назад

Клетка и теория информации

Введен ие

21-вый век называется веком информации. Человек не только присвоил себе комментарий этого явления, но нашел новое поле творчества. Хотя и раньше музыканты, поэты и художники могли передать настроение, поделиться кусочком своей жизни. Новый этап возможностей поделиться с собратом своими приемами решения задач, или вовсе перегрузить свой труд на чужие плечи пришел с осознанием необходимости вынести колыбель, кузню, источник информации – интерпретатор головного мозга человека за рамки его биологического естества. Развитие технологии электронного проектирования дало возможность моделировать процессы мышления на другой элементной базе, нежели биологическая, и даже моделировать сами биологические процессы. Но чем дальше пробирается человек в чащу неизведанных глубин своего же мышления, стараясь сформулировать и навязать свой образ мыслей бездушному электронному творению, тем чаще приходится ему задумываться, кто же был Создателем этого безупречного живого мира – шедевра интеллектуального труда, – да и самого Homo Sapiens, весь информационный и технологический проект которого заключен в одной-единственной микро-клеточке.

Если до клетки организм больше напоминал аналоговую систему с ее плавными переходами, размытостью состояний и возможностью функционирования системы даже при крайних повреждениях, то в принципах функционирования клетки все оказалось дискретно, алгоритмично и понятно лишь с точки зрения теории информации.

Алгоритмы управления синхронизированы и не могут функционировать, если все остальные узкоспециализированные части не будут на месте. Для того, чтобы простые (на первый взгляд) функции выполнялись, необходим предварительный алгоритм выполнения, причем с параллельным выполнением разных шагов и вспомогательных функций.

Секрет жи зни клетки заключен в тотальной регуляции своей работы: она непрерывно контролирует, сколько и как ого типа химических реакций производить. Клетка, как координированная бригада специализированных р абочих (ферментов и органелл), знающих технологию своей работы в деталях, настроена на восстановле ние даже при сильных структурных сбоях. Для ее смерти придуманы программы самоуничтожения – механизмы некроза и апоптоза. Стабильность генов обеспечивается не столько их квантовым характером , сколько существованием мощных молекулярных систем репарации повреждений ДНК, действующих на осно ве дублирования генетической информации (двойная цепь ДНК, диплоидность хромосом, дублирование ген ов и др.). Температурные зависимости скоростей мутаций, найденные у дрозофилы, относятся не к гена м, а к ассоциированным ферментам. Механизмы многих мутаций связаны не с изменениями конформации ге на (ДНК), а с внедрениями в нее мобильных генетических элементов, хотя известны и факты непосредст венного влияния мутагенов на структуру ДНК (увеличение или выпадение отдельных участков). < /FONT>

О слове "информация"

Сообщение (код) является информативным для получателя только в случае, когда он умеет интерпретировать полученное сообщение согласно своих, уже известных, правил интепретации. Получается, что информация имеет свое предназначение – "быть рожденной" заново интерпретатором. Речь не идет о шифраторе/дешифраторе, т.к. в э том случае происходит лишь преобразование формы информации, но интерпретатор – это объект, к оторый извлекает пользу из принятой депеши. Последний и определяет предназначение информации, поэт ому:

Информ ация есть предназначенная для интерпретации интеллектуальная собственность.

1. Инфор мация – это способ дублирования интеллекта. Творец информации всегда формирует условия, в ко торых все задуманное будет однозначно реализовано:

2. Информация – это процесс замысла интерпретатора, цель которого исполнить материальный код. М атериальный код генерируется после того, как будут обозначены правила интерпретации< /FONT>

3. Информация, как процесс, в ходе которого должна быть реализована интеллектуальная категория, т.е. должно произойти ее осмысление, не зависит от системы кодирования. Выбор системы знаков/зна ковых молекул будет идентифицироваться / воплощается в интерпретаторе< /FONT>

4. При к одировании интеллектом в терминах интерпретаторa задается значимость и вес каждому материальному н осителю. При интерпретации учитывается взаимное расположение знаков / символов / молекул.

5. Интерпретатор объединяет в себе правила интерпретации и алгоритмы реализации этих правил, а также управляющий автомат (или фермент клетки), проходящий через энергетические/материальные состояния правил интерпретации, и производящий действия управления согласно алгоритму / предписанию / устройству белкового комплекса интерпретации.

