Никитин Андрей Викторович
Этапы развития жизни на Земле. Часть 6

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Links
Кожевенное мастерство: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:

 
6life [ANikitin]

 
 
 
 
 Никитин А.В.
 

Этапы развития жизни на Земле. Часть 6
 Случайность, регулирование, управление, информация.


 

Из цикла "Общая логика".


 
 
 Оглавление
 
 СЛУЧАЙНОСТЬ И ЭВОЛЮЦИЯ.
   Динамический хаос.
   На краю...
   Использование случайности.
   Немного подумаем...
 
 АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ.
   Регулирование или управление?
   Автоматическое управление в клетке.
   Мембранный транспорт.
   "Надобъектное" регулирование.
 
 АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ.
   Появление управления.
   Управление по шаблону.
   Адаптивное управление.
 
 ПОЯВЛЕНИЕ МАШИНЫ УПРАВЛЕНИЯ.
   Биологические автоматы.
   Надстройка уцправления - субъект.
   Первичный субъект клетки.
 
 ДВИЖЕНИЕ СИГНАЛОВ В ОБЪЕМЕ ПРОСТРАНСТВА СВЯЗИ.
   Подвижные информационные объекты клетки.
   Клубки - информационные объекты клетки.
   Функциональные автоматы - информационные объекты.
 
 ЧТО ТАКОЕ ИНФОРМАЦИЯ?
   Информация и философия.
   Иинформация и субъект.
   Сохранение информации в клетке.
 
 НАДО ПОДУМАТЬ...
 
 ЛИТЕРАТУРА:
 
 
 
 
 В предыдущих частях основными объектами нашего внимания были техническое совершенствование и усложнение внутреннего устройства клеток, рост их энергетики, применение все новых и новых веществ и материалов для клеточного строительства и взаимодействия. Всё это пока никак не выходит за рамки общепринятого понимания этого процесса. Ну может быть, я немного и ушел в сторону, но не сильно.
 Сегодня уже очень сложно говорить о развитии жизни на Земле общими словами. Надо учесть множество разных аспектов понимания. В первых частях мы немного рассмотрели лишь основные технические, физические и биологические аспекты появления и развития клеток. От первых протоклеток до бактерий. Сначала до простейших архей, потом и до прокариот.
 В основном это связано с пониманием возникновения вирусов и глобальной вирусной войны. Действительно, ученые пока трактуют это явление в глобальном процессе развитии жизни на Земле несколько иначе. По классической теории вирусы, это какая-то боковая ветвь, так и неразвившегося какого-то древнего вида клеток. По этой теории вирусы и были обособлены в отдельный вид одноклеточных.
 И все же, сами же биологи-вирусологи признают, что вне клеток вирус развиваться не может. У него нет для этого никаких возможностей. Потому, что, по сути, вирус, это лишь функциональный автомат для переноса от клетки до клетки какого-то объема информации, с программой его ускоренного размножения... в виде тех же вирусов.
 Причем, вирус, этот функциональный биологический автомат, вне клетки существует, но активно не функционирует. Вне клетки идет только пассивный период его существования. На грани его прекращения.
 В это время подавляющая часть вирусов свое существование и заканчивают. Лишь очень небольшая часть из них добирается до места своего перехода в активную фазу. До клетки, в которой он может начинать свое размножение. Этот момент, как мне кажется, очень показательно доказывает, что вирусы никогда не были самостоятельными видами клеток, а всегда были их производными. Это клетки начали производить, сначала технические вирусы для обмена информацией, а потом такие вирусы стали и необходимостью, например, плазмиды.
 Но однажды вирусы стали применяться клеткам и для решения военных задач. Для уничтожения соседей. Это давало возможность клетке получить больше пищи и жизненного пространства. По сути этот момент и может считаться началом вирусной войны.
 Сначала вирус исполнял роль только клеточного оружия, но потом, когда возросшая самостоятельность вируса позволила ему самовоспроизводиться уже практически в любой клетке, ему стали мешать и другие вирусы. Они мешали ему не только воспроизводиться, а иногда и попадать в клетку, уничтожая формируемые им инструменты проникновения. И на фоне пока только начавшейся клеточной войны разразилась глобальная вирусная война, где клетки стали лишь пассивными 'полями сражений' вирусов.
 Но, видимо, так продолжалось недолго. Очень скоро клетки развились настолько, что стали давать достойный ответ вирусным атакам и усилили активность на фронтах клеточной войны. Теперь и клеточная война стала глобальной...
 Вот примерно на этом моменте истории происхождения жизни мы о остановились в прошлой части.
 
 Теперь продолжим уже с этого же момента.
 Всё это могло происходить только вместе с усложнением и развитием организационной структуры развивающейся клетки. Теперь нам надо постараться понять, какие факторы, внешние и внутренние, стали движущими силами для этого организационного развития.
 Прогресс сам по себе идти не может. Не может клетка, вот, просто так, вдруг стать более развитой, чем другие, находящиеся рядом. Что-то для этого должно произойти, хотя бы случайно. И что-то должно изменить условия существования именно этой клетки так, чтобы это случайное изменение закрепилось. И стало воспроизводиться в новых поколениях клетки.
 Если так всё и произошло, значит есть в клетке особый механизм, поддерживающий какой-то объем информации о том, как эта клетка строится и как она существует. И есть организующая система, которая делает так, чтобы изменение могло закрепиться в этом объеме хранения, а могло и не закрепиться, если какие-то условия не выполняются...
 Вот тут и начинается организация клетки.
 
 Оказалось, что мы много рассказывали о росте технологической вооруженности клеток, но ничего не говорили о развитии их организационной структуры. А ведь именно организационная структура [6.8] и определяет уровень развития системы управления...
 С самого начала [6.23÷ 6.27] мы говорили о появлении в клетке функциональных автоматов, которые и обеспечивали ей какой-то уровень самостоятельности.
 Автоматы, это, и автоматическое регулирование. Но на каком-то этапе клеточного развития у сложных систем автоматического регулирования вдруг стали проявляться признаки управления. Сначала локального, а потом и общего.
 Чем автоматическое регулирование любых автоматов отличается от... управления?
 Зачем клетке, уже имеющей высокоразвитые системы автоматического регулирования, вдруг жизненно понадобилась функция управления? Почему, на уровне зарождающегося управления у клетки появилась функциональная зависимость от поступающих в клетку изменений внешней и внутренней среды? Зачем клетка стала собирать и накапливать эти изменения уже как информацию? Как все это отражалось на техническом развитии клетки?
 Мне кажется, именно развитие организационной структуры клетки и определяет уровень её развития и пути к возникновению Жизни. Это ученые поняли давно [6.8]. Организационное развитие, в конечном итоге определяет и техническое перевооружение всей клетки.
 По этой причине на месте простых функциональных автоматов на основе РНК появились простейшие белковые автоматы. Потом включился в работу процесс случайной глобализации . И на месте простых систем автоматического регулирования появились системы надобъектного регулирования, потом первые локальные системы управления. Процесс случайной глобализации и централизации постепенно вывел функцию управления на уровень появления машины управления.
 Это отдельный период развития прокариотов под управлением машины управления. От появления первых белковых "сигналов" до первых "технических" вирусов. До начала "вирусной войны". А потом эта война началась ... и как её результат, в клетке появился Субъект. И только с момента появления Субъекта, управляющей надстройки в машине логического управления клетки, можно говорить о появлении Жизни на Земле. Только это отличает "жизнь" от, хоть и вполне "активного существования" "биологических автоматов", которых назвать "живыми" еще сложно.
 Но..., обо всем по порядку.
 
