Б.С. Шорников

НАТУРФИЛОСОФСКИЕ ПРОЛЕГОМЕНЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ, ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ И ЕЁ ПАРАЛЛЕЛИ С ТЕХНЕТИКОЙ

 

0. Основополагающие понятия (дефиниции, определения) натурфилософии, биософии и биологии и технетики.

0.1 пролегомены технетики, СПБ, 2003: семиотика основных понятий технетики: объект, конструкт, документ, технетическая реальность, технетическая закономерность технотическая техноэволюция, техносемиозис. Научная картина мира.

Как следует из программы VП технетической конференции (СПБ, 2003), Конференция рассматривает prolegomena – т.е. предварительные РАССУЖДЕНИЯ («Введение») В ИЗУЧЕНИИ ЧЕГО-ТО, в данном случае semeiotike – науки об упорядочивании пространства признаков (т.е. систематики, классификации, МЕРОНОМИИ), тогда как проблема такой технософической конференции, проблемы semantikos – смысловой, сущностной, особенностей языка описания, конструирования, технетической реальности и эволюции теноценоза. Иными словами, сущностный, биософический анализ таких понятий как ценоз: биоценоз, информценоз (документоценоз), энерго (трофо)ценоз и НООСФЕРА = т.е. концептуальные ОСНОВАНИЯ теоретической биологии, и её аналоговое моделирование в задачах ЭНЕРГО – производства = транспортировки = Энерго – потребления (распределения), т.е. задача Прикладной энергетики (промышленной и потребительской) и построение АСУ математической модели рационального Производства, регионального Энергопотребления, оптимального (нормированного) ремонта и замещения Энергооборудования.

1 постулат. Пищевая (трофо-энергетическая) ЦЕПЬ или ТРОФОЦЕНОЗ – пространственно-временная последовательность групп организмов (пищевое звено), где каждое предшествующее звено такой цепи служит ПИЩЕЙ последующему, связана отношением: пища – потребитель, аналог технетической цепи: производство–транспортировка–потребление (электроэнергии); в биологии анаолг трофо-экологической пирамиды.

В биологии это 2-5-звенный процесс: I звено – фото-хемо-продуценты, создающие первичную биомассу (органическое вещество и энергию); II звено – фитофаги – растительноядные животные; III звено – миофаги – плотоядные животные (в т.ч. и человек); IV звено – капро-фаги – разрушители (утилизаторы) мёртвого органического вещества; V звено – минерализаторы (редуценты), ДОВОДЯЩИЕ органическое вещество до минерального состояния (почвенный гумус) – тлен человеческий. Иными словами, это безотходная, с высоким КПД утилизации биоценологическая (трофо-энергетическая) система.

Иное дело – техно-энергетическая потребительская техногенная система производства, транспортировки и энергопотребления. Это искусственная, металлогенная технологическая системная конструкция: спрос-производство-потребление (социоценоз). Здесь на каждом звене энергетической цепи остаются «груды» техногенных отходов: металлоагрегатов, конструкций, деталей, требующих либо своего ремонта, либо восстановления или утилизации, поскольку здесь ни одно предшествующее «звено» не утилизируется (не перерабатывается последующим (трофическим) звеном (так возникают техно-экокатастрофы в цепи энергопотребления).

II постулат. Эволюционизм (дарвинизм) и три его составляющие: 1) изменчивость (variability), т.е. наличие «разнообразия» – дивергенции, конвергенции, параллелизма (стационарности); 2) наследственность (heredity), т.е. наличие генетической памяти; 3) отбор (selection) генетического, энергетического, информационного. В биологии теория «стабилизирующего» отбора И.И. Шмальгаузена (1942, 1956) и есть теория «выживания» наиболее приспособленного. В технетике биоорганическое (видовое) разнообразие было заменено на «бумажно-документальное» «разнообразие» проектируемого объекта, где «память» – информационный «архив» – каталог проектируемых и исполненных документов, а критерием «отбора» является наиболее «оптимально-возможный» вариант КПД системы производства и потребления Энергии. Минимизация функции потребления энергии. Минимизация функции потребления СА (Н.Н.Моисеев, 1980, В.В.Фуфаев, 2002).