6. Правилами интерпретации выбранному материальному объекту (коду) присваивается определенная интеллектуальная собственность (категория мышления).

7. Такие свойства, как актуальность, полезность, объективность, оценка достоверности информации имеют смысл только для интерпретатора.

Пример ы интерпретации

Не так давно меж дународная исследовательская группа под руководством Детлефа Вигеля (Detlef Weigel) из Института э волюционной биологии Макса Планка (Германия) обнаружила, что особи одного вида, произрастающие в р азличных географических районах, могут иметь самые различные генотипы - но, что очевидно, идентичн ые клетки.

http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/top/index_science.shtml?2007/07/ 23/25987

Оказывается, последовательность ДНК отдельной особи – в наших терминах код – далеко не достаточна для по нимания генетического потенциала вида. Очевидно, уникальность вида (видовая информация) определяет ся интерпретатором ДНК – клеточными факторами и белками, которые знают, что записано в генах ДНК, где нужно искать, что строить и какими процессами руководить, – и они находят эту инфо рмацию даже если ДНК сильно видоизменена.

Адекватна я реакция клетки на состояние внешней среды представляет собой алгоритмизированный ответ микропрог рамм белков и ядра клетки на получаемые из цитоплазмы сигналы. Механизмы, с помощью которых ситуац ия во внеклеточной среде сообщается от рецепторов на мембране путем сложного каскада реакций цитоп лазмы в ядро, называются сигнальными путями.

Олигосаха ридные цепочки гликокаликса, выступая над поверхностью клеточной мембраны, представляют начальное звено интерпретации. С их помощью осуществляется взаимораспознавание клеток и взаимодействие с мик роокружением. Каждой разновидности клеток присуща особенная последовательность моносахаридных оста тков в составе поверхностных олигосахаридных цепочек гликополимеров, свой уникальный набор и цитот опография углеродных детерминант.

Если под генетическим кодом понимать ДНК, то его интерпретатором всегда будут являться все полимеразы и органеллы клетки. Только в своей клетке данный генетический код будет иметь абсолютную экспрессию. Конечно, вы можете возразить, – ведь гены мыши можно имплантировать в соответствующие локусы ДНК петуха. Даже вирусы мигрируют между разными видами организмов за счет универсальности полимераз. Но очень вряд-ли организм человека будет построен клеткой обезьяны по человеческой ДНК, несмотря на то, что общие правила чтения нуклеотидов совпадают. Очевидно, для разработки целых царств необходимо было лишь спроектировать одну-единственную систему кодирования низкого уровня. Другое дело, что современной генетикой освещена лишь сторона кодирования аминокислот. Если рассматривать верхние этажи замысла, образующиеся разворачиванием отдельного вида в результате предопределенного деления клеток (эмбрионального развития), в частности, гуморальной или нервной системы, инстинктов, программ поведения, то там у каждого вида будет много глобальных дифференцированных отличий, основанных на взаимосвязях особенностей органов /систем органов/ организма и подходов по их управлению нервной/гармональной системой особи. Это заставляет усомниться в возможности такого неглубокого подхода сравнения видов "на низком уровне", как их сравнение по последовательности нуклеотидов ДНК. Необходимо сравнение всех интерпретационных белков клетки!

Рассмотри м узкоспециализированные реакции катализа. Химический элемент, или соединение, выступающее катализатором, изменяет скорость протекания химической реакции между группой других соединений, называемых реагентами. После этого сам катализатор остается неизменным по всем своим свойствам. Мириады каталитических реакций живого мира достойны восхищения, ведь подбор катализатора для проведения хим. реакции в искусственных условиях (обычно это неорганика) кропотлив и достигается методом проб и ошибок, тогда как в живом мире катализаторами являются сложные белки ферменты и пептиды, кодированные в банке знаний по проведению катализа ДНК.

Это же преобразование (химическая реакция) потребовала бы целенаправленного приложения энергии в виде значительного повышения давления и температуры, что невозможно из соображений гомеостаза живых организмов.

По этим атрибутам мы относим процесс катализа к типичному способу передачи информации.

