Роман Александрович Бабкин
Информационный Завет. Основы. Футурологическое исследование

Большая путаница

Согласно известной поговорке, можно заблудиться в трёх соснах. Иногда достаточно и двух. Привычка к формулировке противоположных утверждений для описания сложных процессов сыграла злую шутку со многими мыслителями.

Приверженцы информатизации говорят: «Современный человек – продукт прогресса».

Критики информатизации выдвигают антитезис: «Современный человек – результат деградации».

Большинство нынешних последователей постиндустриализма придерживаются идеи прогресса. Мы слышим: «Человек придумал компьютер и интернет. Они делают его лучше: сильнее, умнее, гуманнее и т.д.».

Их оппоненты, признавая, что прогресс – главный двигатель социальных изменений, отвечают: «Человек придумал компьютер и интернет. Они делают его хуже: слабее, глупее, черствее и т.д.».

Важно увидеть, что спорщиков объединяет общее понимание сути развития цивилизации. Они определяют её как количественный процесс.

Только одни говорят: «Пользователей интернета становится больше. Это хорошо». А другие возражают: «Люди общаются друг с другом вживую меньше. Это плохо».

Для доказательства того и другого утверждения вы найдёте (в том же интернете) немало фактов и сведений. Получается парадокс: тезис и антитезис оба верны.

Как говорил один известный киноперсонаж: «Это ловушка!» (It’s a Trap!).

Действительно, перед нами – логическое противоречие, из-за которого возникла большая путаница. Это главный камень преткновения. О который могут запнуться строители нового мира.

В глазах общественности развитие науки и техники – условие, как прекрасного будущего, так и кошмара. Неопределённость грядущего, тревоги и надежды уже несколько десятков лет питают массовую культуру. Художественная продукция на эту тему пользуется бешеной популярностью. Книги и кинофильмы рисуют нам картины, где техническое совершенство, так или иначе, противопоставлено т.н. человечности. Где машина и человек сражаются за право существования. Постановка проблемы не обсуждается. Дихотомия «искусственное-живое» внедряется в головы обывателей, как нечто само собой разумеющееся. Разве это не отражение покрытого толстым слоем пыли тезиса о противопоставлении «души» и «тела»? Разве это не старая сказка на новый лад?

Остановиться и задуматься нет времени. Все спешат, торопятся жить. Технологические, социальные, экономические перемены набрали такой темп, что перехватывает дыхание. Прогресс видят все – и масса, и элита. Это очевидный факт, лежащий на поверхности. За него хватаются, как за бесплатный шоколадный батончик, чтобы утолить голод незнания. Но есть ли незнание? Как можно чего-то не знать в Эру Информации?

Ответа нет. Все разводят руками. Предлагаемые, как сторонниками, так и противниками информатизации, сценарии будущего только маскируют интеллектуальное бессилие. Заполняя пустоту, включается воображение. Рождаются розовые воздушные замки и мрачные холодные пещеры. Ни в тех, ни в других не хочется жить никому.

Сформулированные выше утверждения – классическая антиномия Иммануила Канта (Immanuel Kant). Философ указывал, что подобное противоречие, подбирая и взвешивая аргументы, невозможно разрешить, поскольку оно – типичная игра нашего разума¹². Который любит загонять самого себя в логические ловушки. Удивляться тут нечему – наш мозг способен и не на такие проделки.

Для преодоления антиномии Кант предлагал внимательно рассмотреть начальную предпосылку. В нашем случае она такова: «Информатизация – следствие прогресса». Или: «Компьютер и интернет делают общество и человека информационными». Так думают и оптимисты, и пессимисты.

Верна ли эта предпосылка?

Кант писал о том, что всё, с чем может иметь дело человек, делится на явления (зависят от нашего восприятия) и «вещи в себе» (существуют независимо от нашего восприятия). Если мы допускаем, что информация – «вещь в себе», а не атрибут нашего мировосприятия (будем следовать выбранной нами гипотезе), то возникает шанс для разрушения рассматриваемой антиномии.

И тогда камень преткновения – тот самый, что отвергли строители – станет во главе угла.

Давайте распутываться!