III постулат. «Системность – целостность». Если мы рассмотрим «системогенез» становления Б.И.Кудрина и его школы в «стенах» МОИП в 1980-х годах, то отметим, что в тот период преобладали простые числовые модели биоценозов, моделируемые набором простых чисел (комбинаторика). Только на IХ кибернетических чтениях памяти А.А.Ляпунова (М.: МОИП, 1991) были рассмотрены «Кибернетические системы ценозов: синтез и управление», теория управляющих, кибернетических систем управления А.А.Ляпунова, универсальная метрология природных объектов. Только Первая Международная научно-техническая конференция по философии техники и технетике (Новомосковск, 1996) окончательно утвердила в качестве математической модели описания техноценозов Информационную модель H-распределения и пойнтер-точку R структурного перехода от «массовых саранчёвых» классов сложности к уникальным объектам. Эта математико-информационная H-модель стала ценологической моделью определения параметров энергопотребления (Фуфаев В.В. Абакан, 2000) [19] и базовой теоретической моделью шести технетических конференций (1996–2001).

IV постулат. «Система и системный анализ». В этом системообразующем понятии биология и технетика расходятся кардинально. В биологии «systema» – это целое, состоящее из взаимосвязанной совокупности частей: тканей, органов и клеток, представляющих саморазвивающееся и саморегулирующееся функциональное целое, где верхние уровни управления – структурно целостны, а низшие уровни иерархично-стохастичны, т.е. информационно-кибернетический принцип управления. И само «развитие» характеризуется как совместная «коэволюция» Природы и общества (Н.Н.Моисеев, 1982).

IVа. Иное дело в технетике. Здесь применяется термин «системный анализ», где системность понимается «исследователем» как стремление изучать то или иное явление «системно»; т.е. с учётом его взаимодействий с другими явлениями или процессами (факторами), и настолько «полно», насколько его «инструментарий» позволяет отделить «простое» от сложного, системно-

комлексного. Это теория функциональных, минимаксных (оптимизационных) систем управления и связи, что и использует В.В.Фуфаев (2000) в системно-ценологическом определении параметров регионального энергопотребления.

V постулат «ПРОЛЕГОМЕНЫ», или на пути к «теоретической» биологии (п/ред. У.Уадингтона, М.: Мир, 1970). Здесь рrolegomena – понималась как «попытка» стимулировать создание «некоего костяка» Понятий и методов, на котором могла бы ФОРМИРОВАТЬСЯ ТБ (Теоретическая Биология) т. е. наличие основных концепций и логических связей, характеризующих живые СИСТЕМЫ, в отличие от неживых (минерально-геологических) и рассмотрение некоторых вытекающих из этого ОБЩЕФИЛОСОФСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ. В качестве базовых представлений были рассмотрены три работы: У. Уодингтон «Эмбриология – Теория Фенотипов; Э. Майер «Систематика»: Причины и следствия; Р. Тома «Математика»: Динамическая теория морфогенеза (теория «катастроф»). Иными словами, это атомно-молекулярный уровень развития ТБ.

В этом «концептуальном» исследовании «Пролегомены» – «нет базовых понятий: Что есть Теоретическая, Прикладная и Математическая» биология, данных А.А.Ляпуновым (см. «Проблемы кибернетической биологии» М.:Наука, 1972).

В этом «теоретическом» исследовании не определены: ни объект, ни феномен, ни границы (параметры) такого процесса «status», его динамические характеристики.

