Тексът е публикуван в Сборника доклади "Контакт `97". В същностната си част не е остарял морално въпреки че оттогава изминаха повече от 10 години. Това е първата обща класификация на еволюционните технологии, разглеждайки светът като съвкупност от обекти, които променяме, развиваме съзнателно. Подобни публикации, все пак, има в литературата по евристика.
КЛАСИФИКАЦИЯ НА ЕВОЛЮЦИОННИТЕ ТЕХНОЛОГИИ
Кирил Груев - Ботаническа градина - БАН
УВОД
Уважаеми дами и господа,
През последните години, на основата на собствени изследвания и ползувана литература, включително на оригинални разработки от български автори, ние направихме относително добра подредба на знанието за еволюционните изменения в системите. Бяха намерени закономерности, изоморфизми и паралелизми в развитието на различни системи от живата и неживата природа, техниката, обществото, психиката. Несъмнено може да твърдим, че коренът на системогенезът е общ и че се развива една млада интердисциплинарна наука с име "еволюционика", чийто кръстник е руският учен Ю. С. Ларин [1]. Едва напоследък, с установяването на познавателния периметър на проблемите на еволюцията можаха да бъдат предсказани използуването на едни или други принципи на еволюцията, които да бъдат съзнателно използувани за целите на стопанското, научното, естетическото, социалното и духовното развитие. Вече не изглеждат така фантастични възможностите за акселерация и ретардация на скоростта, векторизирането на параметри и структури, включително контрамоция (обръщане на времето) на еволюцията.
НЯКОИ ТЕОРЕТИЧНИ ПРЕДПОСТАВКИ
Преди да преминем съм същността на въпроса, ще направим малко отклонение, което може да се счита като допълнение към теоретичните доклади с наше участие в рамките на научно-технологичните сесии "Контакт" от 1995 и 1996 г. Това допълнение е предпоставка за по-обемното разбиране на изложението за еволюционните технологии.
Характеристики на еволюираща система, еволюционни принципи, морфологични и хронологични категории на еволюцията.
С какви основни характеристики се описва еволюционната (и еволюиращата) система?
1. Еволюционни фактори (вход на системата) - това са въздействия на средата върху системата, които действуват достатъчно продължително и провокират насочени необратими изменения. Еволюционните фактори най-силно въздействуват върху висшите организационни нива на структурата на системата, а същите намаляват своя интензитет към низшите организационни нива.
2. Еволюционен материал - това е субстратът на изменяемата система.
3. Елементи на еволюцията - те отразяват поведението на еволюционния материал. Най-важните от тях са: скорост, посока (тенденция, вектор), ускорение, тип на сходството при наследяване, пресионна сила и проводимост, композиционна структура и др.
4. Резултати на еволюцията (изход на системата) - установяването на необратимите изменения, които осигуряват взаимната адаптация на системата със средата, която има динамичен характер. Резултатите [на еволюцията] се генерират в ниските подсистемни нива и се движат към системата и надсистемата.
Съществуват 6 еволюционни принципа: приемственост, необратимост, закономерност, насоченост, квантитативност, потенциал за създаване на нови прогресивни системи.
Принципът на приемствеността се проявява по два начина: с хомоложна и аналожна приемственост. Хомоложната приемственост (клонално-стадиен принцип) представлява произход на измененията в рамките на определена част (елемент, връзка, функционален блок) строго последователно във времето. Проявява се в три форми: дивергенция или разходяща еволюция (произход на 2 или повече системи от една предшествуваща); паралелизъм и сходяща еволюция (сходство на системи, обвързани с родство; произход на една система от 2 или повече предшествуващи); стадийна еволюция (произход на една система само от една предшествуваща я), която може да се разглежда като редуциран вариант на дивергенцията. В последния случай единия клон остава в тупик. Често биолозите могат да вземат погрешно такъв тупик за преходна форма.
Аналожната приемственост представлява възникване и съществуване на еднакви структури в различни по исторически последователен произход части, т. е. при отсъствие на родство, в резултат на усвояване на средата по еднакъв начин. Сходните функции изискват сходни структури. В биологията това явление се нарича конвергенция.