Выше я рассказывал о трудностях неудовлетворительной и неточной терминологии. «Постиндустриальный» из «следующий за индустриальным» превращается в головах мыслителей в «возникший вследствие индустриального» или даже «продолжение индустриального». Это подмена, искажение смысла.

Информация была всегда. И будет всегда. По крайней мере, пока существует Вселенная. О человеке такого сказать нельзя. Человек – частный случай информационной системы. Самой большой информационной системой является Вселенная. Человек ещё только учится делать то, что Вселенная делает более 13 миллиардов лет. Она поглощает, перерабатывает и создаёт колоссальное количество информации. Вопрос «зачем?» не имеет смысла. Она так устроена. Такова её природа. Но такова природа и человека.

Вселенной нет дела до маленьких человеческих праздников. Она продолжает перелопачивать массивы информации, не обращая внимания на то, что где-то какая-то мелкая букашка изобрела компьютер и спутниковую связь. Велика важность! Капля в океане.

Однако, может ли крошечная флуктуация (переход от индустриального человека к информационному) изменить или даже разрушить систему, функционирующую десятки миллионов веков? Может. Но не стоит обольщаться. Не сразу и не сейчас.

Мы в начале пути. Мы ещё только начали осмыслять информацию.

Каких-то 58 лет назад человек впервые оказался в космосе.

Лишь 55 лет прошло с начала производства массовых компьютеров.

Всего двадцать восемь (!) лет функционирует Всемирная паутина.

В степени понимания реальности с позиций информационного обмена мы даже не дети, мы – младенцы. Груднички. Но уже сейчас мы должны твёрдо уяснить: информация – не явление; не нечто, что появляется и исчезает по нашей прихоти. Информационный обмен – фундаментальный процесс, к постижению которого мы приступили.

Не компьютеры и информационные технологии создали информационного человека. Наоборот: человек, обладая потенциально огромными вычислительными способностями, стал перерабатывать в среднем такой информационный объём, который потребовал создания дополнительных инструментов – компьютерных и телекоммуникационных устройств. Что, в свою очередь, ещё более увеличило его вычислительный потенциал.

Прогресс или деградация (одним словом, развитие) – именно явление, а не объективная, сама-по-себе существующая, вещь. Человек придумал «развитие» для своего внутреннего пользования, но в окружающем мире (в живой и неживой Природе) никакого развития не происходит. Прогресс – порождение изобретательного человеческого ума и ничего больше.

Во Вселенной происходит не развитие, а изменения. Более того, они никогда не прекращаются. То же верно для информации. Движение (обмен) информации не развитие, а изменение. Так же, как эволюция – не прогресс, а приспособление. Результатом адаптации становится не обязательно усложнение: возможно и упрощение системы. Но то и другое – изменения. Иначе для живой системы – смерть, небытие.

Нынешний этап изменений человека – лишь попытка адаптации. Насколько она будет успешной, покажет время. Но в любом случае родится новое знание.

Значит ли это, что изменение скорости движения информации – специфическое условие возникновения информационного человека? Да.

Но значит ли это, что научно-технический прогресс увеличил скорость информационного обмена? Нет.

Потому что прогресс и технические усовершенствования – человеческое, субъективное, а движение информации и знания – фундаментальное, объективное.

Что же, в таком случае, вызывает ускорение информационного обмена?

Неизвестно. Тайна, которую ещё предстоит разгадать.

Сказанное не отменяет установленного нами факта. Информационная динамика не связана с техническим (технологическим) развитием. Предпосылка «Развитие науки и техники рождает информационное общество и информационного человека» – ошибочное умозаключение.

Таким образом, формулируемые большинством исследователей постиндустриализма тезис и антитезис одинаково не верны.

И снова понимание

Информация – это различение.

Первая Информация родилась одновременно со Вселенной. Которая представляет собой самую большую (из известных нам) информационную систему. Её элементы (материя) обмениваются энергией и информацией. В то же время элементы могут объединяться в другие, менее масштабные, информационные системы. Жизнь и человек – примеры таких систем.

Человек – существо различающее (способное к различению).