 
 

Случайность и эволюция


 Наверное, то, что случается непредсказуемо, может называться случайностью. А когда таких случайностей вдруг становится много, это уже хаос. Всё сразу и как попало...
 Такой, наверное, логический мостик можно перебросить от случайности к хаосу, чтобы как-то установить в своем понимании их связь.
 Если мы говорим о движении молекул газа в каком-то объеме, то мы говорим о хаосе. При этом каждая молекула в этом объеме газа двигается случайным образом. Предсказать её движение в следующий момент невозможно из-за непредсказуемости движения всех остальных молекул этого объема.
 Но, всё же, среднюю скорость движения молекул установить можно, а также плотность их расположения, средний путь, который они проходят от одного столкновения до другого, и т.д. Мы можем предсказать и что будет с этими параметрами, если мы вдруг увеличим давление газа или нагреем его, а может быть охладим или создадим какое-то разряжение ...
 Оказывается, хаос и случайность не всегда непредсказуемы.
 
 Здесь надо немного напомнить историю исследования хаоса ...
 "Первым исследователем хаоса был Анри Пуанкаре. В 1880-х, при изучении поведения системы с тремя телами, взаимодействующими гравитационно, он заметил, что могут быть непериодические орбиты, которые постоянно и не удаляются и не приближаются к конкретной точке. В 1898 Жак Адамар издал влиятельную работу о хаотическом движении свободной частицы, скользящей без трения по поверхности постоянной отрицательной кривизны. В своей работе 'бильярд Адамара' он доказал, что все траектории непостоянны и частицы в них отклоняются друг от друга с положительной экспонентой Ляпунова.
 Почти вся более ранняя теория, под названием эргодическая теория, была разработана только математиками. Позже нелинейные дифференциальные уравнения изучали Г. Биргхоф, A. Колмогоров, M. Каретник, Й. Литлвуд и Стивен Смэйл. Кроме С. Смэйла, на изучение хаоса всех их вдохновила физика: поведение трёх тел в случае с Г. Биргхофом, Турбулентность и астрономические исследования в случае с А. Колмогоровым, радиотехника в случае с М. Каретником и Й. Литлвудом.
 ...Одним из пионеров в теории хаоса был Эдвард Лоренц, интерес которого к хаосу появился случайно, когда он работал над предсказанием погоды в 1961 году. ...Однако Лоренц обнаружил, что малейшие изменения в первоначальных условиях вызывают большие изменения в результате. Открытию дали имя Лоренца и оно доказало, что метеорология не может точно предсказать погоду на период более недели.
 ... Годом ранее, Бенуа Мандельброт нашёл повторяющиеся образцы в каждой группе данных о ценах на хлопок. ... Мандельброт описал два явления: "эффект Ноя", который возникает, когда происходят внезапные прерывистые изменения, например, изменение цен после плохих новостей, и "эффект Иосифа" в котором значения постоянны некоторое время, но все же внезапно изменяются впоследствии.
 ... Объект, изображения которого являются постоянными в различных масштабах ("самоподобие") является фракталом (например кривая Коха или "снежинка"). В 1975 году Мандельброт опубликовал работу "Фрактальная геометрия природы", которая стала классической теорией хаоса.
 ... В декабре 1977 Нью-Йоркская академия наук организовала первый симпозиум о теории хаоса, который посетили Дэвид Руелл, Роберт Мей, Джеймс А. Иорк, Роберт Шоу, Й. Даян Фермер, Норман Пакард и метеоролог Эдвард Лоренц.
 В следующем году, Митчелл Фейгенбаум издал статью "Количественная универсальность для нелинейных преобразований", где он описал логистические отображения. М. Фейгенбаум применил рекурсивную геометрию к изучению естественных форм, таких как береговые линии.
 ...В 1987 напечатали статью в газете, где впервые описали систему самодостаточности (СС), которая является одним из природных механизмов.
 ...В тот же самый год Джеймс Глеик издал работу "Хаос: создание новой науки", которая стала бестселлером и представила широкой публике общие принципы теории хаоса и её хронологию. Теория хаоса прогрессивно развивалась как межпредметная и университетская дисциплина, главным образом под названием "анализ нелинейных систем". Опираясь на концепцию Томаса Куна о парадигме сдвига, много "учёных-хаотиков" (так они сами назвали себя) утверждали, что эта новая теория и есть пример сдвига." http://wiki-org.ru/wiki/Теория_хаоса
 
 Вот примерно так развивались события.
 В этом описании изучения хаоса нет упоминания о самом популярном объекте его изучения - аттракторе .
 Но вот, более или менее просто про аттрактор:
 Аттрактор - некоторое множество фазового пространства динамической системы, для которого все траектории с течением времени притягиваются к этому множеству. Если совсем простым языком, то это некоторая область, в которой сосредоточено поведение системы в пространстве. Многие хаотические процессы представляют собой аттракторы, т. к. сосредоточены в определенной области пространства."[6.3]
 