Действите льно, для любой химической реакции, записанной с учетом неизменности химического состава катализатора :

A + B + K = X + Y + K ,

где А и В – исходные вещества, X и Y – продукты реакции, К – катализатор. Катализатор сравнительно легко может быть выведен из продуктов химической реакции. Примерами управляемого многоступенчатого катализа в клетке может служить а) окисление глюкозы до пировиноградной кислоты (4) и (5). В последнем случае в формуле требовалось бы дописать неслучайное выделение энергии.

б) Фибриноген – ключевой компонент системы свертывания крови. Модификация и полимеризация этого белка обеспечивает образование сгустка, закупоривающего пораженный участок сосуда.

Чисто теоретически можно предположить, что этот белок должен иметь по крайней мере несколько важных участков:


  1. участок, ответственный за активацию тромбином;

  2. участки, ответственные за полимеризацию,

  3. участок, ответственный за разборку полимера плазмином.

  4. участки, обеспечивающий прикрепление к различным поверхностям.

Oбразование и распад сгустка крови можно разбить на четыре этапа (http://ksono.o rg/ru/ic/fibc.htm):


  1. .. выход компонентов крови за стенки сосуда и реакция двух белков, которые никогда не контактируют друг с другом "в штатном режиме" – белка крови и белка, находящегося на поверхности тканевых клеток (тканевого фактора, TF).

  2. .. в результате реакции 1 белок крови активируется и запускает каскадную реакцию, активируя другой белок крови, тот третий и т.д. Таким образом за короткое время в крови образуется огромное количество конечного активного белка, который вступает в реакцию 3.

  3. .. активный белок, тромбин, отщепляет от белка фибриногена несколько "ненужных" кусков, в результате чего образующийся фибрин может полимеризоваться с образованием фибриновых нитей, лежащих в основе сгустка.

  4. .. одновременно с реакциями 1-3 запускаются процессы, приводящие к активации плазмина, который расщепляет фибриновый полимер, "растворяя" сгусток.



Первая ре акция свертывающей системы запускается выходом крови из поврежденного сосуда:

белок кро ви FVIIa (фибриноген) соединяется с рецептором TF ("тканевой фактор"), находящимся на по верхности тканевых клеток, но отсутствующим на поверхности клеток крови и внутренней стенки сосудо в. Рецептор TF ("тканевой фактор") является "первым уровнем интерпретации" бел ка крови FVIIa. Полученныйй белковый комплекс активирует фактор свертывания X (FX), который запуск ает дальнейшие каскадные реакции ("правила интерпретации").


Первое. Формы вещества или энергии (химические соединения), с помощью которых переносится информация, буде м называть кодами.

Второе. Интерпретация может происходить только при соответствии (предназначенности) кода свойствам интепре татора.

Так, вирусная инфекция имеет видовую и тканевую специфичность. Вирус гепатита поражает только клетки печени, а грипп транскрибируется только в клетках эпителия слизистой оболочки дыхательных путей.

Все реации катализа высоко специфичны и проводят только "свои" химические реакции. От свойств интерпретатора (правил интерпретации – напр. формы фермента) зависит в конечном итоге то, какую информацию он принимает, или какой реакции он является инициатором, получая конкретный набор кодов.

Компле кс структур объекта, позволяющих ему воспринимать получаемые коды как некоторую информацию будем называть аппаратом интерпретации информационных кодов или кратко – аппаратом интерпретации.

Третье. В рассмотренном случае сообразность (предназначение) информации принимающему объекту в значительной мере определяется самим наличием у него аппарата интерпретации.

Итак, три основных фактора, определяющих процесс информации - наличие кодов, наличие аппарата интерпретации этих кодов у принимающего объекта и, наконец, обязательная целесообразность информации для принимающего объекта.

Формы информационного чтения кода

Материаль ный носитель кода, который обуславливает формы жизни многоклеточных ядерных организмов, представляет собой разновидность молекулы нуклеиновой кислоты, а именно, молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Исследование строения ДНК и интерпретационных процессов, приводящих к организации материи по проекту ДНК клетки, – это предмет молекулярной биологии. Отметим лишь, что ДНК состоит из четырех элементов, называемых нуклеотидами. Нуклеотид – это небольшая молекула, состоящая из трех частей – азотная основа (пурин или пиримидин), сахар (рибоза или дезоксирибоза), и фосфат. Причем значащими частями при интерпретации являются только азотистые основания.

Таблиц а 1. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК и их состав.