Необходимым фактором индивидуального и видового существования человека является информационный обмен. Особенность человека, как информационной системы, заключается в способности осознавать свои действия, а, значит, управлять доступным ему объёмом информации. Морфо-функциональная основа данной способности – мозг. А её частные проявления – мышление (переработка поступающей информации, производство смыслов и знания) и речь (перекодировка и передача информации).

Информационная эпоха зовётся так не потому, что «стало много информации», а потому, что современный человек с помощью технических приспособлений научился извлекать и перерабатывать значительные объёмы информации.

Информационное общество – тип социума, который складывается в настоящем. Оно является следствием деятельности человека, перерабатывающего всё большие объёмы информации. Скорость переработки (человеком) информации увеличивается. Это явление называется информатизацией.

Научно-технический прогресс – сопутствующий информатизации процесс. Он имел первостепенное значение в индустриальную эпоху, но утратил его в Эру Информации. Техническое и технологическое совершенствование может ускоряться, замедляться или даже обратиться вспять. Но способность человека оперировать большими данными необратима. Компьютеры и информационные технологии в данном процессе играют, хоть и важную, но вспомогательную роль.

Внешнее воздействие информации на мозг человека и изменение среды под влиянием информации, произведенной им, – взаимообуславливающие процессы. Информатизация создает условия, при которых, впервые в истории человечества, возникает возможность для активации всего когнитивного потенциала. Отсюда – изменения в коммуникации, кросс-культурных отношениях, этическом поведении и психологическом облике человека. Эти изменения носят эволюционный характер. Однако не исключено, что могут стать исходной биосоциальной базой для революционного скачка. Т.е. для обретения человеком новых свойств и функций, предсказать которые не представляется возможным.

Откровенно говоря, здесь книгу можно закончить. Объяснение изложено, так что вам остаётся либо согласиться, либо предложить собственное. Нет? Хотите ещё? Нужны доказательства? Факты? Что ж… Факты добывают специалисты. Посмотрим, что скажут они.

Глава 2. Благая весть от математиков

Принцы и нищие

Что такое математика?

Это гаечный ключ. Инструмент, с помощью которого легко можно сделать то, что потребовало множество усилий и времени, если бы вы решили, например, закрутить гайку вручную.

В зависимости от назначения гаечные ключи бывают разными. Есть простые, есть громоздкие. Есть и такие, которые существуют только в воображении теоретика. Откручивающие или закручивающие, скажем, одиннадцатимерную гайку.

В любом случае, чтобы гаечный ключ появился и выполнял какую-нибудь полезную (пускай, воображаемую) функцию, необходимо интеллектуальное усилие. Нужно думать.

Устройствами, изобретение которых было бы невозможно без математики, мы пользуемся ежедневно. Сложные математические расчёты позволяют запускать космические корабли, придумывать новые лекарства, выращивать большие урожаи, автоматизировать и оптимизировать массовое производство бессчётного числа товаров, удовлетворяющих нашим растущим аппетитам.

Несмотря на это, многие люди не спешат приобщиться к математическим знаниям. Увы, наблюдаемый уровень практических умений в этой области редко превышает стандартные школьные навыки. Скромность познаний большинства людей подталкивает сравнить их со своеобразными «математическими нищими».

В информационном обществе получение и переработка значительных объёмов информации – не фактор успеха, а условие выживания. Недостаточно барахтаться в информационном водовороте – нужно уметь плавать. Это означает владение, хотя бы в минимальной степени, математическим инструментом.

Полагаю, роль прикладной математики в жизни массового человека будет возрастать. Речь не о науке. Имеются в виду вполне прозаичные дела. Постройка дома, ведение бизнеса, забота о собственном здоровье – любая творческая работа потребует изучения геометрии, логарифмического дифференцирования, теории вероятностей.

Производство всё более мощных компьютеров в данном случае мало облегчает жизнь. Не следует путать интеллектуальную работу с вычислениями. Решения останутся человеку. Т.е. придётся выделять главное, сравнивать, обобщать и делать выводы. Подспорьем станет не логика и не «здравый смысл», а математика.

Торжество информационного мира хорошо иллюстрируется положениями математической теории информации. Это именно научная теория, потому что предлагает внятное и глубокое объяснение происходящих процессов. Кроме того, следствия математической теории информации могут быть подвергнуты строгой проверке.