Рассмотрим «концептуальное» наполнение другого сборника «Теоретическая и математическая Биология» (Под ред. Уотермана и Моровиц. М.: Мир, 1970), имеющего четыре части:

1) генеральная (общетеоретическая) биология: её проблемы, её природа (vita), возможные решения (описательные, графические, аналитические). Дано историческое введение: биология – её предмет, метод, главные проблемы. Некоторые исторические этапы развития теоретической биологии и её современное состояние: проблемы и пути их преодоления;

2) физико-химическая биология, её атомно-молекулярные структуры и функции: термодинамика, механика (движения), ИМПУЛЬС (нервный);

3) статистическая и вычислительная математическая биология (биометрия) и её методология: многомерная статистика, морфометрический анализ. Вычислительные машины и математическое моделирование в биохимии и экологии;

4) анализ биологических систем. Даны общие принципы анализа биологических систем. Анализ нестационарных, метаболических процессов. Сенсорная информация и её анализ. Представлено математическое моделирование: генетические модели естественного отбора и эколого-математические модели естественного отбора и эволюции.

Имеется ОБЩЕБИОЛОГИЧЕСКОЕ заключение: Морфологические основания. Физическая Теория. Статистическая теория (анализ и методология). Теория систем (методология).

VI постулат. Проблемы теоретической биологии сформулированы в «Проблемы морфы, систематики и эволюции организмов» (А.А.Любищев. М.: Наука, 1982), где генеральная проблема теоретической биологии – это проблема «morphe» – формы, её структуры, функции и параметров морфогенеза (эмбриогенеза). А прикладная биология – морфометрия биологических объектов (антропометрия конституциональная), её морфоанатомический, гистологический, цитометрический и элекронно-эмиссионный анализ. Теоретической базой морфобиологии является проблема морфы, Теория «морфотипа» (от К. фон Бэра, 1828 и до А.А.Любищева, 1982) – проблема системной целостности организма (органон). Отсюда проблемы системно-соматообразующей морфо-систематики и логические методы: классификация – таксономия – мерономия, её атомарные, структурно-молекулярные и физиологические основания для такого «деления» (meros).

В геносистематике и таксономии соответственно: геном, таксон, мерон; в логике – проблема-часть-целое=целостное, элементарное.

VI а. Теоретические проблемы СИСТЕМАТИКИ. «Systematica» – это процедура приведения в системно-категорную классификацию и группировку объектов, предметов и явлений (в однородные группы «систематические категории» – вид, род, семейство, отряд (ordo), class, type). Она представлена тремя системными триадами: классификация – таксономия – мерономия (С.В.Мейен, 1972), триада оrdo (порядка): «сходство – равенство – порядок» (Ю.А.Шрейдер, 1972). Топологическая триада «Образ»: Место – время – обстоятельства (causa) (Аристотель). Этот триадный «образ» имеет свою системную методологию «Таксометрический анализ» (С.С.Смирнова, 1969), широко используемый в морфо- систематике насекомых.

VI б. Теоретические проблемы ЭВОЛЮЦИИ. «Еvolution» (развёртывание) – непрерывное, необратимое, постепенное (количественное) изменение, процесс онтогенетического развития с момента оплодотворения (рождения) – постнатального развития до старческого (involution) обратного (ретроградного) развития. И его три формы: прямое (ortogeneses), непрямое, неполное (metamorphose), и паралелльное (paramorphose).

VI в. Теоретические проблемы дарвиновского «эволюционизма» (1859) или «выживание наиболее приспособленного», оно оформилось в теорию «стабилизирующего отбора» И.И.Шмальгаузена (1942, 1964).

VI г. У «творческого» Дарвинизма и теории «the origin of species by means of natural selection» (1872) иная судьба, возникла методология «видообразование» и три её ипостаси.

У постулата 1) «variability» = изменчивость, т.е. наличие самого «разнообразия» в его различных фено- и генотипических вариациях «вариантов»: непрерывных (количественных), меристических; дискретные, альтернативно-качественные и относительные коррелятивно связанные признаки; 2) «heredity» – феномен наследственности: появления, хранения и передачи наследственных задатков от предков к потомкам, т.е. генетическая память (хранящая код и структуру признаков); 3) «selection» – селекция, отбор, т. е. процесс дифференциального «выживания» и размножения наиболее «приспособленных» особей; теория стабилизирующего отбора И.И.Шмальгаузена (1942, 1956). На основании этих постулатов и возникла методология проблемы «биоорганического РАЗНООБРАЗИЯ» (А.А.Любищев, 1982), где центральная проблема теоретической биологии в её сравнительно-эволюционном и био-ноосферном аспектах. «Коэволюция» Природы и Общества (В.И.Вернадский, 1927, Н.Н.Моисеев, 1982).

