в настоящее время к возникновению Планетарного сознания.