Почти каждый житель планеты слышал о смартфонах и Стиве Джобсе, но не имеет никакого представления о Джоне фон Неймане и Клоде Шенноне. Между тем, благодаря во многом этим учёным появились компьютеры, айфоны, айпады. Сначала потрудились математики, потом явились технологии.

Так было и прежде. В 1833 году (за 7 лет до создания аппарата Морзе) физик и инженер Вильгельм Вебер (Wilhelm Weber) сконструировал первый в Германии электромагнитный телеграф – устройство для передачи информации. Излишне говорить, насколько прорывной была эта технология в XIX веке.

Однако Вебер не добился бы успеха, если не сотрудничал с гениальным учёным Иоганном Гауссом (Johann Gauss). Его математические работы оценивались и тогда, и сейчас чрезвычайно высоко. Гаусса назвали Mathematicorum Princeps, «Принцем математики»¹.

Математические теории и практика информационных технологий связаны неразрывно. Математика помогает прояснить сущность информации и позволяет регулировать информационный обмен. Технические устройства предоставляют вычислительные мощности для математических расчётов.

Желающим преуспеть в наши дни следует оставить навсегда пренебрежительное отношение к математике. Отказаться от сладкого бремени математического невежества. Знанием таблицы умножения и теоремы Пифагора отделаться, увы, не удастся. Придётся вникнуть, скажем, в комплексные числа и теорию хаоса.

В информационном обществе мало знать, что гаечные ключи существуют и их где-то можно достать. Надо представлять, как они выглядят и как именно применяются.

Дерзайте, и, возможно, именно вам суждено преобразиться, став новыми «математическими принцами».

Демон Максвелла

Учёные любят парадоксы. Это не игра на публику, а способ решить актуальную научную проблему. Не все научные парадоксы разгаданы, но в тех случаях, когда это удаётся, человечество делает ещё один шаг по пути познания.

В 1867 году физик и математик Джеймс Максвелл (James Maxwell) предложил знаменитый мысленный эксперимент с «демоном».

Допустим, резервуар наполнен газом, молекулы которого друг с другом не взаимодействуют. Тогда, согласно Второму началу термодинамики, следует ожидать, что более горячие молекулы со временем мигрируют в менее нагретую часть резервуара, и установится тепловое равновесие.

Однако, по мысли Максвелла, если в резервуаре окажется некий хитрый механизм или таинственное существо (тот самый демон), то всё пойдёт не так. Более того: случится нечто противоположное. Демон (исключительно из присущего ему от рождения вредного характера) начнёт сортировать пролетающие мимо молекулы. Горячие отправит к таким же горячим, а холодные – к холодным. В результате одна половина резервуара со временем будет нагреваться, а другая – охлаждаться. Очевидно, Второе начало термодинамики (фундаментальный закон Природы, как-никак) нарушается²².

Что хотел показать Максвелл этим парадоксом? Он привлёк внимание к вероятностной природе теплового обмена. Никакого демона, конечно, нет, зато есть вероятность того, что горячие молекулы соберутся в одной половине резервуара, а холодные – в другой. Расчёты показывают, что она ничтожна мала, но не является нулевой. Раз так – значит, вредный демон может существовать и нарушать законы мироздания.

Парадокс потребовал значительного интеллектуального напряжения. Лишь спустя 62 года он был успешно объяснен физиком Лео Силардом (Leo Szilard). Ключ к объяснению состоит в том, что демон рассматривается не как часть резервуара с газом, а как часть системы «резервуар – внешняя среда». При этом, чтобы выполнять свою работу, он должен что-то «кушать». Т.е. получать энергию из внешней среды. Тогда, увеличивая температуру внутри резервуара, демон уменьшает её за его пределами. Таким образом, действие Второго начала термодинамики сохраняется³⁰.

«Демон Максвелла» обнажил ограниченность научных знаний. Гипотетический эксперимент показал, что значение информационного обмена в законах Природы следует переосмыслить.

Как вообще возможен демон Максвелла? Откуда берётся, пускай, бесконечно малая вероятность самопроизвольного (без внешнего подвода энергии) нагревания газа в резервуаре?