 И далее многие исследователи упоминают об основных аттракторах - Лоренца, Рёсслера, Рикитаке, Нозе-Гувера , хотя сегодня их значительно больше.
 Из общего понимания хаоса постепенно выделились несколько основных направлений. Теории динамического хаоса, теория фракталов, теория самоорганизованной критичности, теория катастроф и т.д.
 С теорией фракталов мы были знакомы раньше [6.31]. Теорию катастроф мы также рассматривали уже неоднократно [6.15, 6.31]. С середины 20-го века все эти направления постепенно оказались под крылышком новой, только еще строящейся, синергетики:
 "К настоящему моменту в синергетике сформировалось три парадигмы.
 Первая из них - парадигма самоорганизации. В системах, находящихся вдали от положения равновесия, происходят процессы самоорганизации, приводящие к выделению из множества описывающих систему величин небольшого числа параметров порядка - ведущих переменных, к которым подстраиваются все прочие. Наибольшее внимание при построении этой парадигмы было уделено структурам - состояниям, возникающим в результате согласованного поведения большого числа частиц. В пространственно распределенных системах при наличии диссипации самоорганизация может приводить к потере устойчивости однородного равновесного состояния. В результате образуются 2 стационарные структуры, которые И.Р. Пригожин предложил именовать диссипативными, либо развиваются периодические или непериодические колебания, которые, следуя Р.В. Хохлову, называют автоволновыми процессами. Отдельный класс структур, возникающих в системах с сильными положительными обратными связями, составляют процессы, развивающиеся в режиме с обострением, активно изучаемые в научной школе С.П. Курдюмова.
 Вторая парадигма синергетики - парадигма динамического хаоса. Это явление представляет собой сложное непериодическое поведение, наблюдаемое в детерминированных системах (т.е. в таких, где будущее однозначно определяется прошлым и настоящим и нет случайных факторов). Основным результатом на этом этапе стало установление факта существования пределов предсказуемости, связанных с наличием горизонта прогноза - конечного времени, через которое динамический прогноз поведения системы становится невозможен. Были также введены такие фундаментальные понятия как странный аттрактор и разбегание траекторий, описаны универсальные сценарии перехода от регулярного движения к хаотическому при изменении внешнего параметра. Хотя основы этой парадигмы были заложены Э. Лоренцем, Д. Рюэлем и Ф. Такенсом более 30 лет назад, работы в этом направлении активно продолжаются и по сей день.
 Третья парадигма синергетики - парадигма сложности, - лежит на стыке двух предыдущих - в каком-то смысле они взяли представление о сложности "в вилку". Если первая и вторая парадигмы связаны, соответственно, с порядком и хаосом, то третью обычно обозначают словосочетанием "жизнь на кромке хаоса" (хотя, возможно, более точной является высказанная С.П. Обуховым мысль о скольжении вдоль этой кромки).
 ... Все признаки пребывания на кромке хаоса наблюдаются в критической точке (точке бифуркации), где происходит изменение числа или типа состояний равновесия системы. По этой причине находящиеся в критической точке системы масштабно инвариантны, чувствительны к слабым воздействиям, обладают целостными свойствами. Однако обычные критические феномены, примером которых могут служить непрерывные фазовые переходы, не являются грубыми. ...
 Ситуация изменилась в конце 1980-х годов, когда П. Баком, Ч. Тангом и К. Вайзенфельдом было введено представление о самоорганизованной критичности. Выяснилось, что критическое состояние может не только создаваться искусственно, но и возникать самопроизвольно в результате действия механизма, который, как и следует ожидать при изучении сложности, оказался прост и универсален.
 ...Базовой моделью теории самоорганизованной критичности является куча песка.
 ...Если наклон поверхности мал, то лавина, вызванная добавленной песчинкой, скорее всего, не достигнет края кучи и наклон увеличится. При очень большом наклоне состояние кучи является метастабильным, т.е. на любое возмущение она ответит глобальным событием, в результате которого большое количества песка покинет систему и наклон уменьшится. Равновесие между количеством песка, добавляемого в систему, и количеством песка, покидающего ее, достигается при критическом наклоне поверхности, когда возмущение может распространяться по куче сколь угодно далеко, не затухая и не разрастаясь. Таким образом, имеет место отрицательная обратная связь, вынуждающая наклон принять со временем значение z = zc вне зависимости от начального профиля поверхности. При этом куча песка, состоящая из локально взаимодействующих песчинок, начинает вести себя как единое целое. То есть, в результате самоорганизации в критическое состояние система приобретает свойства, которых не было у ее элементов, демонстрируя сложное целостное поведение. При этом немаловажно, что самоорганизационная природа целостных свойств обеспечивает их грубость.
 ...Поведение рассмотренной системы может быть пописано на языке клеточных автоматов. Простейшей моделью кучи песка служит автомат, предложенный Д. Дхаром и Р. Рамасвами."[6.35]
 
 Далее просто уточним - изучение хаоса предполагает три основных парадигмы:
    парадигма самоорганизации;
    парадигма динамического хаоса;
    парадигма сложности.
 Первой занимался Г.Хакен , вторую начали всерьез разрабатывать с началом работ М.Фейгенбаума. Парадигма сложности в синергетике очень долго была зациклена на самом понятии сложности .
 Лишь в 1987 году ученые Пер Бак , Чао Тан и Курт Визенфельд ввели представление о самоорганизованной критичности. Как некое развитие парадигмы сложности.
 В круге понимания случайности со стороны синергетики оказались, и хаос, и сложность, и самоорганизация..., связанные точками бифуркации, как моментами выбора пути дальнейшего движения.
 Всё развитие оказалось привязанным к случайному разнообразию и законам хаоса...
 И все же ...
 
 
 

Динамический хаос.


 Начнем с цитаты:
 "... Хаос, как бы он ни был интересен, - это лишь часть сложного поведения нелинейных систем. Существует также не поддающееся интуитивному осознанию явление, которое можно было бы назвать антихаосом. Оно выражается в том, что некоторые весьма беспорядочные системы спонтанно "кристаллизуются", приобретая высокую степень упорядоченности. Предполагается, что антихаос играет важную роль в биологическом развитии и эволюции."[6.4]
 
6life [ANikitin]6life [ANikitin]
   Рис.6.1. Статистический график для отображения Фейгенбаума [6.17] (2008г).    Рис.6.2. Бифуркационная диаграмма логистического отображения из Википедии

 
 Когда-то давно [6.17], мы с другом уже обращали внимание на этот феномен при рассмотрении логистического уравнения, введенного в 1845г. П.Ф. Ферхюльстом для описания динамики изменения численности особей одного вида в замкнутой среде:
  xn+1=λxn(1-xn) (6.1)
 Всплеск интереса к этому разностному уравнению произошел в 1976 г., после того, как американский ученый М. Фейгенбаум установил с его помощью наличие универсальных закономерностей перехода к хаосу через последовательность бифуркаций удвоения периода.
6life [ANikitin]
  Рис.6.3. Диапазон значений 3,57<С<4,0.

