Эволюция природы в представлении информационных технологий
Ившин Владимир Евгеньевич
По мнению некоторых ученых “имеются все основания полагать, что в будущем синтез развитых кибернетических и био-физико-химических представлений приведет к полному пониманию сущности жизни” (И.С. Шкловский. “Вселенная. Жизнь. Разум”. Москва. “Наука”.1987. Стр.142).
Введение.
Разработка информационной системы предприятия начинается (после всех организационных работ) с обследования материальных и информационных потоков,
сопровождающих производственные и управленческие процессы.
Для документирования результатов обследования применят разные методологии и инструментарий. Одной из наиболее популярных методологий для описания функциональной модели предприятия является методология IDEF0.
Модель IDEF0 представляет собой серию диаграмм, разбивающих сложный объект на составные части. Составными частями диаграммы являются функциональные блоки и стрелки, входящие и выходящие из блоков. Дополнительно оформляется пояснительный текст.
Рис.1 Пример простейшей IDEF0 диаграммы
Блок (пронумерованный прямоугольник) описывает обрабатывающую функцию (процесс).
Входящая стрелка слева обозначает нечто, подлежащее обработке. Это может быть вещество, энергия или информация.
Входящая стрелка снизу обозначает оборудование, энергию и информацию, при помощи которых происходит обработка.
Входящая стрелка сверху обозначает управляющие параметры, изменение которых приводит к изменению процесса.
Выходящая стрелка обозначает результат обработки.
На самом деле при описании процессов выявляется множество стрелок, как входящих, так и выходящих.
|
|
Первоначально составляется, так называемая, концептуальная диаграмма, имеющая всего один блок. Затем этот блок детализируется несколькими диаграммами и так далее, до необходимого уровня детализации.
Такое описание позволяет достаточно точно разобраться в происходящих процессах и, прежде чем начать проектирование информационной системы предприятия, оценить эффективность существующих процессов и произвести, в случае необходимости, изменение в некоторых из них.
Таким образом, окружающий нас мир, если взглянуть на него глазами информационщика, представляет собой многообразие процессов, разнообразными образами взаимосвязанных.
Рис 2. Фрагмент природных процессов.
Эволюция мира при данном видении представляет собой не что иное, как эволюцию процессов, сущность которой заключается в том, что процессы становятся более устойчивыми, экономными и упорядоченными.
Начало биологической эволюции
На заре биологической эволюции существовало необозримое число разных по функциональности процессов. Как утверждает наука, “можно считать доказанным, что под воздействием различных форм энергии на примитивной Земле возникли достаточно сложно организованные органические молекулы… Многочисленные эксперименты по абиогенному синтезу продемонстрировали возможность образования основных классов биологических активных соединений небиологическим путем” (И.С. Шкловский. “Вселенная. Жизнь. Разум”. Москва. “Наука”.1987. Стр.146 -148)
Биологическая активность молекулярных соединений означает, собственно говоря, организацию этими соединениями “производственных” процессов, в результате которых нечто подлежит преобразованию или превращению.
|
|
Функции белков чрезвычайно разнообразны. Но, что особенно важно, “каждый данный белок как вещество с определенным химическим строением выполняет одну узкоспециализированную функцию и лишь в отдельных случаях несколько, как правило, взаимосвязанных функций”.(Д.Г.Кноре, С.Д.Мызина. “Биологическая химия”. Москва. “Высшая школа”. 2000. Стр. 34)
Именно это свойство и обеспечивает связывание элементарные процессы в сложный процесс, или, на языке биохимии, простые молекулярные комплексы в сложные.
Белки имеют определенную пространственную структуру, что обеспечивается водородными связями между атомом кислорода в одном фрагменте молекулы и атомом водорода в другом фрагменте. Свойство молекулы белка быть свернутой определенным образом обеспечивает способность избирательно входить в контакт с тем веществом, химическое превращение которого он катализирует (субстрат). Контакт обеспечивается теми же самыми водородными связями, т.е., электрическим притяжением.
Притяжение в жидкой среде повлечет одновременное сближение фермента и субстрата. После того, как процесс закончится, фермент продолжит движение к следующему субстрату. Это движение, весьма возможно, приведет его к тому ферменту, который и производит данный субстрат. Конечно, путь этот долог, но ведь никто не торопил.
Таким образом формировались уже достаточно сложные процессы, вроде такого, как гликолиз (гликолиз представляет собой последовательность десяти микропроцессов, катализируемых разными ферментами в строго определенной последовательности).
|
|
Водородные связи слабые, если можно так сказать, случайные. Это свойство позволяло проводить отбор среди случайных “попутчиков” белковых молекул. Отбор мог иметь причиной сохранение сложного процесса: каждый фермент имел “попутчиков”, которые “подружились” и организовались для начала опять же слабой связью. Сложился информационный код процесса.
Сначала этот код был неустойчив, впоследствии эволюционным путем он стал достаточно защищен от искажений, помещен в специальное хранилище и зашифрован.
Ну, это, так скажем, фантазии…
Но пока еще нет эволюции, поскольку процессы не совершенствуются. Случайные мутации процессов могут как создать более эффективный (например, по времени) процесс, так и разрушить его вовсе, причем надежды на мутации примерно такие же, как надежда на выигрыш в бесконечной игре в рулетку: можно выиграть раз, два, десять, но в конце концов все равно проиграешь. До тех пор, пока процесс не научиться себя воспроизводить, надежа на эволюцию мифическая.
Размножение организмов тоже можно рассматривать как размножение сложных процессов. Это явление могло начаться сформировываться на самой заре цивилизации, когда еще не было клеток.
Рассмотрим опять процесс слияния микропроцессов в один сложный. Когда процесс двигается за сурогатами, он наверняка окажется не в одиночестве. В результате на одну приманку клюнут несколько процессов, и цепочка сложного процесса примет через некоторое время вид обильной виноградной грозди. И если поблизости вдруг окажется еще один процесс, аналогичный первому в цепи, он, словно матка, привлечет к себе часть грозди.
Для эволюции необходимо должен существовать еще отбор лучших, тех, которые содержат элементы эволюции: экономность, устойчивость.
Хаос явился родителем множества самых разнообразных простейших процессов, участниками которых являлись молекулы. Существование отбора предполагает прежде всего то, что выбор происходит между двумя процессами, не различимыми по основной функции, а именно, по преобразованию входного объекта в выходной. Поскольку процесс обеспечивается оборудованием и энергией, и управляется внешними параметрами, то по обеспеченности процесса и реакции на управляющие параметры и зависит его деятельность. Так, например, использование более доступного вида энергии может вытеснить одно производство другим.
Как возникла оболочка, для настоящего расследования не важно. Важно то, что эволюция представляла сборку элементарных процессов, впоследствии некоторым образом зафиксированных оболочкой в некоторые объекты, которые впоследствии объединились в более крупные объекты – клетки. Объединения клеток, как процессов, в многоклеточный организм, могло и не быть. Это могло быть результатом неудачного размножения клетки. Объединение организмов для совместного проживания известны как в мире растений, так и в мире животном. Причем, в симбиозе наблюдаются и представители разных миров, например, животных и бактерий.