Совершенно не случайно для демонстрации парадокса Максвеллом был выбран образ демона. Демон – мыслящее существо. Или, как сказали бы мы сейчас, существо информационное.

Чтобы делать свою работу правильно, демон должен обладать информацией. Т.е. уметь определять, какие молекулы горячие, а какие – холодные. Молекул в газе много, и работы у демона много. Каждая операция сортировки, каждое вмешательство демона – новая порция информации для него. Когда работа демона будет окончена, температура в резервуаре станет максимально высокой, а сам он – переполнен максимальным количеством информации. Следовательно, между энергией и информацией есть какая-то связь.

Именно это имел в виду Максвелл, когда воображал своего демона. Мера информации связана с энергетическим обменом. Чем больше информации, тем больше энергии. И наоборот. Чтобы описать систему с высокой температурой (т.е. там, где молекулы движутся очень быстро), нужно создать много информации. Описание системы, содержащей мало энергии, требует минимального количества информации. В любом случае получается, что информация – это такая же фундаментальная сущность, как и энергия.

Максвелл был очень продуктивным учёным. Сегодня он больше известен своими фундаментальными работами по классической электродинамике. На разработку теории информации, где он мог достичь не меньших высот, вероятно, просто не хватило времени. Однако вывод о глубокой взаимосвязи информации и энергии – первый важный шаг в понимании истинной природы информации – не был забыт.

Демон Лошмидта и «больцмановский мозг»

Через девять лет после «демона Максвелла» мир побеспокоил «демон Лошмидта». Случилось это при следующих обстоятельствах.

Выдающийся учёный, профессор математики Людвиг Больцман (Ludwig Boltzmann) в 1872 году опубликовал свою знаменитую H-теорему. Её суть сводилась к тому, что в любой замкнутой системе со временем энтропия (неупорядоченность) возрастает и достигает максимума в состоянии равновесия. Строго говоря, теорема относилась к термодинамическим системам, т.е. описывала поведение материи и энергии на макро-уровне (например, объём любого газа или жидкости). Взаимодействие между элементами системы на микро-уровне (между атомами и молекулами газа или жидкости) не учитывалось. Это допущение было обозначено как гипотеза молекулярного хаоса². Такое же предположение сделал Максвелл, когда придумывал своего демона.

Больцман обоснованно полагал, что вероятность того, что термодинамическая система будет вести себя так, как будто в неё вселился демон Максвелла, крайне мала. Поэтому его H-теорема вполне могла претендовать на некий универсальный закон Природы – закон возрастания энтропии³. Позже была предложена формула для этого закона:

S = k × logP

(здесь S – энтропия системы, k – постоянная Больцмана, P – вероятность термодинамического состояния системы).

Публикация вызвала бурные споры в научном сообществе. Физик Иоганн Лошмидт (Johann Loschmidt) в 1876 году заметил: что же получается – на макро-уровне одни законы Природы, а на микро-уровне – другие? Пренебрегать взаимодействием между частицами системы нельзя! Процессы движения материи и энергии должны быть одинаковы на любом уровне наблюдения, и, что ещё важнее, они должны быть обратимыми²³.

В термодинамической системе, описанной Больцманом, молекулы, сталкиваясь и передавая друг другу энергию, могут это делать так, что их неупорядоченность будет убывать. Т.е. вместо того, чтобы равномерно распределиться в полном беспорядке, они возьмут и выстроятся, например, в форме конуса. Почему? Потому что могут. Потому что существует, опять-таки ничтожно малая вероятность такого развития событий. И тогда «универсальный» закон возрастания энтропии будет нарушен. Гипотетическое существо, которое могло бы учинить сие безобразие, назвали «демоном Лошмидта».

Парадоксы множились, а удовлетворительного их объяснения не находилось. Больцман попросту отмахнулся от критики. Ему приходилось отражать атаки и на других научных фронтах.

Великий французский математик Жюль Анри Пуанкаре (Jules Henri Poincare) в 1890 году сформулировал теорему о возвращении. Одним из её следствий был вывод о том, что в закрытой системе через очень большой промежуток времени молекулы газа, находившиеся вначале в упорядоченном состоянии, а потом (согласно Второму началу термодинамики) – в хаотическом состоянии, в итоге снова выстроятся в упорядоченную структуру.