 Фейгенбаум показал, что эти закономерности присущи всем отображениям вида xn+1=f(xn), в которых функция f(xn) на интервале рассмотрения имеет единственный квадратичный максимум, а качественное поведение при переходе к хаосу описывается универсальными константами (называемых константами Фейгенбаума α и δ)'.
  Он был одним из разработчиков основы математической теории динамического хаоса.
 В частности, универсальности Фейгенбаума:
 "Универсальность Фейгенбаума, или универсальность Фейгенбаума - Кулле - Трессера, - эффект в теории бифуркаций, заключающийся в том, что определённые числовые характеристики каскада бифуркаций удвоения периодов в однопараметрическом семействе унимодальных отображений при переходе от регулярного поведения к хаотическому оказываются не зависящими от выбора конкретного семейства (и, тем самым, являются универсальными константами). Такими характеристиками оказываются, в частности, предел отношений соседних отрезков параметров между двумя бифуркациями удвоения периода (названный постоянной Фейгенбаума) и хаусдорфова размерность аттрактора в конечной точке каскада.
 Эффект был открыт в численных экспериментах М. Фейгенбаумом и одновременно и независимо П. Кулле и Ч. Трессером; как Фейгенбаум, так и Кулле и Трессер предложили объяснение этого эффекта через описание поведения оператора ренормализации. Обоснование такого поведения в случае унимодальных отображений было сначала получено в (строгой, но опирающемся на проведённые с помощью компьютера выкладки) работе О. Лэнфорда, а затем в использующих комплексную технику работах Д. Салливана, К. МакМюллена (англ.) и М. Любича." https://ru.wikipedia.org/?curid=2990603&oldid=109683463
 
 На рис. 6.1 показан полученный нами в 2008г. расчетный график по приведенной формуле в отображении М. Фейгенбаума. Сегодня уже есть логистическое отображение Фейгенбаума в Википедии, на рис 6.2. И мы можем их сравнить.
6life [ANikitin]
  Рис.6.4. Полный график логистического разностного уравнения (2008г).

 Для фиксации повторяемости "случайных" точек этого графика, получаемых в результате итерационных вычислений мы ввели простую стандартную 8-цветную палитру [6.17]. И тут оказалось, что "случайные" значения, получаемые по формуле (7.1) совсем неслучайны.
 Мы решили с этим немного разобраться и отдельно занялись самой крайней правой частью графика. На рис. 6.3. выделена область графика этого уравнения, ранее называемая "апериодическими изменениями переменной".
 Тот самый "хаос"....
 Но, что-то не очень рисунок 6.3. напоминает хаос, вам не кажется?
  Чуть позже в [6.18] мы вернулись к этой теме. Доработали программу и построили полный график отображения Фейгенбаума. Он на рис 6.4.
 Все, что тут показано, говорит нам лишь о том, что "хаос", в условиях ограничения разнообразия, по большей части является весьма ограниченным, а случайность достаточно предсказуемой.
 Случайность и хаос оказываются устойчиво воспроизводимыми на графике отображения при любой точке начала движения к результату.
 Например, в данном случае, одним из ограничений выступает возможность бифуркации дальнейшего движения к результату. При введении такого математического ограничения во многих отображениях появляются точки бифуркации, где такой переход возможен. Была даже разработана теория бифуркаций .
 
 
 

На краю ...


 Случайность не может быть безграничной.
 Любой хаос, любое разнообразие чем-то ограничены [6.19]. Для клетки, это например, устойчивость создаваемых случайных ошибок копирования. Оказывается, что и тут набор действующих случайностей уже имеет резкие ограничения в выборе.
 Вот, обратите внимание :
 "... в процессе эволюции в пространстве морфологических признаков могут быть реализованы не все комбинации, а только некоторое избранное множество "аттракторов". То есть трудно ожидать, что любые уродства возможны. Кроме того, такой механизм значительно ускоряет процесс эволюции. Он резко сужает множество допустимых траекторий движения и, тем самым, необходимое число "итераций" для появления того или иного биологического вида. Здесь уместна аналогия между скоростью сходимости случайного и градиентного методов поиска экстремума: в первом случае поиск ведется по всей области изменения переменных, а во втором - только вдоль определенной траектории.
 С точки зрения биологии, не так важно, какие типы аттракторов в пространстве морфологических возможностей реализуются. Важно, что потоки траекторий "сваливаются" в некоторые ограниченные области, тем самым выделяя в пространстве морфологических признаков островки структурно устойчивых видов. А сами аттракторы могут быть стоками, циклами, странными аттракторами и т. д."[6.4]
 
 Мы уже говорили об этом неоднократно.
 Биологическая система начинает развитие не имея ограничений. Но рано или поздно она начинает как-то усложняться и... "самопроизвольно эволюционируют в направлении критического состояния с сильным взаимодействием соседних элементов". Так происходит непроизвольное приближение, например, развивающейся клетки к границе раздела 'жизнь - нежизнь' [6.27].
 Всё. Теперь от этой границы клетка уже и не может отойти далеко. Случайность не отпускает. В жизни всегда есть место несчастному случаю с трагическим концом. Но и приблизиться к нему жизнь не очень стремится, стараясь продлить свое существование.
 Так у клетки объективно начинается "жизнь на грани" ... смерти.
 Объективно, это означает, что у клетки в выборе продолжения существования есть только один допустимый путь - любой, кроме того, который приводит к концу существования.
 Но, это та самая бифуркация...
 Примерно так можно начать объяснение самоорганизованной критичности.
 Теория самоорганизованной критичности сделала основным объектом изучения точки бифуркации, их возникновение и влияние на общую картину...
 "Свойства точки бифуркации
 1. Непредсказуемость. Обычно точка бифуркации имеет несколько веточек аттрактора (устойчивых режимов работы), по одному из которых пойдёт система. Однако заранее невозможно предсказать, какой новый аттрактор займёт система.
 2. Точка бифуркации носит кратковременный характер и разделяет более длительные устойчивые режимы системы.
 3. Лавинный эффект хеш-функций предусматривает запланированные точки бифуркации, преднамеренно вносящие непредсказуемые для наблюдателя изменения конечного вида хеш-строки при изменении даже единого символа в исходной строке." https://ru.wikipedia.org/?curid=312628&oldid=86442057
 
 Не все ошибки создают устойчивые изменения, не все ошибки закрепляются в клетке как мутации. А с другой стороны, то случайное, что закрепляется в геноме, как устойчивые ошибки, вдруг оказывается весьма однотипным и повторяющимся.
 Эти устойчивые варианты повторяющихся ошибок предотвратить нельзя и поведение всей системы оказывается хоть и немного, но предсказуемым:
 "Система с большим числом взаимодействующих элементов естественным образом эволюционирует к критическому состоянию, в котором малое событие может привести к катастрофе. Хотя в составных системах происходит больше незначительных событий, чем катастроф, цепные реакции всех масштабов являются неотъемлемой частью динамики. Как следует из теории критичности, малые события вызывает тот же механизм, что и крупные. Более того, составные части системы никогда не достигают равновесия, а вместо этого эволюционируют от одного метастабильного состояния к другому.
 Концепция самоорганизованной критичности предполагает, что глобальные характеристики, такие как относительное число больших и малых событий, не зависят от микроскопических механизмов. Именно поэтому глобальные характеристики системы нельзя понять, анализируя ее части по отдельности."[6.4]
 
