Б.И. Кудрин
ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИЙ
Рассматривая проблемы, которые «влекли к размышлению над «общепринятыми» постулатами общефилософского значения», Любищев называет двенадцать постулатов биологии [1, с.18-19], среди которых я выделяю: 5. Проблема приспособления есть ведущая проблема морфологии; 7. Естественный отбор есть ведущий фактор эволюции; 8. Человек есть единственное целеполагающее начало в природе; 12. Витализм в любых его формах бесплоден методологически, неприемлем мировоззренчески. И далее, говоря о постулатах онтологии: 5. Только меристическое мировоззрение научно, холистическое же ненаучно.
Известно критическое отношение Любищева к этим и другим постулатам, которые в марксистской философии были обязательными и отклонения от которых в стране карались. Эта обязательность и отсутствие соответствующих, в том числе и любищевских, публикаций сделали для меня неизбежным подход к созданию теории эволюции техники и технологии (техноэволюции), который опирался в части формулировки закона информационного отбора на представления Дарвина (таблица). Так сказать, технический социал-дарвинизм в чистом виде.
Теория естественного отбора Ч.Дарвина |
Теория информационного отбора |
Любая группа животных и paстений (организмов) имеет тенденцию к наследственной изменчивости. Организмов каждого вида рождается больше, чем может найти себе пропитание, выжить и оставить потомство. Между множеством рождающихся особей происходит борьба за существование.
Особи, которые обладают признаками, дающими им какое-либо преимущество в конкурентной борьбе, имеют больше шансов выжить и, таким образом, подвергнутся естественному отбору. Выживание наиболее приспособленных.
--------------- В силу могущественного принципа наследственности каждая отобранная особь будет стремиться к размножению своей новой, изменённой формы. |
Любой документ – изменяется.
Видов изобретается, документов создаётся больше, чем есть свободных экологических ниш. Реализованные фенотипы ведут борьбу за существование при ограниченности вещественных и энергетических ресурсов. Популяции, которые обладают признаками, способствующими освоению новых или перераспределению в свою пользу существующих экологических ниш, образуют источник незакреплённой информации. Незакреплённая информация документируется и превращается в программу. Документ утверждается и становится действующим для изготовления изделия. |
Сформулировав закон в 1976 г. [2] и считая очевидными возможность выделения и само существование стадий (этапов) техноэволюции: НИОКР и изготовление изделий; проектирование, построение и функционирование техноценозов; собственно информационный отбор (наглядно демонстрируемый 13-значным штрих-кодом), мною было доказано существование определённых границ разнообразия изготавливаемых, эксплуатируемых, ремонтируемых видов технического и соотношения «крупное-мелкое-среднее» Всё это привело к гиперболическому Н-распределению, Н-моделям, Н-оценкам, Н-критериям, Н-оптимизации (термин заимствован у Р.Фишера). Во всех случаях речь идёт о негауссовом подходе, о неприменимости среднего и бесконечности дисперсии.
Здесь уместно сказать, что речь идёт об ином типе случайности, о которой Любищев, по-видимому, не знал. Марасов А.Н., рассматривая вероятностную модель В.Н.Налимова, показывает, что Любищев был сторонником распространения вероятности на все суждения [3, с.229]. Я же полагаю взаимодействие трёх научных картин мира, где первая – детерминизм Лапласа, вторая математически описывается нормальным распределением, третья - негауссова статистика.
Однако несомненные практические успехи технетики как науки о технической реальности [4], где элементарным объектом исследования становится технический ценоз, не сняли вопрос об основаниях теории. И здесь следует признать, что опираться и в дальнейшем на дарвиновские представления ошибочно. Чайковский пишет [3]: «однако наивно думать, что дарвинизм может уйти навсегда, ибо он – не научная теория, а способ видеть мир… Нет возможности сформулировать суть дарвинизма как учения». Я же говорю о научной теории.