VII постулат. Натурфилософские (естественно-научные, категорные) основания (описательной) биологии. Они были изложены в ранней работе И.Ньютона «Об универсальном языке описательной физики» (1669, М. Винити, 1986), где использовался геометрический язык фигур, прямых и отрезков («фигурные» образы), дифференциально-разностные уравнения и квалиметрический («вербальный» язык) описаний, сравнений и вывода. Именно эта вербальная методология и стала языком сравнительно-описательной и экспериментальной биологии К. Линнея («Система Природы», 1735 и «Философия Ботаники», 1751). Им впервые в философских основаниях ботанических описаний был сформулирован «постулат» систематизированного (гербарного) описания. ОПИСАНИЕ должно быть кратким, но совершенным в обрисовывании всех частей и характеристических особенностей ОБЪЕКТА, ЕГО ИСТОРИИ – номинации, этимологии (situatia), места произрастания, сроков цветения, плодоношения. Базовые признаки, их отличия и разновидности (differentiatia).

Полное описание ЧАСТЕЙ РАСТЕНИЯ В ЦЕЛОМ. Их измерения (mensura) и соразмерность (harmonia).

ЧИСЛО и Положение (topos). Основные частности: какие (по форме), как часто (редко – часто), как длительно (по времени). Иными словами, полное (системно-целостное) фено-квалиметрическое описание (вербальное) (Б.С.Шорников, 1972,1979); то, что А.А.Ляпунов называл «числовой естественно-научной задачей исследования» (1956, 1959).

VIII а. Постулаты естественно-научной, структурно-числовой, квалиметрической биологической задачи исследования были сформулированы (Б.С.Шорников, 1979. «Классификация и диагностика в биологическом эксперименте». М.: Наука, 1979. Постулаты «Квалиметрической биометрии». 2002). Они нижеследующие:

1 этап ФОРМУЛИРОВКА числовой, естественно-научной ЗАДАЧИ.

2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ (ОПИСАНИЯ) ПРОСТРАНСТВА ПРИЗНАКОВ В СКД- ЗАДАЧЕ (база знаний).

3. Статистическая репрезентативность морфологического материала.

4. Динамическая, пространственно-временная характеристика исследуемого материала (база данных).

5. Структурно-числовой квалиметрический АНАЛИЗ, обобщение и вывод.

6. Построение прогностического, структурно-числового, классификационно-квалиметрического, диагностического вероятностного РЕШЕНИЯ (база DS-решения).

VIII а. Изложенная нами (Б.С.Шорников, 1979,1984) методология квалиметрической биометрии, аналогично была применена в Методологии 4М: методология, модель, метод, математика, которая была разработана в работах «СОЦИОЛОГИЯ 4 М. М.: РАН, 1990 и монографии Ю.Н.Толстовой «Анализ социологических данных», М.: Научный мир, 2000). «Методология, дескриптивная статистика, изучения связей между номинальными признаками».

VШ б. Для завершения рассмотрения математико-методологических оснований классической биометрии и её методологии 4М рассмотрим операционное  пространства 60 «АЛГОРИТМОВ БИОМЕТРИИ» Н.А.Плохинского (М.: МГУ, 1980). Их можно разделить на восемь групп (классов, категорий, решений):

I группа (11 алгоритмов). Параметры вариационной статистики и выборочного исследования, изучающих РАЗНООБРАЗИЕ: групповые свойства, средний уровень и параметры распределения.

II группа (8 алгоритмов). Репрезентативность выборочных показателей.

