Философия компьютерной науки

Эпистемология кибернетики

Системы самоуправления, возникающие на основе прагматики гипертекста, обрели свою особую концептуальную форму выражения в конструктивной кибернетической эпистемологии. Основоположником этого направления информатики был Х. фон Фёрстер.

Хайнц фон Фёрстер – австрийский физик, математик и кибернетик (в 1949 году переехал в США).

Кибернетической основой конструктивной эпистемологии Фёрстера является организационная замкнутость нервной системы, а ее принципом кругообразность. Поскольку кругообразность включает в себя круговую причинность, исходных пунктов в ней два. Если причина находится во-вне системы, мы имеем дело с бихивиористской схемой «стимул – реакция – стимул». Она характерна для кибернетики первого порядка. Если причина находится внутри системы, схема ее действия обретает вид: «организм – модель поведения – организм». Она характеризует кибернетику второго порядка [12]. В этом случае речь идет о воздействии системы на саму себя, о ее самозамыкании.

Эпистемологическим ядром такой кибернетической системы является самореферентность познания и ее парадоксы.

Своеобразный вариант конструктивной кибернетической эпистемологии предложил наш бывший соотечественник В. Ф. Турчин (в 1977 году он вынужденно эмигрировал в США). Валентин Федорович Турчин известен как физик и кибернетик, создатель языка Рефал, ряда новых направлений в программировании и информатике, как яркий представитель редкого типа философствующего ученого-естествоиспытателя.

В отличие от Х. фон Фёрстера, Турчин представил не конкретную модель кибернетической системы, а предельно абстрактную модель иерархии таких систем. При этом он сосредоточил внимание не на познании вообще, а на специфическом «феномене науки» [13]. С кибернетической точки зрения он описал эволюцию (развитие) жизни на Земле, начиная с химических молекул и заканчивая гипотетическими «человеческими сверхсуществами».

Существенной особенностью картины мира Турчина является «человекоразмерность». Человек в ней представлен не только как биологическое существо, но и как личность. Преодолеть биологический редукционизм ему удалось на основе идеи метасистемного перехода.

Идея метасистемного перехода – главная в концепции Турчина. По сути она выражает скачек, возникновение нового системного качества управления при накоплении множества его однородных элементов [13, с. 12, 59–98, 103, 287–288]. Как квант эволюции метасистемный переход является конструктивным и творческим актом.

Очевидно, такого рода идеи относятся уже к теории сложных саморазвивающихся систем.

Как сказано, в общей теории систем (Берталанфи и др.) выделяются две противоположные точки зрения субъекта в исследовании объекта – внутренняя и внешняя. С внутренней точки зрения выявляются его структурные характеристики. При этом объект предстает как нечто целое, состоящее из частей (элементов). С внешней точки зрения выявляются его функциональные характеристики. Тот же объект представляется как взаимодействующий со средой. В первом случае он определяется как закрытая система, во втором случае, – как открытая система. Однако любую открытую систему можно рассматривать как закрытую и, наоборот [14, с. 32–33]. Вместе с тем, естественно возникающие здесь противоречия могут преодолеваться как на субъективной (субъектной), так и на объективной основе. Их преодоление на субъективной основе было осуществлено кибернетикой второго порядка (Фёрстер и др.), на объективной – осуществляется синергетикой.

Объективной основой синтеза структурных и функциональных характеристик любой системы является развитие. Оно также оказывается многомерным образованием. Это порождает различные направления его научного исследования. К ним относятся теории детерминированного хаоса, диссипативных структур, сложности, самоорганизованной критичности, нелинейных сред, неравновесных динамических систем, режимов с обострением, фракталов и др. С синергетической точки зрения развитие представляется как самоорганизация.

Понятие «самоорганизация» в синергетике толкуется принципиально иначе, чем в кибернетике второго порядка. Если, например, для Фёрстера оно означает «организацию организации» [12], то для Хакена – внутреннюю спонтанную организацию системы [14, с. 13–15, 313; 15, с. 28–29]. Её наглядным примером, по мнению последнего, может быть разрезание на две части гидры: при этом из нижней части быстро формируется новая голова, а из головной части вырастает новая нижняя часть [15, с. 25]. Объективным условием самоорганизации является предельное обострение внутренних противоречий системы.

Методология синергетического подхода определяется диалектическим законом отрицания и имеет тройственный ритм, вполне адекватный знаменитой гегелевской триаде: тезис – антитезис – синтез [16, с. 229 –230]. Однако его содержание обусловливается реальными системными свойствами находящегося в окрестности точки неустойчивости объекта. Как следствие, мышление субъекта здесь обретает нелинейные характеристики.