 Да, с ходу тут мало что поймешь..., но мы постараемся вчитаться и кое-то понять.
 Итак...
 Теория самоорганизованной критичности [6.8] появилась как составная часть теории динамического хаоса, одной из парадигм синергетики, но постепенно вошла в новую, 'парадигму сложности' как 'жизнь на кромке хаоса'...
 Читаем:
 "Чтобы объяснить широкое распространение степенных распределений, американец Курт Визенфельд (Kurt Wiesenfeld), датчанин Пер Бак (Per Bak) и китаец Чао Танг (Chao Tang) выдвинули в 1987 году весьма плодотворную идею развития самоорганизованной критичности, или, коротко, СОК-гипотезу. Она утверждает, что сложные динамические системы, в частности земная кора, самопроизвольно эволюционируют в направлении критического состояния с сильным взаимодействием соседних элементов." https://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6254/
 
 Образом этого понятия стала модель песчаной кучи.
 Понятно, что это - клеточный автомат. Основное направление исследования клеточных автоматов - алгоритмическая разрешимость тех или иных задач. Также рассматриваются вопросы построения начальных состояний, при которых клеточный автомат будет решать заданную задачу.
 Мы совсем недавно начали разговор о случайной глобализации. Это и есть то самое движение системы к "критическому состоянию с сильными взаимодействиями соседних элементов". Когда любое, даже самое малое изменение может стать началом глобальных изменений. Изменения могут быть независимыми, например, как при эффекте бабочки, или зависимыми, как при эффекте домино или эффекте снежного кома..., но действуют они в любом случае неожиданно и неотвратимо.
 С другой стороны, глобальное действие случайности проявляется и в повсеместном её применении самостоятельными автоматическими системами, особенно, живыми, как начального, а часто и основного фактора изменения состояния. В том числе и логического. Случайность лежит в основе многих процессов. И примеров - множество.
 Вот, один...
 
 
 

Использование случайности.


 Исходная мысль:
 "... поведение хаотических траекторий не может быть предсказано на большие интервалы времени. Прогноз движения вдоль траекторий становится все более и более неопределенным по мере удаления от начальных условий. С точки зрения теории информации это означает, что система сама порождает информацию и скорость создания информации тем выше, чем больше хаотичность системы. Поскольку система создает информацию, то ее содержат и траектории системы." [6.4]
 
 Сама случайность создает информацию о своем действии... при большом числе итераций. Повторов действия.
 Определимся в терминах. Детерминированный , это определенный, а стохастический - случайный. Нет в мире полной детерминированности, но нет, как мы выяснили, и полной стохастичности. Всё, хоть чем-то, но ограничено.
 Теперь продолжим цитирование:
 "На первый взгляд, природа хаоса исключает возможность управлять им. В действительности же дело обстоит с точностью до наоборот: неустойчивость траекторий хаотических систем делает их чрезвычайно чувствительными к управлению."[6.4]
 
 Такое понимание проблемы сразу выводит нас на рассмотрение стохастического программирования.
 "Стохасти́ческое программи́рование - подход в математическом программировании, позволяющий учитывать неопределённость в оптимизационных моделях.
 В то время как детерминированные задачи оптимизации формулируются с использованием заданных параметров, реальные прикладные задачи обычно содержат некоторые неизвестные параметры. Когда параметры известны только в пределах определенных границ, один подход к решению таких проблем называется робастной оптимизацией. Этот подход состоит в том, чтобы найти решение, которое является допустимым для всех таких данных и в некотором смысле оптимально." https://ru.wikipedia.org/?curid=227661&oldid=127108787
 
 Тогда уточним еще одно направление:
 "Роба́стное управле́ние - совокупность методов теории управления, целью которых является синтез такого регулятора, который обеспечивал бы хорошее качество управления (к примеру, запасы устойчивости), если объект управления отличается от расчётного или его математическая модель неизвестна.
 ... Главной задачей синтеза робастных систем управления является поиск закона управления, который сохранял бы выходные переменные системы и сигналы ошибки в заданных допустимых пределах несмотря на наличие неопределённостей в контуре управления. Неопределённости могут принимать любые формы, однако наиболее существенными являются шумы, нелинейности и неточности в знании передаточной функции объекта управления." https://ru.wikipedia.org/?curid=195905&oldid=107211716
 
 Вот теперь мы подошли к пониманию механизмов используемых при вычислениях тех или иных отображений. Математика подтверждает повсеместное использование хаоса и случайности в эволюционном процессе.
 Сегодня мы можем привести примеры такого использования случайности.
 Например, так...
 Постановка проблемы:
 "Теперь зададимся вопросом: а нельзя ли сопоставить траектории системы информацию в виде интересующей нас последовательности символов? Если бы это удалось сделать, часть траекторий соответствовала бы нашим информационным последовательностям, и их можно было бы получать, решая уравнения, определяющие динамику системы.
 Если же взять любой (не слишком малый) фрагмент информационной последовательности, с его помощью можно восстановить всю информационную последовательность, соответствующую данной траектории. Разным траекториям соответствуют разные информационные последовательности, и возникает возможность восстановить любую из них по любому ее небольшому фрагменту. Тем самым реализуется ассоциативный доступ (доступ по содержанию) ко всей информации, записанной в системе.
 Итак, информация запоминается и хранится в виде траекторий динамической системы и обладает свойствами ассоциативности."[6.4]
 
 Случайность фиксирует сама себя и формирует свою воспроизводимость, как аттрактор конечного цикла. При этом она обладает и свойством ассоциативности. Что означает - информация запоминает путь своего построения и включает его в свой постоянный объем, как один из путей построения устойчивого ассоциативного объема информации в виде приближения к какому-то "аттрактору", устойчивому результату, обусловленному данными условиями существования биологического или даже информационного объекта.
6life [ANikitin]
  Рис.6.5. Пример, иллюстрирующий запись информации на циклах одномерного отображения отрезка в себя xn+1 = f(xn). Фиолетовым цветом показана синтезированная функция y = f(x).

 Мы, попадая в этот информационный массив, сразу оказываемся на этом пути движения к своему "аттрактору". Независимо от точки нашего попадания в этот массив.
 И это можно смоделировать.
 Например, как на рис. 6.5.
 Читаем:
 "В примере на отображении записано два образа, один из которых - котенок размером 32х48 пиксела. Желтым цветом изображена траектория - предельный цикл, соответствующая изображению котенка. Любая точка цикла является "входом", позволяющим воспроизвести весь образ путем итерирования отображения. При старте с произвольных начальных условий траектория после переходного процесса притягивается к одному из двух циклов и воспроизводит соответствующий образ."[6.4]
 
 Можно этот "аттрактор" назвать "целью" преобразования?
 Да, в какой-то степени..., если в данном случае вообще можно говорить о "цели" такого процесса "моделирования". Но, говоря об эволюции, мы так и формулируем конечный результат. И именно это является совершенно закономерным при любом ходе случайных преобразований. Причем, практически независимо от уровня сложности автоматической системы управления, ... пусть и клетки. Правда, цель здесь - сам путь преобразований и изменений, а не конкретная точка на этом пути.
 
