«Чтобы достичь сингулярности, недостаточно просто заставить сегодняшнее программное обеспечение работать быстрее. Нам также нужно создать более умные и способные программы. Чтобы создать такого рода продвинутое программное обеспечение, нам нужно научно понять основы человеческого сознания, а мы едва ли оцарапали поверхность этого знания».
Пол Аллен
В данном разделе будет приоткрыта дверь в мир моделирования биопроцессов с точки зрения общих подходов к процессам, происходящим с веществом и процессам, происходящим с информацией. Принцип конвергентности (объединения) вещественных и информационных процессов будет выражен здесь через основное модулирующее уравнение, которое по своей сути является трансформированным первым началом термодинамики, составленным с учетом действия комплекса внешних сил, приводящих к структурной и информационной организации биовещества.
1. Моделирование биопроцессов
«Я принадлежу к тем крайне отчаянным кибернетикам, которые не видят никаких принципиальных ограничений в кибернетическом подходе к проблеме жизни и полагают, что можно анализировать жизнь во всей её полноте, в том числе и человеческое сознание со всей его сложностью, методами кибернетики. Продвижение в понимании механизма высшей нервной деятельности, включая и высшие проявления человеческого творчества, по-моему, ничего не убавляет в ценности и красоте творческих достижений человека».
А. Н. Колмогоров
Учитывая все те термодинамические моменты, которые мы разобрали в книге, мы подошли вплотную к новой ступени восприятия и интерпретации жизненных моментов с более высокой ступени научных взглядов, которые мы до этого разбирали.
А именно: до сего момента мы рассматривали организм человека как самый сложный и дискретный, из всех существующих на Земле. Мы разбирали его с точки зрения взглядов как на систему. То есть мы представляли организм как систему невероятной сложности, которая представлена определенными структурами.
На самом простом обывательско-медицинском уровне понимания, которому нас обучают в медицинских институтах и на биологических факультетах, это выглядит как совокупность разных систем: костно-мышечная, нервная, сердечно-сосудистая и так далее.
Мы также разобрали с Вами и системный подход, но на более высоком уровне, на уровне реализации физических законов. То есть, мы полностью разобрали, какие конкретные структуры в этой системе в виде сфер выполняют роль проводников физических законов, и каким образом они иерархично друг другу подчиняются и могут нивелировать (уравновешивать) действие второго закона термодинамики на организм в целом за счет непрерывно работающего принципа самообновления. Да, мы не вдавались при этом в биохимические дебри, не конкретизировали на молекулярном уровне. Но это нам и не было нужно, потому что мы разбирали глобально системы и их иерархичное взаимодействие и соподчинение, а дискретно, на уровне взаимодействия биомолекул, эти вопросы рассмотрены в огромном количестве трудов по биохимии.
Исследуя организм как систему на данном термодинамическом уровне, я подошел к тому, что можно не останавливаться на этом, а, разобрав это как ступень нашего понимания о работе живого вещества, сделать еще один шаг для более детального понимания и моделирования живого вещества. Этот шаг необходим для создания научной теории, которая позволяла бы анализировать и прогнозировать принципы течения данных процессов, выявляя скрытые пока от нас механизмы биорегуляции и биоэнергетики.
Если мы возьмем любые источники по системным взглядам в биологии, то мы найдем там целую гамму всевозможных описаний, систем, подсистем и так далее. И если мы спросим себя, какую роль играет сам процесс, который осуществляет система, мы поймем, что всё сводится к тому, что сам процесс зависит от уровня сложности системы, которая его осуществляет. То есть, существуют некоторые системы разной сложности, иерархичности и соподчиненности, которые осуществляют очень сложные процессы. Сегодня это основное психологическое клише, прочно закрепившееся в наших умах!
Оно гласит, что для осуществления научного подхода мы должны взять систему, изучать ее, а затем уже изучать и процессы, осуществляемые данной системой. Я думаю, Вы уже догадались, что таким образом мы ограничиваем широту своих взглядов. Для того, чтобы понять, о чем мы будем говорить далее, я приведу простую аналогию.
В качестве примера возьмем воду, она обладает всеми необходимыми свойствами, чтобы было возможно осуществлять мысленные эксперименты. Представим себе некий объем воды. На него действует определенная сила, которая заставляет этот объем усложниться – возникает кручение воды – водоворот, воронка. В большом водовороте по фрактальному принципу собраны маленькие водовороты. И так далее до объединения в воронкообразные группы молекул воды. Эта воронка существует устойчиво в ванночке. И нам ничего не мешает изучать и описывать эту воронку с помощью математических модуляций. И тогда мы будем иметь системный подход.