Исходным пунктом (тезисом) синергетического исследования объекта, как правило, является его описание на макроуровне. Этот макроскопический (феноменологический, холистический) подход соответствует внешней точки зрения общей теории систем, но представляет структурные характеристики их функционирования (первоначальный порядок). Центральный пункт (антитезис) такого исследования определяет анализ микроскопического состояния объекта. Аналитический подход соответствует внутренней точке зрения общей теории систем, но здесь представляет функциональные характеристики их структур (динамический хаос). Завершающий пункт (синтез) синергетического исследования объекта – это своеобразная обратная связь, возврат к макроскопическому уровню. Он осуществляется посредством синтеза [14, с. 29–33, 58–62; 17, с. 20–21]. Именно этот синтетический подход, нередко отождествляемый с первоначальным макроскопическим подходом, определяет не только специфику порождения новых структур, но и саму парадигму исследования самоорганизации (порядок из хаоса) [18].

В работах основоположника синергетики Г. Хакена данная методологическая схема конкретизируется с помощью принципа круговой причинности. С одной стороны, описывающие макроскопическую структуру системы параметры порядка подчиняют себе движение ее компонент, с другой стороны, ее компоненты кооперативно воздействуют на параметры порядка и порождают их [15, с. 47–50, 252–253, 310–312]. Таким образом, по его мнению, возможно решение как прямой, так и обратной задачи: определение параметров порядка сложной системы и, наоборот, восстановление поведения этой системы по известным параметрам порядка [19, с. 346]. В последнем случае исходный пункт синергетического исследования фиксирует микроскопический подход [14, с. 63–81; 15, с. 245].

Герман Хакен родился 12 июня 1927 года, немец. Изучал физику и математику в университетах Галле (1946–1948) и Эрлангена (1948–1950), получил степени доктора философии и доктора естественных наук. Будучи профессором теоретической физики Университета Штутгарта определенное междисциплинарное направление в науке он впервые обозначил термином «синергетика» в своих лекциях в 1969 году. Хакен также впервые показал плодотворность использования синергетического подхода и в информатике [14].

Шенноновская информация, по его мнению, никак не связана со смыслом передаваемого сигнала, поскольку она относится к замкнутой системе. Такие системы не могут ни порождать, ни хранить информацию. Синергетику, имеющую дело с открытыми самоорганизующимися системами, можно рассматривать как теорию возникновения новых качеств на макроскопическом уровне, а последнее – интерпретировать как возникновение смысла (как саморождение смысла). Основная идея здесь заключается в следующем: смысл сигналу можно приписать только в том случае, если мы примем во внимание отклик того, кто принял сигнал. Относительная значимость сигнала выражается в обмене информацией между ее источником (передатчиком) и приемником. Поэтому основная проблема состоит в моделировании приемника.

Решая указанную проблему, Хакен различает обмен информацией системы с окружающей средой (макроуровень) и обмен информацией между частями системы (микроуровень). Ее синергетический аспект он определяет по схеме: макро¹ – микро – макро². Таким образом, информационный обмен предстает как обмен между иерархическими информационными уровнями. Принцип подчинения, характеризующий отношение макро¹ – микро, определяется в механизмах передачи информации (генетический код, память и т.п.). В отношении микро – макро² раскрывается механизм порождения смысла, семантика информации. Вместе с тем, с одной стороны, происходит ее сжатие, с другой стороны, – приращение.

Поскольку информация увеличивает надежность (эффективность) систем, она может быть причиной их изменений. Поэтому максимизацию информации можно рассматривать как эволюционный принцип [14, с. 33–54, 231–233].

Предложенная схема, по мнению Хакена, позволяет моделировать и процесс обучения. В этом случае мы получаем взаимодействие сигналов и относительную значимость сигналов, зависящую от сигналов, принятых приемником раньше. Последняя становится функцией времени.

Механизм распознавания образов, служащий метафорой когнитивной деятельности человека, можно рассматривать как обработку поступающих сигналов приемником, например, мозгом или машиной. В этом смысле он понимается как процесс самоорганизации. Если даны некоторые характерные признаки распознаваемого образа (неполная информация), то они побуждают систему дополнить все остальные признаки так, что реконструируется целостный объект.

И в общем случае человек принимает решения в ситуациях неполной информации. Интерпретируя этот процесс по аналогии с распознаванием образов, мы преодолеваем указанную проблему. Перевод может быть осуществлен не только на качественном (эвристическом), но и на количественном уровне, т.е. на уровне компьютерных алгоритмов.