 
 

Немного подумаем...


 Все составляющие хаоса и случайности работают в эволюционном развитии клетки в полную меру. Процесс развития на этом уровне обеспечивается случайными изменениями, идущими в том же случайном порядке и ритме. Понятно, что такой вариант эволюционных преобразований обречен на многочисленные повторы, возвраты и скачки качественных изменений. Но только такой путь и дает возможность идти в своем развитии поступательно, с резкими качественными улучшениями в периоды самых трудных условий существований.
 Видимо, такой уж закон развития ...
 С другой стороны, оказалось, что нет неограниченного хаоса и бесконечно разнообразных случайностей. Все ограничено, даже хаос и случайность. Мало того, чем дальше, тем ограничений проявляется всё больше. Разнообразие действия ограничивает эффективность идущих изменений. Случайные изменения начинают рассыпаться в многофункциональные последствия своего воздействия. Одни влияют на эту сложную систему, другие уже практически никак не влияют, третьи, если и влияют, то очень локально...
 Оказывается, сложная система иногда лучше противостоит случайным изменениям, чем простые, и даже имеет возможность построить какое-то подобие защиты от случайностей.
 В предыдущих частях мы уже говорили о том, что, раз начавшись, случайные изменения уже не могут остановиться. Мало того, они будут только множиться. Их причинно-следственные взаимосвязи постепенно опутывают всё, как паутина. Так мы постепенно приходим к синергетической картине мира.
 Если теперь немного проанализировать только что прочитанное, то мы придем к заключению, что любой случайный динамически развивающийся процесс когда-то подходит к точке критичности состояния, точке бифуркации, где происходит выбор дальнейшего развития.
 Процесс идет случайным образом, но общая тенденция этого процесса ясно показывает два граничных пути его продолжения. Нет, это не полярности, это противоположности, потому, что одно исключает другое. Или уничтожает ... в точке бифуркации.
 Но вдруг оказывается, то эта самая "точка" и не точка вовсе, а целая линия непрерывного балансирования на кромке реальности. Там выбирается дальнейший путь. К какому-то аттрактору конечного состояния. Ну, скажем, это "жизнь"' или "не жизнь" для биологических систем управления, в том числе живых клеток.
 Начнем с цитаты :
 "... Система с большим числом взаимодействующих элементов естественным образом эволюционирует к критическому состоянию, в котором малое событие может привести к катастрофе. Хотя в составных системах происходит больше незначительных событий, чем катастроф, цепные реакции всех масштабов являются неотъемлемой частью динамики. Как следует из теории критичности, малые события вызывает тот же механизм, что и крупные. Более того, составные части системы никогда не достигают равновесия, а вместо этого эволюционируют от одного метастабильного состояния к другому.
 Концепция самоорганизованной критичности предполагает, что глобальные характеристики, такие как относительное число больших и малых событий, не зависят от микроскопических механизмов. Именно поэтому глобальные характеристики системы нельзя понять, анализируя ее части по отдельности."[6.4]
 
 Уловили? "Система с большим числом взаимодействующих элементов естественным образом эволюционирует к критическому состоянию ...", и далее - "... составные части системы никогда не достигают равновесия, а вместо этого эволюционируют от одного метастабильного состояния к другому".
 Чтобы обеспечить существование системы, должны эволюционировать и её отдельные составные части. Сами по себе. При этом сама система все время стремится приблизиться к какому-то критическому состоянию...
 Видимо, только такое состояние проявляет эффективность действия уже произошедших случайных изменений на условия существования системы в целом и на её отдельные части, заставляя мобилизовать все резервы для преодоления этого критического состоянии. И для продолжения существования. Иначе эволюции не будет ...
 Катастрофы, хаос и случайные изменения создали Жизнь, как единую систему существования отдельных её составных частей, имеющих самостоятельное развитие.
 Вот это надо держать в голове, когда мы будем размышлять над постоянным совершенствованием организации клетки.
 Усложнение её внутренних и внешних связей, хоть и начинается всегда со случайных изменений, но далее уже развивается по строгим законам вынужденного развития "на грани" жизни и смерти, хаоса и порядка, случайности и предрешённости...
 
 
 

Автоматическое регулирование.


 Как мы знаем, простые механизмы автоматического регулирования созданы на основе обратных связей. Как положительных, так и отрицательных. Только благодаря работе обратных связей в разных функциональных автоматах, из коацерватной капли появилась сначала протоклетка, а потом и полноценная клетка археев и прокариот с вполне развитыми функциями фрагментирования, как зачаточного размножения, и функциями саморегулирования различных автоматов, работающих в её органах.
 Но пока нас интересуют самые основы автоматического регулирования.
 Вот, например:
 "... в типичную систему управления входят объект, регулятор, привод и датчики. Однако, набор этих элементов - еще не система. Для превращения в систему нужны каналы связи, через них идет обмен информацией между элементами." [6.36]
6life [ANikitin]
  Рис.6.6. Простейшая система автоматического регулирования.

 ... Взаимосвязанные элементы - это уже система, которая обладает (за счет связей) особыми свойствами, которых нет у отдельных элементов и любой их комбинации. Основная интрига управления связана с тем, что на объект действует окружающая среда - внешние возмущения, которые "мешают" регулятору выполнять поставленную задачу. Большинство возмущений заранее непредсказуемы, то есть носят случайный характер.
 
  Простейшая система автоматического регулирования, как мы только что прочитали, включает "кольцо регулирования". Что это такое? Смотрим на рис.6.6.
 Кольцо начинается на объекте и там же заканчивается. Вот оно:
 
 Объект(рецептор) - канал связи - регулятор - канал связи - объект.
 
 Часть кольца: объект(рецептор) - канал связи - регулятор составляют канал обратной связи (ОС), часть: регулятор - канал связи - объект составляют канал регулирования.
 Так выглядят все простейшие системы самостоятельного регулирования, которые потом получили название - автоматы .
 Именно в этом простейшем понимании автомата его изучает математическая теория автоматов. Правда, потом и она перешла на более сложный вариант, как например, программируемого автомата. Но это было уже потом...
 Сегодня это механистическое понимание автомата почти забыто. Но от этого оно не потеряло своей актуальности. По крайней мере, как понятие простейшего автомата любого вида и состава. Все автоматы: механический, электронный, молекулярный, функциональный, математический, предполагают такую схему работы.
 