Принципът на необратимостта се осъществява чрез 4 форми: същинска необратимост - не възникват стари изменения в системата на всеки следващ етап; стазис - връщане на брояча на прехода тренсцендентно-иманентно с 1; контрамоция - квазинеобратимост: връщане на брояча с 2, въпреки че по-нататъшните операции в етапа вървят в една посока, и като резултат на това - обратно развитие във времето; рестартиране на цикъла - става при нулиране на брояча.
Принципът на закономерността е очевиден при сравняване на сценариите на развитие при различни системи. Той се осъществява благодарение на различни планове организирани в 4 нива, които изключват случайността в по-голяма или по-малка степен. Първото ниво в максимална степен допуска случайността: наличието му най-добре личи в множествените системи, където се действува с до голяма степен безразличие към съдбата на базовите елементи на системата. Второто ниво съдържа системни алгоритми, за които състоянията не са безразлични при търсене на оптимално решение за създаването на нова система. Третото ниво ниво съдържа евристични алгоритми, при които се създава продукт по определен образец. Четвъртото ниво съдържа креативен план за създаването на система - архетип. Архетипът представлява стабилно единство и съответствие на система и среда. Архетипът задължава системата да функционира по предсказуем начин при настъпване на естествени изменения в средата.
Принципът за насочеността (още векторност, историзъм, наличие на тенденция и/или цел, телеономичност) означава последователност при еволюционните изменения. Две и повече посоки се появяват, когато се появят две равновероятни (или почти равновероятно възможни) цели. Тогава по всяка една от тях продължава развитието на система, което я прави уникална и неповторима.
Принципът на квантитатизма (салтационизма) се изразява в това, че еволюционните изменения са измерими и скокообразни. Ако се открие последователно и продължително изменение в система в последователните й стадии, това най-вероятно се дължи на степента на предаване на изменението, възникнало в по-ниското ниво на организация към наблюдаваното по-високо ниво. Постепенните параметрични изменения са резултат от структурни промени в някое от по-ниските нива на организация на системата.
Потенциал на създаване на системи с изменения, характерни за следваща еволюционна фаза. Най-висок потенциал за пораждане на нова множествена система, която може да премине в следваща еволюционна фаза от друга такава система има при стабилизираните, но неспециализирани системи, намиращи се около средата на I фаза. Най-висок потенциал за пораждане на нова единична система, която може да премине в следваща еволюционна фаза от друга такава система има при стабилизираните слабо специализирани системи - предшественици, намиращи се във II еволюционна фаза.
Морфологичните категории на еволюцията отразяват формите, които по принцип могат да се появят при еволюционните преобразувания. Първата категория включва стасигенез (изменения, които не засягат разглеждана структура на системата) и неогенез (новообразувания, при които е очевидна появата на нова структура, която може да се наследява). Втората категория (порядък) включва тъждеството като единствен вариант на стасигенеза. Неогенезът има три варианта във втория порядък. Това са квантигенез (количествено, в много случаи числено, увеличаване или намаляване на определена форма: например в биологията: полимеризация и олигомеризация), квантигенез (поява на качествено нова структура, например в биологията: арогенез) и изогенез (развитие, което засяга само едно структурно-функционално ниво, без да влияе с това на появата на нови структури на по-висшите и по-низшите от него. Често се дължи на прекомпозиция на съществуващите части в разглежданото ниво).
Хронологичните категории на еволюцията сме изложили по-подробно в докладите от "Контакт" "95 и "96. Тук накратко ще ги споменем. Най-висшата категория на еволюционното време е цикълът. Той стартира при наличие на ценностен потенциал, който по необходимост трябва да се реализира. Цикълът се разделя на 3 фази. Първата се нареча експлозивна, при която системата се усложнява, а взаимодействието й със средата се извършва като конфликт (конфронтация). Втората фаза се нарича имплозивна, при коята системата се опростява, а контактът със средата протича като преодоляване на противоречията. Третата фаза се нарича съединителна (защото при нея се решава дали системата може да премине към нов цикъл). Контактът на системата и средата се разбира като приобщаване, дори на моменти - неразличимост на система и среда.