Но давайте зададим себе такой вопрос – в данной конкретной ванночке что первично, процесс воздействия на воду дополнительной силы или сложная система в виде воронки? Если мы будем рассматривать эту воронку только как систему, и будем пытаться ее описать, то мы столкнемся с непреодолимой сложностью. Потому что на каждом следующем уровне погружения будет увеличиваться степень дискретности и количество деталей, и мы тогда будем описывать, что происходит с веществом, вынужденно погружаясь на молекулярный уровень и увеличивая невообразимо количество составных частей системы. Мы будем пытаться разгадать секрет этой системы, все глубже и глубже погружаясь в мир молекул и даже атомов, но сколько бы мы ни погружались в этот анализ – секрет не будет обнаружен, потому что мы всего лишь изучаем следствие, не обращая никакого внимания на причину. Нечто подобное происходит сегодня в науке повсеместно, особенно это прослеживается в системной биологии и биохимии.
Но что произойдет, если нам удастся в корне переменить свой взгляд? Если мы сможем описать это явление не как систему, а как процесс взаимодействия комплекса внешних сил на вещество? Мы увидим, что эти силы образуют общий вектор, в момент действия которого возникает определенная неравновесная динамическая система.
Как только мы сместим эту точку зрения в сторону главенства изучения внешнего силового процесса, а не системы и ее внутренней энергии, вся эта невообразимая сложность мгновенно рухнет! Станет ясно, что для разгадки биологической тайны необходимо начинать с достаточно простого в понимании, но при этом всеобъемлющего уравнения…
Такую возможность нам представляют инструменты конвергентного моделирования биопроцессов. Почему конвергентное моделирование? Потому что нам необходимо создать некую теоретическую модель для того, чтобы гигантское множество биопреоцессов, происходящих в организме, мы могли свести к единому знаменателю. С одной стороны, модель должна быть достаточно проста, а с другой стороны, она должна сводить все эти процессы в одну точку. Только когда мы целостно воспринимаем это и описываем, мы можем полностью смоделировать ту или иную биологическую ситуацию.
Жизнь – это процесс действия мощных внешних сил на вещество, в результате которого неизбежно возникает система. Это вихрь материи, но этот вихрь существует не сам по себе, а только благодаря постоянно воздействующим на него внешним силам. Если мы хотим смоделировать простейшую воронку, которая возникает под действием определенных сил, мы должны учесть силу и вектор действия этих сил, мы должны учесть, что на воду действует гравитация, атмосферное давление (как функция гравитации), центробежная сила Земли влияет на воронку, температура – энергия Солнца, магнитное поле Земли и другие силы. То есть баланс разносочетанности этих сил как раз и приводит к образованию вещества в том виде, в котором оно есть, а потом и самой этой воронки. И мы должны обязательно учитывать и описывать эти силы, потому что, например, в другой системе будет совершенно другое взаимодействие сил. И эффекты тоже другие (например, на космическом корабле). Гравитация здесь выступает как определяющая сила. Но, тем не менее, мы должны учитывать и структуру той воронки, которая образовалась. Что происходит с веществом в момент действия этих сил?
Оно образует динамическую открытую систему! В нашем примере с водой – это воронка, в случае человеческого организма – это жизнь в высшем ее проявлении. То есть, мы обязаны иметь инструментарий для того, чтобы хорошо и правильно описать саму систему, которая возникла. Таким образом, сначала мы должны описать силы, а затем и систему, которая возникла из вещества в результате приложения этих сил. В такой системе обязаны присутствовать два механизма: первый – это механизм, который будет осуществлять само существование этой системы. Этот механизм осуществляется за счет того, что в эту воронку воды все время поступает новая вода и все время из нее же выходит. В воронке никакая вода не задерживается – это и есть механизм самообновления. Механизм синтеза, механизм входа воды в систему. Синтез – это когда из простой воды получилась сложноорганизованная. Момент входа воды в систему будет описываться уравнениями нелинейной термодинамики, а именно, описанием бифуркаций в теории диссипативных систем.
Неоценимый вклад в теорию бифуркаций внес Митчел Файгенбаум, он создал геометрическую модель в теории хаоса. А известный физик-практик Альберт Либхабер подтвердил на практике эту модель, поставив уникальный эксперимент с жидким гелием. Он взял микрованночку с жидким гелием и при нагревании отметил появление бифуркаций (воронок) с постоянной прогрессией.
Здесь я приведу цитату из книги Дэвида Дойча «Хаос. Рождение новой науки», описывающую этот эксперимент.
«Согласно новой теории, бифуркации должны были воспроизводить геометрию с точным масштабированием, что и обнаружил Либхабер. Универсальные инварианты Файгенбаума с этого мгновения превращались из математического идеала в физическую реальность, которую можно было измерить и воспроизвести. Либхабер долго вспоминал потом свои ощущения в тот сверхъестественный миг, когда он узрел одну бифуркацию за другой и понял, что перед ним бесконечный каскад изменений с богатейшей структурой».