Э.М.Галимов, рассматривая в чём состоит проблема, констатирует: «Жизнь явно эволюционирует в сторону всё большего усложнения её наиболее совершенных представителей [5, с.26], замечая ранее (с.5), что предлагаемое современным дарвинизмом объяснение эволюции посредством естественного отбора не вызывает удовлетворения. Галимов предложил принципы эволюции, Чайковский – обстоятельную монографию [6]. Обе книги, несомненно, должны быть использованы при создании общей теории техноэволюции, если исходить из убеждения о глобальном эволюционизме и из несомненного усложнения всех составляющих технетики: техники, технологии, материалов, продукции, отходов.
Теперь же вернёмся к принципиальному различию между естественным и информационным отбором, оставляя вопрос об аналогиях достаточно проиллюстрированных [1,4,7]. Как перефразировку дарвиновского понимания эволюции И.И.Шмальгаузен предложил кибернетический цикл. Применим его для описания техноэволюции, учитывая принципиальное отличие, вытекающее из отделения документа.
Схема регуляции эволюционного процесса: наследственная информация - размножение отобранных вариантов (усиление результатов предыдущего цикла) - реализация генотипов (рождение, превращение во взрослый), т.е. индивидуальное преобразование по унаследованной программе - обратная связь через фенотипы: воздействие популяции (появившихся особей) на биоценоз (захват жизненных средств) - борьба за существование - воздействие биоценоза на пришедшую популяцию (элиминация "неудавшихся" фенотипов), осуществляя тем самым контроль - в результате происходит естественный отбор, который находит отражение в сохранившейся наследственной информации (размножение).
Термин борьба за существование использовался Дарвином в качестве метафоры для обозначения "совокупности разнообразных взаимозависимостей и отношений, в которые вступают организмы каждого поколения животных и растений со всеми условиями окружающей косной (абиотической) и живой среды и между собой". Будем понимать этот термин применительно к техноценозам так же метафорически.
Схема техноэволюции, учитывая отделение документа, может быть ускоренной (сокращённой) и полной. Ускоренная: документ - отбор генотипов - реализация фенотипов - воздействие на документ. Полная: документ - отбор генотипов - реализация фенотипов - воздействие популяции - борьба за существование - воздействие экосистемы (на популяцию) - информационный отбор - закрепление информации. Схема техноэволюции замкнута (рассматривать её можно с любого этапа), но каждый цикл векторизованно перемещается. Цикл квазистационарен, так как изменяется время Δt и совеpшается макроэволюционный шаг Δc.
Документ, действующая документация - это основа изготовления любого изделия. Количество выпускаемой документации резко возросло. За каждым изделием, изделием для изготовления изделия, изделием для изготовления изделия, изготавливающего изделие, и ad finitum можно увидеть документацию: документацию на строительство, монтаж, наладку, эксплуатацию, обслуживание, cобственно технологию, материалы и т.д., и т.п.
После утверждения документа (вновь созданного, индексированного, подтверждения действующего) начинается следующий этап техноэволюции: при наличии вещественно-энергетических условий по действующим дискретным документам осуществляется размножение отобранных вариантов, изготовление изделий с детерминированной структурой, жестко завязанными размерами, связями, компоновкой, исходными материалами (с вероятностным разбросом параметров).
Происходят передача и усиление прямой, наследственной информации. В популяции происходит увеличение (появление) информации, реализованной во время предыдущего цикла и закреплённой документально (генетически).
Отбор генотипов ведёт к реализации фенотипов.
Процесс преобразования наследственной информации в фенотипическую отражает, во-первых, появление и проявление индивидуальности изделий (в частности, присвоение имён-номеров). Явление, хорошо наблюдаемое для изделий, начиная с определённой сложности - "характер" машины, индивидуальность в работе и др. Во-вторых, готовое изделие (чем сложнее - тем более) отличается от предусмотренного документом. Явление, хорошо известное проектировщикам и наладчикам. Осуществляются доводка, обкатка, испытания, и затем изделия попадают в экосистему (см. замечание К.Маркса: "Какой бы совершенной конструкции машина ни вступила в процесс производства, при её употреблении на практике обнаружатся недостатки, которые приходится исправлять дополнительным трудом" (Капитал., т.2, кн.2. М., 1955, с.171)).