КЛАСИФИКАЦИЯ НА ЕВОЛЮЦИОННИТЕ ТЕХНОЛОГИИ
Еволюционните технологии, за разлика от повечето съвременни внедрени технологии имат отношение не толкова към материала и пространственото му разпределение и свойствата му, а към функциите, времето и предсказуемостта на ефектите от съзнателно предизвиканите въздействия. Най-важните ресурси за една еволюционна технология са не веществените, енергийните, а информационните. Това ги прави евтини и достъпни при налични компютри с подходящи програми. Дори нещо повече, някои необходими изчисления според нас излизат извън възможностите на машината на Тюринг, каквато е съвременния компютър. (Не могат да уловят качествени характеристики на обектите, не могат да оперират с безкрайни и ирационални величини).
Ние предлагаме следната класификация на еволюционните технологии.
1. Технологии предназначени за управление на входа на еволюиращата система: това са най-близки до случайния и системния подход за подбор на фактори за въздействие върху система. Известните прототехнологии, прилагани стихийно в продължение на хилядолетия върху живи обекти разчитат на семейството от селекционни технологии и опит, които имат приложение само за множествени системи и са ненадеждни при високата скорост на съвременния технически прогрес.
2. Технологии предназначени за промяна на еволюционното ниво чрез системи, наречени "елементарни динамични звена" [2]. Такива системи могат да преобразуват входния сигнал в изходен като променят неговия вид. Известните елементарни динамични звена досега не са били използувани с цел промяната на вида на сигнала в зависимост от неговото еволюционно ниво, макар че на практика това се е получавало. Важен извод който правим при изследването на елементарните динамични звена е, че природата е създавала по тенденция висшите, а след това низшите еволюционни нива. Съвременната техника най-общо се движи от използуването на енергия от низшите към енергия от висшите еволюционни нива.
3. Технологии за управление на елементите на еволюцията. Това е най-обещаващата част от еволюционните технологии. Докато предишните два типа могат да се създадат чрез модификация и прилагане на известни и от преди десетилетия и дори столетия способи за еволюиране, то технологиите от този тип значително могат да променят продуктите, получени чрез изменения в съвременните системи. Ще изброим няколко класа от тези технологии.
3.1. Технологии управляващи развитието на ниво цикъл, т. е. броя на циклите. Те се прилагат към системи с къс жизнен цикъл. В зависимост от управлявания брой цикли, те са моно-, би-, три- ... полициклични. Продуктите, преобразувани чрез такива технологии силно се отличават по вида си между входа и изхода.
3.2. Технологии управляващи системата на ниво фаза. Такива технологии са дивергентните, които отговарят на I еволюционна фаза. Те увеличават разнообразието на получените продукти. Други технологии от този тип, съответствуващи на управлението предимно на II фаза са конвергентните. При тях продуктите все повече си приличат и се стандартизират. Макар и спонтанно възникнала, без помощта на еволюционна технология, е съвременната технология за производство, пренос и употреба на променлив електричен ток. Технологиите, които управляват III еволюционна фаза биха могли да се ползуват за създаване и преобразуване на системите от естествени в изкуствени и обратното, от единични в множествени и обратното, както и такива, които да влязат или излязат от самостоятелен колебателен кръг на самоподдържане на съществуването (в първия случай - реликвимация, във втория - елиминация (термините са на В. Я. Далин в сб. [1], с. 118)).
3.3. Технологии за управление на посоката на еволюционните изменения. Известно е, че съвременната техника е резултат на множество случайни, включително субективни фактори. Много филогенетични възможности за усъвършенствуване на техниката не са реализирани поради недостиг на ресурси, на инвестиции, и дори на потребност от иновации. Изследователите на историята на техниката могат да се запознаят с принципите на еволюционна технология от този клас и да намерят нови технически решения, при това на потребности, които може би са забравени или забранени поради културно-идеологически причини, както и такива, които предстоят да се създадат.