Основание

Нуклеозид = азотистое основание + углевод

Нуклеотид = нуклеозид +фосфат

Аденин (А)

Аденозин

Адениловая кислота

Гуанин (G)

Гуанозин

Гуаниловая кислота

Цитозин (C)

Цитидин

Цитидиловая кислота

Тимин (T)

Тимидин

Тимидиловая кислота

Урацил (U)

(в РНК вместо Тимина)

Уридин

Уридиловая кислота

Чтение кода ДНК происходит опосредованно, через репликацию кода ДНК на нескольколько видов молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК). РНК имеет отличие в кодировании. Таким образом, коды, с помощью которых осуществляется передача информации от ДНК, не совпадают с кодами, с помощью которых принимается информация. После репликации мы имеем два кода, содержащих одну и ту же информацию (о том же самом белке), поскольку не поменялись правила интерпретации.. Измен ение энергетического состояния и материального носителя не повлияло на информацию, поскольку это предусмотрено интерпретатором.

В молекуле ДНК нуклеотиды включают углевод(сахар) – дезоксирибозу, а в молекуле РНК нуклеотид включает углевод(сахар) – рибозу.

Нуклеотиды в ДНК и РНК соединены фосфодиэфирными связями , которые соединяют 3’ углеродный атом одного нуклеотида с 5’ фосфатной группой следующего нуклеотида. Таким образом каждая цепь в ДНК или РНК имеет полярность, которая обозначается как 5’ и 3’ конец. РНК включает одну полинуклеотидную цепь

Молекула ДНК состоит из двух комплиментарных и антипараллельных друг другу полинуклеотидных нитей.


Транскрипция – синтез молекулы РНК, комплиментарной и антипараллельной одной из цепи ДНК (матричной цепи)

Соответственно, эта цепь ДНК по которой строится комплиментарная цепь РНК называется матричной цепью. Другая цепь ДНК называется кодирующей цепью, поскольку ее последовательность идентична последовательности РНК. При этом необходимо помнить, что вместо основания Т (тимин) в РНК включается основание U (урацил)

ДНК

Нематричная (кодирующая) цепь

TACGGATA

Матричная цепь

ATGCCTAT

РНК, которая синтезируется на основе этого участка:


UACGGAUA

Видно, что РНК комплиментарна матричной цепи ДНК и идентична кодирующей цепи ДНК.

Для того, чтобы избежать потерь информации в клетке существуют механизмы защиты – ферментативная репарация ДНК и мРНК от искажений.  http: //www.ksono.org/cgi/scr/pro

В клетке код восстанавливается ферментами. В автоматике считают контрольные числа и циклические суммы, но чтобы так на ходу восстанавливали код – это диковинка, присущая клетке.

В автоматике придуманы дополнительные коды, вносящие избыточность, по которым проверяется (это тоже делает не сам код, а внешняя программа) достоверность основных кодов. Генетические исследования показывают, что одна и та же информация может передаваться различными участками одной ДНК, и исключение каких-либо из них не приводит к нарушениям ее функций. Однако, использование избыточности требует строгого соответствия последовательности кода правилам интерпретации. В противном случае будет невозможно добиться восстановления кода ферментами. Например, если все три дубликата кода, заложенные для надежности будут иметь разный код, получится система, надежно продуцирующая дезинформацию по «3-ной ошибке в ДНК».


Интепрета ция клеточными факторами проходит не только по полезому коду – код вируса может быть встроен в процесс трансляции. Клетка, в которую попадает вирус, является для него внешней средой. Подставляя ферментам клетки свой код, вирус заставляет их создавать другой такой же вирус. Для клетки это означает нарушение контроля информационного потока. Если возникающие при этом искажения информации становятся слишком значительными, клетка теряет возможность поддерживать свое существование и разрушается. С одними искажениям информации (умеренные бактериофаги) клетка умеет бороться, с другими (вирулентные бактериофаги) - нет, а третьи могут оказаться нейтральными или пассивными (некоторые ретровирусы).

Кле точная форма жизни

Мы не можем взять за простейшую живую форму – вирус, т. к. для воспроизведения себе подобных он использует набор полимераз родственной вирусу клетки.

Вирус состоит из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, которые предотвращают распад друг друга. Нуклеиновая кислота играет главную роль в воспроизведении другого такого же вируса при наличии соответствующих условий внешней среды.