 
 

Регулирование или управление?


 Вспоминая об автоматах на основе обратных связей, мы, то говорим о "регулировании", то ... об "управлении". Оказывается, мы не всегда понимаем отличия в применении этих понятий или терминов. Очень жаль, что и наука почти не разделяет функции "регулирование" и "управление" в автоматических системах.
 Так уж получилось, что понятия "управление" и "регулирование" очень редко разделяются, чаще они объединяются в одно запутанное понимание. Даже в теории автоматического управления "регулирующий" орган, привод, прибор, ... "управляет" процессом "регулирования" параметров объекта. Ну, как-то так.
 И потому, понятие "'управление" сегодня имеет весьма запутанное определение.
 Например такое:
 "Управление - 1) сознательное целенаправленное воздействие со стороны субъектов, руководящих органов на людей и экономические объекты, осуществляемое с целью направить их действия и получить желаемые результаты; 2) крупное подразделение высших органов управления, департамент." http://www.smartcat.ru/Referat/ttielramgg/
 
 Конечно, некоторые исследователи, а не только я, отмечают, что понятия "управления" и "регулирования" изрядно перепутались. Непонятно, где заканчивается "регулирование" и начинается "управление", пока они все - автоматические. Получается, нам всё равно, "регулирует" или "управляет"? И нет разницы, на каком уровне сложности и самостоятельности находится та или иная автоматическая система.
 Но все же кое-кто сумел разделить функции регулирования и управления...
 Например, вот так, читаем:
 "Развитие теории управления началось в период промышленной революции. Сначала это направление в науке разрабатывалось механиками для решения задач регулирования, то есть поддержания заданного значения частоты вращения, температуры, давления в технических устройствах (например, в паровых машинах). Отсюда происходит название "теория автоматического регулирования".
 Позднее выяснилось, что принципы управления можно успешно применять не только в технике, но и в биологии, экономике, общественных науках. Процессы управления и обработки информации в системах любой природы изучает наука кибернетика. Один из ее разделов, связанный главным образом с техническими системами, называется теорией автоматического управления. Кроме классических задач регулирования, она занимается также оптимизацией законов управления, вопросами приспособляемости (адаптации)."[6.36]
 
 Совершенно точное пояснение дано для понимания автоматического регулирования.
 Главная задача автоматического регулирования - поддержание постоянства уровня регулируемого параметра в пределах нормы.
 Задача управления в этой системе отсутствует.
 А, с другой стороны, для нашего направления исследования ...
 Управление создает отклонения для включения систем автоматического регулирования или перестройки их в новые зоны регулирования параметров от установившейся ранее точки стабилизации.
 Чаще всего это воздействие управляющего Субъекта, необходимое для достижения своих целей.
 Вот в чем основные различия регулирования и управления...
 
 
 

Автоматическое регулирование в клетке.


 На уровне прокариот счет функциональных автоматов в клетке пошел уже на тысячи. Сам по себе, каждый функциональный автомат протоклетки может быть очень прост, но их огромное количество в одном ограниченном объеме управления создает большие сложности. Автоматы очень разнообразны по исполняемым функциям.
 Но, главная сложность работы этих автоматов на уровне клетки состоит в том, что очень сложны в исполнении их каналы связи. Система саморегуляции оказалась крайне сложной и запутанной случайными хаотическими перестановками в сигнальных путях. Наложение случайностей сплетает каналы регулирования функциональных автоматов клетки в клубок противоречивых сигналов, непонятно кому адресованных.
 Чтобы понять всю сложность и запутанность этого процесса, надо еще раз осознать для себя, как работали каналы регулирования в такой сложной системе как протоклетка. Представьте себе, сформированный как сложный лабиринт, почти замкнутый липидной оболочкой, объем протоклетки, каналы которого заполнены разными сгустками белков и РНК, белковыми мембранами, ионами солей, металлов, газов и пр. и пр. Всё это находится в сильно поляризованном водном растворе и движется по каналам лабиринта самыми извилистыми путями.
 Что-то где-то находит места своего применения и там заканчивает свой путь, что-то там же появляется и начинает движение по этому бесконечному лабиринту..., а вокруг тысячи самых разнообразных функциональных автоматов и молекулярных машин, которые ждут прибытия только "своего", необходимого только им вещества или химического элемента.
 И вот что-то подплыло, оно подтянуто открытыми ионными связями и ... "подошло". Вот он - "свой". Реакция завершилась. Какой-то функциональный автомат выполнил свой цикл автоматического действия и ... выдал результат. Вместе с этим действием в цитоплазму клетки сбросился и "сигнал", о том что это действие завершено.
 Почему мы считаем, что это именно так происходит?
 Потому, что все функциональные автоматы клетки работают на молекулярном уровне и основные действия их имеют химическую основу. А химическая реакция всегда имеет не менее двух результатов. Это новое химическое соединение и ... энергия, потраченная или выделенная при выполнении какого-то физического действия. Как например, сгибание или распрямление молекулы ретинали при поступлении молекулы АТФ. И что-то всегда становится сигнализатором о завершении реакции. Вот этот "сигнал" и используется автоматической системой регулирования как оповещение о завершении той или иной химической реакции или физического действия.
 Когда мы говорим об одной химической реакции или одном автоматическом действии, это понятно и вроде бы просто. А теперь представьте себе тысячи таких реакций и действий происходящих в одном объеме жидкости одновременно. И тысячи плывущих по течению "сигналов" о завершении того или иного действия, произошедшего ... неизвестно где, в каком-то закоулке этого огромного лабиринта.
 Как сейчас с пониманием? Сложно.
 Вот примерно в таком состоянии оказались системы автоматического регулирования протоклетки, когда количество её функциональных автоматов самой разной молекулярной структуры начало разрастаться лавинообразно.
 Но, полного коллапса не случилось. Все системы как-то продолжали работать в ритме хаотического регулирования. Так продолжалось миллионы лет. Потому, что работала главная система автоматического регулирования того времени.
 Эта система исправно поставляла в клетку все необходимые химические элементы и соединения, сбрасывала во внешнюю среду ненужные для клетки вещества, обеспечивала клетке защиту от внешнего мира. Конечно мы говорим о клеточной оболочке и её функциях.
 Точнее, об одной её функции - мембранном транспорте...
 
 
 

Мембранный транспорт.