Към този клас технологии принадлежат и тези, при които се реализира контрамоция, обратно движение във времето, както и продължително оставане на един стадий на развитие (стасигенез) – прилагани например в случаи, когато трябва да се поддържа стандарт. Това става (по нашата терминалогия) чрез контрол върху брояча на преходите от трансцендентно към иманентно състояние. Ако при всеки преход броячът се връща с 1, се постига застой в развитието, а ако се връща с 2, реализира се контрамоция. Ако в определен момент след извършен преход броячът се нулира, системата се връща в стартовата си позиция. Понастоящем, спонтанно в природата, а и вероятно налучквайки - и технически са възпроизведени и трите посочени случая. С връщане на брояча с 1 можем да обясним случаите на нанизъм и различни форми на недоразвитие, както вероятно и много от периодичните процеси, неспособни да преминат към необратимост в живите системи. Т. е. ние предлагаме в определени случаи теоретически да се разглеждат периодични процеси като редуцирани прогресиращи (необратими). По данни от Владимир Финогеев [3] е осъществена в Русия експериментално контрамоция: под действието на електромагнитно поле развитието на градински охлюв е преминало от възрастно състояние към ембрион. Малък брой факти на автоклонинг при човека - последният станал известен на обществеността скоро - соматична клетка спонтанно приема поведение на зигота от която се оформя зародиш, могат да се интерпретират с нашата терминология и теория като "нулиране на брояча", "рестартиране на цикъла". На повреди на брояча могат да се дължат прогерията и някои форми на карциногенез. Удачни системи за изпитание и приложение на този клас технологии, по наше мнение, са биологичните системи.
3.4. Технологии за управление на скоростта и ускорението на еволюцията. Известно е, че през по-голямата част от еволюционния цикъл единичните и множествените системи имат реципрочни скорости. Например при филогенез в I фаза скоростта се увеличава, а във II - намалява. При онтогенез в I фаза скоростта отначало е максимална, като постепенно намалява, а във II фаза се увеличава. Влиянието върху скоростта може да се извърши чрез промяна на необходимия брой отчитания в брояча, за който стана дума преди, или чрез структурни промени на ключови елементи в системата. Важно е да се знае, че еволюционно по-древните части по-трудно се поддават на еволюционни изменения отколкото по-младите. Отнесено към гръбначните животни, включително човека - мозъкът, еритроцитите и имуноглобулините по-лесно се поддават на изменения, отколкото червата, дихателните ензими и хистоновите белтъци. Когато прилагаме този клас еволюционни технологии към живите системи, не трябва да забравяме, че многоклетъчните организми, особено гръбначните животни и цветните растения, представляват сложен конгломерат от подсистеми, намиращи се в различни фази и етапи на развитието, които влизат помежду си във връзки, повечето от които само по принцип са ясни за съвременната наука. Знаейки, че такива системи са отворени и самоорганизирани, то ще е ясно, че те обичайно да се съпротивляват на прилаганите въздействия за да се самосъхранят.
3.5. Технологии от типа на трансфера на технологии. Това са такива еволюционни технологии, при които се прилага модел на развитието на една система от друга. Този клас технологии може да има сполучливо приложение при създаването на технически системи, при които усъвършенствуването е свързано с принципно нови способи за задвижване, разпределение, управление на ресурсите. В природата подобно нещо е реализирано. Известни са явления на директен пренос и последваща експресия на генетичен материал (различни по обем и функции мобилни генетични елементи) между индивиди от различни видове.
4. Технологии за създаване на самоорганизиращи се (негентропийни) и ентропийни системи. Според нас първите опити за създаване на самоорганизиращи се системи са в областта на изкуствения интелект.
5. Технологии отчитащи дълбочината на прецизност при описание и управление на информационните процеси. Дълбочината на познанията на информационните процеси зависят от броя на базисните знаци [4], и максимално допустимата дължина на едно отделно съобщение отчитано по броя на тези знаци. За тези технологии важи правилото "2n". Например подходяща информационна система за описание на секвенцията на азотните бази в ДНК е използуването на 4-значна система.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Технологиите за управление на еволюцията ни позволяват да прекрояваме пространството не с количествени и дори не с качествените му характеристики, а с функционалните му възможности. Те дават добра основа за създаването на безконфликтно контактуване между природа, общество и икономика.
Литература
[1] Ларин Ю. С. - Системный подход и эволюционика - в кн. "Система. Симметрия. Гармония". "Мысль", Москва, 1988, с. 115, 132.
[2] Ламбаджиев Георги А. - Идентифициране на качествени характеристики на динамични звена.
[3] сп. "Огонек" - 37, 1990, с. 32.
[4] Груев Кирил, Маркова Валентина - Еволюция на системите и организация на информацията от гледна точка на трибологията. В сб. "Балканска научно-технологична сесия Контакт"95", т. I, Общество на триболозите в България, Съюз по машиностроене към ФНТС, София, 1995, с. 61.