Механизм воспроизведения вирусов сводится к тому, что он, попадая в родственную клетку, приводит к синтезу зрелых вирусных частиц – вирионов, из которых в определенных условиях образуются другие такие же вирусы.

Судя по структуре вирусов, основой которых может являться молекула либо ДНК либо РНК, у них имеется несколько возможностей вмешиваться во внутриклеточный информационный обмен: а) изменить состояние клеточной РНК, б) предоставить свой код напрямую определенным элементам клетки вместо соответствующей РНК; в) когда молекула ДНК вируса внедряется в молекулы ДНК клетки, и та реплицирует в РНК уже искаженную информацию (5).

Фактор целенаправленной передачи информации от одного объекта другому в ситуации, когда ее реализация оказывается целесообразной для первого и нецелесообразной для второго будем называть дезинформацией.

Понятия Информация и Дезинформация, обозначают одну и туже субстанцию, но с точки зрения соответствия различным целям имеют разные этические категории. Они соотносятся между собой примерно так же, как понятия разведчик(польза) и шпион(вред).

Каждый элемент клетки в отдельности крайне неустойчив. Его существования заключается в регулярном обновлении большой части входящих в него субэлементов и энергетической подпитке их взаимодействий. Согласованность внутренних взаимодействий по обмену веществом и энергией достигается комплексом следящих и управляющих информационных взаимодействий, центральным (но не обязательно единственным) элементом которых является молекула ДНК. Интересно, что среди управляемых процессов многие каталитические, например гликолиз и свертывание крови, выполняются ферментами иерархически. И если на молекулярном уровне под интерпретацией ДНК понимается производство белка, то многоклеточные клетки имеют сведения как интерпрет ировать ДНК для построения организации уровня органов и систем, например, гормональная стимуляция, нейросети как системы интерпретации информации, поступающей из-вне или решение нестандартных, но предусмотренных ситуаций уровня организма. Достаточно вспомнить отключение тока крови по органам, наиболее сильно теряющим температуру при обморожениях. Здесь мы имеем дело именно с предопределенным информационным процессом сохранения жизни организму, принося в жертву его части. Обморожение наглядно упраздняет формулировку «естественного» отбора. Отбор всегда «искусственнен» и управляем организмом без участия хозяина тела.

У одноклеточных есть аппарат интерпретации информационных кодов. По правде сказать, нам вообще ничего не известно о таковом у вирусов. Вирусы лишены аппарата репликации, и автономно существовать не могут.

Аппарат интерпретации информационных кодов у клеток имеет безусло вный и непосредственный характер. Безусловность его заключается в том, что одинаковые комбинации кодов всегда воспринимаются конкретной клеткой как одна и та же информация реализуемая в одних и тех же действиях. Непосредственность действия этого аппарата заключается в почти немедленной реализации информации. Клетка не может позволить себе долго хранить принимаемую информацию и реализовывать ее некоторое время спустя. Этапы интерпретации информационных кодов и реализации полученной информации в клетке практически не разделяются.

Можно привести пример приема и интерпретации информации из внешней среды такими одноклеточными организмами как бактерии в процессе поиска ими питания.

Само событие получения питания у бактерий одновременно является событием получения информации о наличии питания. Реализация этой информации происходит через изменение длины их единичных перемещений (направление не случайное). Чем чаще встречается пища, тем короче пробеги. Таким образом, попав в питательную среду, бактерии проводят в ней большее время, чем то время, которая они проводят в бедной питанием среде. Формой взаимодействия с внешней средой через управление своими действиями является регуляторное включение трансляции генов, способных обработать наличный в среде энергетический носитель. Это управление как выбор факторами внешней среды действий из имеющихся альтернативных возможностей, заданных в геноме заблаговременно. Такими примерами могут служить активация по-умолчанию "закомментированных" белками-репрессорами транскрипция ферментов, расщепляющих лактозу, кишечной палочкой (5) и различного рода энергетического питания клетки простым фактом присутствия нестандартного носителя энергии в околоклеточной среде.

Аппарат интерпретации информации получаемой клеткой из внешней среды полностью и однозначно определяется структурой молекулы ДНК (поскольку именно она управляет его построением) и передается от родительской клетки к дочерней через копию этой ДНК. Он не меняется в течение всей жизни клетки и одинаков у всех клеток одного вида.