Указанное - неизбежный результат вероятностно-статистического разброса показателей вокруг математического ожидания признака, предусмотренного документом, и помех со стороны.
По каналу обратной связи через фенотипы оказывается воздействие на документ, либо минуя техноценоз, т.е. непосредственно (аннулирование - при нежизнеспособном фенотипе, внесение изменений - при неудовлетворительных признаках), либо через контроль, осуществляемый в экосистеме (удовлетворённость фенотипом). Это положение соответствует выводу, сделанному И.И.Шмальгаузеном: отбор идёт по фенотипам, но отбираются генотипы.
Популяция (группы изделий одного вида), попав в экосистему, начинает активно захватывать жизненные средства, перестраивать видовой состав техноценозов. "Мы можем рассматривать воздействие популяции на биогеоценоз как передачу информации о состоянии и генетическом составе популяции. Носителем информации является в этом случае только особь, т.е. фенотип или реализованный генотип". Ярким примером воздействия новой популяции является широкое применение регулируемых электроприводов в сочетании с увеличением установленных мощностей. Тиристорные преобразователи не только вытеснили в поставках другие виды преобразователей, но и привели к созданию новой пускорегулирующей и защитной аппаратуры, вызвали определённые изменения в системе электроснабжения.
В экосистеме начинается (точнее - продолжается) уже никогда не прекращающаяся борьба за существование. Изделие или осваивает новую экологическую нишу, или вытесняет предшествующее изделие из уже занятой. Результат борьбы за существование определяют лимитирующие факторы, аналогичные закону Либиха, точнее - толерантности В.Шелфорда. Эта посылка ведёт к модели, подтверждающей Н-распределение.
Так, когда-то аккумулятор, затем компьютер освоили новую экологическую нишу; электровоз, кабели 110 кВ вторгаются в занятые. На металлургических предприятиях прошла массовая замена работающих электромашинных преобразователей средней мощности тиристорными, а сейчас внедряется частотное регулирование. Для трансформаторов 10/0,4 кВ (6/0,4) объём экологической ниши значительно ограничен, а популяция ограничена существующими нагрузками и набором объектов. Появление сухих трансформаторов и трансформаторов с совтоловым заполнением не привело к вытеснению масляных трансформаторов, они для металлургических предприятий остались основным видом. Есть определённая цикличность в борьбе за существование: предохранители - тепловые расцепители, короткозамыкатели с отделителями - масляные выключатели, напряжение 3 и 6 кВ для высоковольтных двигателей до 1000 кВт.
Борьба за существование внутри экосистемы находит своё выражение в воздействии экосистемы на популяцию путём прямого (например, выбрасывание радиоактивных датчиков уровня, разукомплектование части автоматики насосных станций) и косвенного (отключение автоматики въезда в цех) истребления изделий.
"Без избирательного уничтожения, конечно, нет и эволюции, однако избирательный характер элиминации определяется не хищниками, или другими внешними факторами, а свойствами самих особей - формами их организации и жизнедеятельности... Таким образом, уничтожение принимает закономерный характер движущего механизма эволюции только через посредство внутренних сил, действующих внутри данной популяции".
Элиминация существующей популяции происходит потому, что у неё часть показателей "хуже", чем у вновь пришедшей: серия асинхронных электродвигателей 4А и 4АО, запроектированная взамен серий А2 и АО2, имеет повышенный на 0,3-0,6 % КПД и сниженную на 15-20 % массу, серия СД-2 и СГ-2 против СД и СГ, соответственно, 0,2-0,8 и 30 %. Такими показателями могут быть не только экономические, но и эстетические, эргономические и другие требования.
Экологическая специализация увеличивает количество возможных экологических ниш и количество изделий, которые способны выжить в данной экосистеме (процесс, совпадающий с общим направлением техноэволюции), что увеличивает ассортицу.