В этой связи высвечивается перспектива совершенно иного решения проблемы искусственного интеллекта. По аналогии с машиной Тьюринга возникает идея синергетического компьютера.

Сделав шаг в построении модели когнитивных способностей отдельного человека, можно строить сети, элементами которых являются головы (головной мозг) людей. В этих сетях также устанавливается иерархия параметров порядка. Таким образом, синергетические исследования выходят на уровень коллективных когнитивных процессов.

Универсализация синергетического подхода при его применении к различным областям человеческого бытия неизбежно приводит к основной философской проблеме «дух – материя». Говоря о круговой причинности во взаимодействии её сторон, Хакен логично приходит к выводу: «материя определяет дух» или «Дух из материи» [14, с. 43–45, 53–54, 193–215; 15, с. 243–312].

Синергетическое переосмысливание концептуального аппарата информатики, начатое Г. Хакеным, было поддержано многими учеными. Среди достигших определенных успехов в этой области представитель отечественной науки Д.С. Чернавский.

Философия Чернавского

Дмитрий Сергеевич Чернавский родился в 1926 году в Москве. Он доктор физико-математических наук. Получил известность благодаря работам по биофизике. Интересуется теорией развивающихся (физических, биологических, экономических и социальных) систем, клиодинамикой. Д.С. Чернавский – философски мыслящий ученый. Это позволяет ему не только свободно ориентироваться в различных областях науки, но и успешно решать ее разнообразные проблемы.

Подвергая своеобразной ревизии понятия теории информации, Д.С. Чернавский уточняет ее определение данное Г. Кастлером. «Информация – пишет он – есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных» [16, с. 13]. Специфика информационных систем, по его мнению, характеризуется способностями воспринимать, запоминать и генерировать информацию. Системы, способные генерировать информацию, содержат хаотический перемешивающий слой. Последний обладает определенными свойствами и т.д. Таким образом, Чернавский приходит к важнейшей проблеме информатики – проблеме генерации ценной информации. Решая ее, он дополняет синергетическую семантику Г. Хакена синергетической прагматикой.

В традиционной прагматике ценность информации определялась через цель (М.М. Бонгард, А.А. Харкевич, И.А. Полетаев). Однако вопрос о ее возникновении не обсуждался. Считалось, что цель формируется вне объекта, а информация – в нем самом. При внедрении в информатику идей синергетики ситуация изменяется. Ценность информации по-прежнему определяется в рамках цели, но цель полагается самой развивающейся системой, спонтанно. Способность к целеполаганию Чернавский считает отличительной особенностью всех живых существ.

Разрабатывая конкретные модели генерации ценной информации, Чернавский явственно выражает философско-методологический аспект синергетики. При этом прямо указывает на триаду Гегеля.

По мнению Чернавского, синергетика разрабатывает математические модели диалектической логики и обосновывает материальность ее исходных принципов [16, с. 230–231].

Вывод

Обобщая сказанное, можно констатировать следующее. Возникновение и развитие этой науки обусловливалось совершенствованием методологии. Семиотический подход позволил исследовать информацию в знаковой форме. Таким образом, определились ее синтаксический, семантический и прагматический аспекты. Причем изучение синтаксиса информации изначально осуществлялось с помощью математики. Кибернетический подход к многообразным естественным и искусственным системам управления позволил исследовать информационные процессы. Системный подход стал основой анализа организации и функционирования закрытых и открытых информационных систем. Существенным достижением синергетического подхода оказывается переход к исследованию сверхсложных саморазвивающихся информационных систем. К ним относятся: нейросистема головного мозга человека и ее модели в форме искусственного интеллекта (Г. Хакен), информационно-коммуникативные системы (Н. Луман), информационное общество в целом.

Контекст современной постнеклассической науки характеризуется глубокими интегративными тенденциями на основе идеи глобального эволюционизма; тенденциями гуманитаризации и гуманизации, предполагающими исследование человекоразмерных систем и систем, сравнимых с человеком по совершенству; доминированием нелинейного мышления; другими особенностями. В этом контексте многие понятия информатики изменяются, уточняются или обретают иной смысл. Так произошло, например, с ее базовым понятием «информация». То же происходит и с её прагматическим понятием «цель». Последняя обретает подлинно человеческий смысл – осознанного ценностного представления бытия. Все это логично приводит к необходимости активного участия философии в исследованиях информатики, причем изначально, а не в форме обобщений уже полученных результатов.