Многоклеточные формы жизни

Достигает ся комплексом происходящих между клетками управляющих и следящих информационных взаимодействий. В многоклеточном организме появляются клетки способные вступать в информационные взаимодействия с другими клетками в качестве передающей стороны. Во всем остальном клетка в многоклеточном организме взаимодействует с другими клетками принципиально так же, как одноклеточный организм взаимодействует с элементами его внешней среды. Принципиальное отличие проявляется только в процессе самовоспроизведения клетки. Дочерняя клетка не всегда становится полной копией материнской клетки. На процесс дифференциации клетки оказывает влияние ее информационное окружение (клетки внешней среды). ДНК в дочерней клетке полностью копируется с ДНК материнской клетки, а комплекс остальных элементов может значительно отличаться. Таким образом, центральный элемент информационного управления в каждой клетке один и тот же, но выполняет только ту часть своих функций, которая соответствует ее дифференциации.

Разные по строению клетки организма выполняют разные функции. В комплексе они обеспечивают взаимодействие организма с его внешней средой, которое в итоге должно поддерживать существование каждой отдельной клетки. Чтобы так оно и было необходима согласованность действия различных клеток через их информационные взаимодействия (следящие и управляющие). У простейших многоклеточных управление осуществляется теми же клетками, которые поддерживают обмен веществом и энергией с внешней средой. Несмотря на нетривиальность управляющих действий, одноклеточные обходятся без сети нейронов. Уже у кишечно-полостных возникают нейроны, специализирующиеся на обработке информации. По самому строению нейроны у всех многоклеточных не имеют права быть в гордом одиночестве. Одинокий нейрон обречен на моральую гибель, - он спроектирован с несколькими короткими отростками (дендритами) и одним длинным аксоном. Его можно сравнить с мобильным телефоном без мобильной сети оператора. Дендриты служат для информационного взаимодействия с соседними клетками, а аксоны с клетками, расположенными на значительном расстоянии (их длина может быть свыше метра). Почти изначально возникает и функциональное разделение нейронов по участию в следящих и внутренних управляющих функциях (в биологии соответствующие функции называют чувствительными и двигательными). В простейшем случае информационное взаимодействие организма со средой реализовано через нервные (рефлекторные) дуги.

Последовательность происходящих в нервной дуге информационных взаимодействий между различными клетками образует акт информационного взаимодействия более высокого уровня, в котором объектом, принимающим информацию, является уже сам организм, несмотря на то, что он построен из тех же самых «одноклеточных». Аппарат интерпретации организма, основанный на информационной модели нейронной сети, также является безусловным и непосредственным, как и в случае одноклеточного организма, но нагромождение уровней информационного обмена требует более сложных структур нейронов: нервные узлы, нервные центры и, наконец спинной и головной мозг.

Одно из качественных отличий интерпретации нейронной сети заключается в обобщении.

Обобще ние информации – это преобразование информации о наличии множества простых частных событий в информацию о наличии некоего события более высокого уровня, в которое эти частные события входят как отдельные его элементы.

Необходим ость обобщения связана, прежде всего, с тем, что на любом отдельном этапе информационного обмена имеется принципиальное ограничение количества и разнообразия информационных кодов, с которыми может работать аппарат интерпретации. Обобщение информации заключается в замене информации о конкретных частных событиях на информацию о событии, которое заключается в их совместном проявлении. Эта информация переносится меньшим числом кодов, чем суммарное количество кодов необходимое для переноса информации обо всех частных событиях. При этом неизбежны потери детализации отражения ситуации, но обеспечивается возможность ее согласованной реализации через передачу информации, адекватной ситуации в целом.

Множество разных конкретных ситуаций, в которых оказывается многоклеточный организм поступает от разных систем восприятия в соответствующие нервные узлы, которые отвечают за математическое моделирование конкретных сигналов (звука, запаха, обоняния, тактильных или зрительных), меняют параметры своих функций активации, чем достигается каким-то образом объединение функций памяти о предыдущем поведении сигнала (сопоставления с совокупностью состояний сигнала, поступавших ранее) с реакцией на него, то есть, прогнозирования , своеобразной аппроксимации функции, моделирующей сигнал, и, как следствие, просчета дальнейших значений сигнала.