Ш группа (5 алгоритмов). Анализ коррелятивных связей.

IV группа (4алгоритма). Дисперсионный факторный анализ.

V группа (8 алгоритмов). Многофакторные комплексы для множественной характеристики биологических объектов.

VI группа (5алгоритмов). Регрессионный анализ различий в течение двух процессов.

VП группа (9 алгоритмов). Разнообразные математические модели описания биологических процессов и состояний.

VШ группа (10 алгоритмов). ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ в биологии + большое ПРИЛОЖЕНИЕ разнообразных математико-статистических и вспомогательных таблиц и расчётных формул.

Таковы математико-методологические основания классической (вариационной) и генетико-информационной базы классической БИОМЕТРИИ Н.А.Плохинского, 1960–1989. Сохраняемой в стенах МОИП и созданной и руководимой им Комиссии ПМБ с 1957 по 1986 гг.

Список литературы:

1. Бартлетт М.С. Введение в теорию случайных процессов. М.: Физматгиз, 1958. 221 с.

2. Дж. Джеферс. Введение в системный анализ: применение в экологии. М.: Мир, 1981. 252 с.

3. Джинни К. Средние величины. М.: Статистика, 1970. 280 с.

5. Литвак Б.Г. Экспертная информация: методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982. 184 с.

6. Ляпунов А.А. Проблемы биологической кибернетики//Проблемы кибернетики. №25. 1972. С.3-58.

8. Мейен С. В. Классификация, таксономия и мерономия//Вопросы философии. № 3. 1966.

9. Ньютон И. Язык описательной физики//Проблемы симантики. Вып. №28. 1986.

10. Орлов А. И. Заметки по теории классификации//Социология 4М. № 2. 1991. С.28-50.

11. Орлов А. И. Общий взгляд на статистику объектов нечисловой природы//Анализ нечисловой информации в социологических исследованиях. М.: Наука, 1985. С. 56-92.

12. Орлов А. И. Эконометрика М., Экзамен, 2002. 575 с.

13. Плохинский Н.А. Алгоритмы биометрии. Изд. 2-е. М.: МГУ, 1980. 150 с.

14. Прикладная статистика. Методы обработки данных. Основные требования и характеристики. ГК СССР по стандартам. М.: ВНИИ Стандартизации, 1987, 65 с. (составители: А.И.Орлов, Н.Г.Миронова, В.Н.Фомин и др.).

15. Терентьев П.В. Метод корреляционных плеяд//Вестник ЛГУ,1959. Т.9. Вып.2. С. 137-144.

16. Терёхина А. Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования. М.: Наука, 1986. 168 с.

17. Толстова Ю.Н. Анализ социологических данных. Методология, дескриптивная статистика, изучение связей между номинальными признаками. М.: Научный мир, 2000. 350 с.

18. Фишер Р.А. Статистические методы для исследования. М.: Статистика, 1958. 220 с.

19. Фуфаев В.В. Ценологическое определение параметров электропотребления, надёжности, монтажа и ремонта электрооборудования предприятий региона. Монография. М.: Центр системных исследований. 2000. 320 с.

20. Шорников Б.С. О методологии системно-целостных категорных классификаций. Логико-информационные аспекты классиометрии//История и эволюция древних вещей М.: МГУ, 1994. С.7-22.

21. Шорников Б.С. Классификация и диагностика в биологическом эксперименте. М.: Наука, 1979. 141 с.

22. Шорников Б.С.Проблема идентификации в медико-биологических кибернетических задачах управления и связи. Сборник SIPRO, 2000. М.: ИПУ РАН. С. 386-398.

23. Шрейдер Ю.А. Сходство, равенство, порядок. М.: Физ.-мат. ГИЗ, 1972. 150 с.

24.Ядов В.А., Толстова Ю.Н., Татарова Г.Г., Орлов А.И., Колесов В.М. К читателю (О методологии 4-М)//Социология 4-М. № 1. 1991. С. 3-27.