Естественная информатика

Чарльз Дарвин

Изучение окаменелостей и разнообразия видов живых организмов к середине XIX века убедило большинство учёных, что виды изменяются с течением времени[3][4]. Однако механизм этих изменений оставался неясен до публикации в 1859 году книги «Происхождение видов» английского учёного Чарльза Дарвина о естественном отборе как движущей силе эволюции[5]. Теория Дарвина и Уоллеса, в конечном итоге, была принята научным сообществом[6][7]. В 30-х годах прошлого века идея дарвиновского естественного отбора была объединена с законами Менделя, которые сформировали основу синтетической теории эволюции (СТЭ). СТЭ позволила объяснить связь субстрата эволюции (гены) и механизма эволюции (естественный отбор).

В эволюционной теории выделяются следующие важнейшие феномены, способствующие развитию вида: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Изменчивости приписывается обычно случайный характер — например — случайные мутации генетического кода. Естественный отбор видится в эволюционной теории как чисто внешнее вмешательство среды в процесс развития вида. Получается, что только механизм наследования можно отнести к тому творческому началу, которое создало чудо природы — человека. Появляются, однако работы, где эти положения подвергаются сомнению[8]. Можно предположить, что и механизм изменчивости не так прост, как это принято считать, и отбор осуществляется не только внешними, но и внутренними по отношению к видовой системе средствами. За редким исключением эти категории не имеют пока отражения в теории и практике современной информатики.

Людвиг фон Берталанфи

Австро-американский биолог Людвиг фон Берталанфи в 1930-е годы предложил Общую теорию систем[9]. Его основная идея состоит в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов[10]. Многие понятия этой теории имеют корреляты в современной информатике. Это, например, объекты (ср. объектно-ориентированное программирование) и отношения (реляционные базы данных), система и среда (клиент-сервер-архитектура).

Но Берталанфи исследует и динамику систем — равновесие (гомеостаз), эволюция, адаптация, переходные процессы. Нельзя сказать, что эти темы полностью игнорируются сейчас информатикой, если иметь в виду, например, процесс разработки программного обеспечения. Здесь идёт настоящая смертельная схватка со сложностью и энтропией (ещё одно системное понятие). Если исправление одной ошибки в коде вызывает в среднем n новых ошибок, где n>1, то процесс разработки становится расходящимся. Вряд ли подобные проблемы не стояли и перед природой, и очень интересно, как она их решила.

Очень перспективным представляется системное понятие модели, блестящий логический анализ которого дан А. И. Уёмовым[11] Представляется, что любая компьютерная программа представляет собой модель некоторого реального объекта — идет ли речь о научных, бухгалтерских, игровых программах, навигаторах и т. д. Возможно, и в естественных системах обработки информации функция создания моделей принадлежит к числу системообразующих.

Системная биология — научная дисциплина, образовавшаяся на стыке биологии и теории сложных систем. Впервые термин используется в статье 1993 года авторов W. Zieglgänsberger и TR. Tölle[12]. Но само направление несомненно существовало и раньше. Собственно, сам Берталанфи был биологом, поэтому он может рассматриваться, как патриарх этого направления.

И даже ещё раньше — уже в самом начале XX века русский физиолог Владимир Бехтерев обосновал 23 универсальных закона и распространил их на сферы психических и социальных процессов[13]. В 1935 году ученик академика Павлова Пётр Анохин ввел понятие «санкционирующая афферентация» (с 1952 г. — «обратная афферентация», позже, в кибернетике — «обратная связь»), тогда же в он дает первое определение функциональной системы[14], в определённой мере предвосхитившее теорию Берталанфи.

Здесь нельзя не упомянуть и разработанную самим И. П. Павловым концепцию условного рефлекса, в рамках работы над которой формировались системные взгляды Анохина.

Очень близки к информатике работы по расшифровке генетического кода ДНК.

Нередко сама Вселенная рассматривается с точки зрения информационных процессов. Выдвинута даже идея, что информация — это более фундаментальное понятие, чем материя и энергия. Тезис Цузе-Фредкина (Zuse-Fredkin), датируемый 1960-ми г.г., состоит в том, что вся Вселенная — это гигантский клеточный автомат, постоянно обновляющий свои правила.[15][16]

По другой версии Вселенная — это квантовый компьютер, который вычисляет своё собственное поведение[17].