В результате организм реализует действие, соответствующее той ситуации, которая должна иметь место, но напрямую еще не проявилась для организма в его информационном взаимодействии со средой. Такое поведение нейронной сети Павлов называл условными рефлексами. Условная интерпретация в течение жизни конкретного организма означает настройку его врожденного аппарата интерпретации.

Искусстве нное построение правил интерпретации, не входящих во множество врожденных, но обусловленное генетически, ведут нас к понятиям память и интеллект.

Память организма – это формируемые аппаратом интерпретации информационные модели объекта вместе с его свойствами, сохраняющиеся после интерпретации. У организмов, способных обучаться, могут изменяться и дополняться новыми сами правила интерпретации поступающего сигнала. Происходит это, очевидно, выделением полномочий нейрона или группы нейронов моделировать объект, о котором поставляют информацию системы восприятия. Самая большая загадка нейронной сети – это способность выделять в поступающих от систем восприятия сигналах объекты, живые существа, либо категории обобщения с последующей модификацией их свойств. Степень обучения интеллекта обусловлена генетическими возможностями клетки.

Память используется как для прогнозирования, так и для быстрого определения собственного образа действий. Память как набор записей о свойствах объектов окружающего мира нужна в процессах распознавания и идентификации объектов и определения отношения к объекту. Если это хищник – надо убегать, жертва – надо догнать. В книге В.К. Арсеньева "По Уссурийскому краю" или «Дерсу Узала» описан случай, когда тигр иммитировал крик оленем как для вызова соперника во время гона (приманивал жертву, чтобы не тратить сил гоняться за ней). Сложными случаями интерпретации на базе видео-памяти являются мимикрия, предостерегающая окраска или маскировка (5). Это примеры дезинформирования возможной жертвы или хищника.

Тут невольно участвуют несколько интерпретационных комплексов двух организмов. Причем один из них в совершенстве знает аппарат интерпретации другого. Данная интерпретация видео- или аудио- образов моделируется сетью клеток-нейронов, и эта модель и детали ее реализации имеются в каждой клетке. Но вот информации о всех окружающих организм объектах и их индивидуальном поведении ген. кодом не предусмотрено.

Для возможности обучения организм должен из среды получать и обрабатывать сигналы, которые для него без обратотки не информативны. Обрабатывать окружающий мир клетка умеет и передает это интерпретатор по-наследству. Чем выше проектная организация организма и сложнее комплекс его взаимодействий со средой, тем больше он должен получать бесполезной в текущий момент информации, и тем качественнее будет предварительная обработка во избежание накопления бесполезного в своей памяти. Необходимость этого вытекает из неопределенности того, какие конкретно взаимодействия могут произойти в дальнейшем, и какая текущая информация будет использована.

Совокупно е наличие памяти, возможности обобщения и прогнозирования стало предпосылкой развития абстрактного мышления. Оно заключается в том, что иммитируется и обрабатывается информация, связанная с явлениями, и категориями которых, может быть, никогда не было и никогда не будет.

Память каждого объекта всегда ограничена, а большая часть поступающей информации так и остается невостребованной. При этом общее ее количество (с точки зрения переносящих ее информационных кодов), безусловно, превышает возможности полного ее запоминания. Для предотвращения переполнения памяти и соответственно потери возможности ее нормального функционирования обязательно должен существовать механизм ее чистки (забывания), дающий возможность использовать те же элементы памяти для запоминания новой информации.


Главная редакция: Михаил Занин.


Исп ользованные источники:


1. Вступление — выдержка из книги Михаила Бихи "Darw< I>in’s Blackbox ".

2. Раздел "Свойства информации" и «Многоклеточная форма жизни» — выдержка из статьи Станислава Янковского журнала "Наука и техника" 1997 г. Электронная версия: © НиТ.

3. Автором примера реакции катализа является российский биохимик Константин Виолован, любезно предоставившим свой труд по фибриногену.(http://ksono.org/ru/ic/fibc.htm)

4. В.Малюк, «Наука и Библия», Киев, 2006, с. 66-67.

5. С. Ю. Вертьянов «Общая биология» 2-е издание, с. 7-74, 183-189

Пишіть нам! E-mail: ksono@ksono.org     Schreiben Sie uns!
s
olti.com.ua - Лучшие решения дизайна Genoterra.ru - Все о Генетике вітчизняний web-хостінг This page written in the vi editor