Таким образом, контроль популяции, осуществляемый экосистемой, приводит к отбору, к оценке отдельных признаков, к (не)приемлемости популяций, к (не)целесообразности дальнейшего воспроизведения вида. Контрольный механизм техноценоза представляет собой ни что иное, как борьбу за существование.
Последний этап заключается в оценке результатов отбора изделия, осуществлённого экосистемой, который делает "разумная" машина и которая эти результаты материализует (закрепляет) в документах. Сохранение действующего, внесение изменений, аннулирование, изготовление нового - любой из исходов есть необходимый этап техноэволюции.
Схема показывает аналогичность, общую основу отбора в биологии и технике, и различие, вытекающее из принципиальной разницы - отделения документа.
Схема даёт объяснение известному явлению, заключающемуся в увеличении темпов техноэволюции. Биологическая эволюция всегда осуществлялась по полной схеме. Техноэволюция также осуществляется по полной схеме, но для неё возможна и ускоренная схема, минуя отбор в экосистеме. В результате появляется возможность неправильного отбора, т.е. отбора нежизнеспособных в экосистеме особей (что и происходит), но в случае верного решения происходит многократное ускорение эволюции. Как предельный случай возможно короткое замыкание: документ - рассмотрение и утверждение документа - внесение изменений и создание нового.
Обратим ещё раз внимание на принципиальное отличие естественного отбора от информационного, которое заключается в том, что уничтожение биоособи означает одновременное уничтожение генетической информации, сохранение - одновременное воспроизведение себе подобной особи и подобной (тождественной) информации. Уничтожение или сохранение изделия не имеет прямого отношения к документу - генетической информации об изделии. Это отличие влечёт за собой необходимость процесса, отсутствующего при естественном отборе: незакреплённая информация документируется и превращается в программу. Возникает необходимость в "разумной" машине, которая могла бы оценить результат воздействия вновь пришедшей популяции на экосистему и экосистемы на популяцию.
Литература
1. Любищев А.А. Линии Демокрита и Платона в истории культуры/ Сост. и ред. Б.И.Кудрин. – М.: Электрика, 1997. – 408 с.
2. Кудрин Б.И. Применение понятий биологии для описания и прогнозирования больших систем, формирующихся технологически// Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып.3. – Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 1976. – С.171-204.
3. Любищевские чтения, 2004 (сборник докладов). Современные проблемы эволюции. – Ульяновск: УлГПУ, 2004. – 448 с.
4. Кудрин Б.И. Техногенная самоорганизация: для технариев электрики и философов. Вып. 25. «Ценологические исследования». – М.: Центр системных исследований, 2004. – 248 с.
5. Галимов Э.М. Феномен жизни: между равновесием и нелинейностью Происхождение и принципы эволюции. – М.: Едиториал УРСС, 2001. – 256 с.
6. Чайковский Ю.В. Эволюция. Вып.22. «Ценологические исследования». – М.: Центр системных исследований – ИИЕТ РАН, 2003. – 472 с.
7. Кудрин А.И. Очерки полевого учёта. Вып.6. «Ценологические исследования». – М.: Центр системных исследовании, 1998. – 192 с.
АННОТАЦИЯ
Убеждение в общности законов эволюции заставляет обратиться к её конкретным проявлениям, действующим в различных реальностях. Поэтому эвристично рассмотрение техноэволюции через призму эволюции биологической. И хотя А.А.Любищев (а сейчас такие учёные как Э.М.Галимов и Ю.В.Чайковский) критически относился к дарвиновским представлениям, исторически для нашей страны сложилось, что глубокое изучение техноэволюции, опирающееся на введение понятий технетика и техноценоз, началось с аналогий. Предложенная для объяснения научно-технической революции теория информационного отбора формировалась по аналогии с дарвиновскими представлениями, а все узловые точки, определяющие ход технического прогресса, предложено рассматривать, опираясь на варианты кибернетической схемы Шмальгаузена. Приведён ряд параллелей между видами эволюции и сформулированы задачи построения теории техноэволюции на принципах, отличных от дарвиновских.