Другой великий математик Эрнст Цермело (Ernst Zermelo), опираясь на эту теорему, предположил, что энтропия в замкнутой системе подчинена периодическому закону³³. В таком случае Второе начало термодинамики – универсальное правило для всего и вся, в т.ч. и для Вселенной. Получалось, что Клаузиус был прав: нас всех неминуемо ждёт глобальная «тепловая смерть».

Людвигу Больцману крайне не нравилась идея монотонного дрейфа к всеобщему термодинамическому армагеддону. Но, с другой стороны, сам он был автором «универсального» закона возрастания энтропии. «Демон Лошмидта», безусловно, тревожил его.

Учёный выдвинул альтернативную концепцию. Он, как и все в то время, разделял мнение, что обратимость природных процессов – непреложный закон (на что указал Лошмидт, критикуя его H-теорему). Но, если большинство учёных считали, что вся Вселенная катится к естественному и закономерному концу, то Больцман предположил, что конец уже наступил.

Вселенная мертва: она находится в состоянии термодинамического равновесия. В текущем состоянии, утверждал Больцман, система мироздания обладает в среднем очень высоким уровнем энтропии. А мелкие островки упорядоченности (например, планета «Земля») – просто-напросто случайность. Жизнь – незначительная в масштабе Вселенной флуктуация, которая компенсируется где-то в другом месте. Где энтропия выше среднего. У нас – Порядок и «нормальное» течение времени. А там – наоборот: Хаос и стрела времени, обращённая вспять.

Если такая картина миропорядка покажется вам чересчур… экстравагантной, то надо сказать, что примерно то же представление о Вселенной имели, например, Макс Планк и Альберт Эйнштейн. Почему? Потому что концепция многое объясняла.

Космологическая теория Больцмана преследовала важную цель. Не опровергая, ставшее почти священным, Второе начало термодинамики, учесть неудобные статистические вероятности, неизбежно возникающие в такой сложной динамической системе, как Вселенная.

Замысловатая концепция Больцмана не могла не породить очередной парадокс.

В XX веке большинство физиков пришло к мнению, что пространство Вселенной евклидово, т.е. имеет нулевую кривизну. Переводя на человеческий язык, это означает, что расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно, постоянно при этом замедляясь. Короче говоря, Вселенная будет существовать вечно.

«Вечно» – это как-то очень долго, не так ли? За этот период времени, согласно интерпретации Больцмана, может произойти бесконечное число флуктуаций. Включая разумную жизнь. Такой объект полуиронично назвали «больцмановский мозг» (boltzmann brain) ¹².

Если мы с вами решим прогуляться по вечной Вселенной, то постоянно будем натыкаться на плавающие повсюду «больцмановские мозги», поглядывающие на нас свысока. Ведь мы – продукт нудной эволюции и единственные в своём роде (этакие «белые вороны»), а они – результат бессчетного числа случайностей (по их мнению, закономерностей) и их много. Уверен, «супер-мозги» непременно устроили бы нам серьёзную взбучку.

Сегодня благодаря достижениям квантовой физики и солидному багажу научных фактов противоречивые концепции прошлого, казалось бы, забыты. Однако для становления научного понимания информации идеи Людвига Больцмана имели огромное значение.

Формула Больцмана, абсолютно верная для описания поведения молекул газа или жидкости, но всё же не абсолютный закон всего – это черновой набросок формулы вычисления информации. Основная мысль здесь: связать степень упорядоченности системы со статистической вероятностью обнаружения её элементов. Идею подхватили другие учёные: Джозайя Гиббс (1902 год) и Макс Планк (1925 год), опубликовавшие работы, в которых догадка Больцмана обрела строгую математическую форму^8,18.

Для того, чтобы сделать логический переход – от термодинамики к информационному обмену – надо было вообразить, что частица является не только носителем энергии, но и информации. Такой шаг был сделан создателями математической теории информации полвека спустя.

«Демон Лошмидта», спор Больцмана и Цермело, заострил внимание других математиков на проблеме статистической меры информации. Заставил размышлять – при каких условиях сохраняется смысл информации, а в каких – наступает информационный хаос?