 Вариантов переноса веществ через клеточную мембрану несколько видов:
 "Простая диффузия - это перенос небольших нейтральных молекул по градиенту концентрации без затрат энергии и переносчиков.
 Облегченная диффузия - перенос вещества по градиенту концентрации без затрат энергии, но с переносчиком. Характерна для водорастворимых веществ. Облегченная диффузия отличается от простой большей скоростью переноса и способностью к насыщению. Различают две разновидности облегченной диффузии:
   а) транспорт по специальным каналам, образованным в трансмебранных белках (например, катионселективные каналы);
   б) с помощью белков-транслоказ, которые взаимодействуют со специфическим лигандом, обеспечивают его диффузию по градиенту концентрации (пинг-понг) (перенос глюкозы в эритроциты с помощью белка-переносчика ГЛЮТ-1).
 Кинетически перенос веществ облегченной диффузией напоминает ферментативную реакцию. Для транслоказ существует насыщающая концентрация лиганда, при которой все центры связывания белка с лигандом заняты, и белки работают с максимальной скоростью. Поэтому скорость транспорта веществ облегченной диффузией зависит не только от градиента концентраций переносимого вещества, но и от количества беков-переносчиков в мембране.
 Простая и облегченная диффузия относится к пассивному транспорту, так как происходит без затраты энергии.
 Активный транспорт - транспорт вещества против градиента концентрации (незаряженные частицы) или электрохимического градиента (для заряженных частиц), требующий затрат энергии, чаще всего АТФ. Выделяют два вида его: первично активный транспорт использует энергию АТФ или окислительно-восстановительного потенциала и осуществляется с помощью транспортных АТФ-аз. Наиболее распространены в плазматической мембране клеток человека Na+,K+- АТФ-аза, Са2+-АТФ-аза, Н+-АТФ-аза.
 При вторично активном транспорте используется градиент ионов, созданный на мембране за счет работы системы первично активного транспорта (всасывание глюкозы клетками кишечника и реабсорбция из первичной мочи глюкозы и аминокислот клетками почек, осуществляемые при движении ионов Na+ по градиенту концентрации).
 Перенос через мембрану макромолекул. Транспортные белки обеспечивают перенос через клеточную мембрану полярных молекул небольшого размера, но они не могут транспортировать макромолекулы, например белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды или отдельные частицы. Механизмы, с помощью которых клетки могут усваивать такие вещества или удалять их из клетки, отличаются от механизмов транспорта ионов и полярных соединений.
   А) Перенос вещества из среды в клетку вместе с частью плазматической мембраны называют эндоцитоз. Путем эндоцитоза (фагоцитоза) клетки могут поглощать большие частицы, такие как вирусы, бактерии или фрагменты клеток. Поглощение жидкости и растворенных в ней веществ с помощью небольших пузырьков называют пиноцитозом.
6life [ANikitin]
  Рис.6.7. Na+/K+-АТФ-аза. Схема действия.

   Б) Экзоцитоз. Макромолекулы, например белки плазмы крови, пептидные гормоны, пищеварительные ферменты синтезируются в клетках и затем секретируются в межклеточное пространство или кровь. Но мембрана не проницаема для таких макромолекул или комплексов, их секреция происходит путем экзоцитоза. В организме имеются как регулируемый так и не регулируемый пути экзоцитоза. Нерегулируемая секреция характеризуется непрерывным синтезом секретируемых белков. Примером может служить синтез и секреция коллагена фибробластами для формирования межклеточного матрикса.
 Для регулируемой секреции характерны хранение приготовленных на экспорт молекул в транспортных пузырьках. С помощью регулируемой секреции происходят выделение пищеварительных ферментов, а также секреция гормонов и нейромедиаторов." [6.10]
 
  Вот на рис.6.7., показана работа натрий-калиевой АТФазы как пример антипорта и активного транспорта в Википедии:
 "Первоначально этот переносчик присоединяет с внутренней стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра АТФазы. После такой активации АТФаза способна гидролизовать одну молекулу АТФ, причем фосфат-ион фиксируется на поверхности переносчика с внутренней стороны мембраны.
 Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФазы, после чего три иона Na+ Na+ и ион PO43- (фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, а PO43- замещается на два иона K+. Затем конформация переносчика изменяется на первоначальную, и ионы K+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы K+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.
 Более кратко действия АТФазы можно описать так:
   1) Она изнутри клетки "забирает" три иона Na+ ,затем расщепляет молекулу АТФ и присоединяет к себе фосфат
   2) "Выбрасывает" ионы Na+ и присоединяет два иона K+ из внешней среды.
   3) Отсоединяет фосфат, два иона K+ выбрасывает внутрь клетки
 В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки - высокая концентрация K+. Работа Na+, K+ - АТФаза создает не только разность концентраций, но и разность зарядов (она работает как электрогенный насос). На внешней стороне мембраны создается положительный заряд, на внутренней - отрицательный." https://ru.wikipedia.org/?curid=691575&oldid=133861013
 
 Схема вполне четко показывает работу этого функционального автомата клетки. Активного транспортного канала натрий-калиевого обмена.
 АТФ-аза дожидается поступления внутрь полости трех атомов натрия и только после этого она готова к изменению формы (конформации). Регулятором здесь становится ион фосфата, получаемый при гидролизации АТФ. Он меняет форму белка АТФ-азы и способствует выталкиванию ионов натрия из канала транспорта. А дальше канал открывается и электростатические силы отрицательного заряда иона фосфата затягивают в канал транспорта положительные ионы калия. Только наличие 2-х ионов калия компенсирует заряд и белок АТФ-азы возвращается в исходную форму, при этом верхний по схеме конец канала закрывается, а нижний, блокированный фосфатом, открывается, При этом отрицательный ион фосфата освобождается и вытаскивает за собой положительные ионы калия. Но в поляризованной жидкости (воде) они быстро расходятся.
 В этом функциональном автомате уже есть комплекс простейших автоматов на основе петли регулирования на ОС. Они и создают этот уже вполне сложный комплекс автоматического регулирования нового уровня, тоже ... функциональный автомат.
 Впрочем, и все остальные функциональные автоматы создаются точно также. На основе простейшей петли обратной связи. Таких обратных связей в сложном автомате иногда оказывается очень много. Самых разных. Это справедливо не только в формировании функциональных автоматов клетки но и всех автоматов вокруг нас.
 Приглядитесь к ним внимательно ... и поймете, о чем я говорю.
 
 Мы же отметим, что транспортировка разных химических элементов и соединений через клеточную мембрану развивалась независимо от всех остальных процессов.
 Это связано с тем, что на этом процессе основан энергетический обмен в клетке. Главную роль в энергетике клетки играет ... сера. Сульфаты, сульфиды и сероводород являются основными поставщиками серы в клетку :
 "... "машинерия" фотолиза первично была разработана для сероводорода. Она так и сохранилась на уровне прокариот - эволюционно первых представителей одноклеточной жизни.
 ... Зелёные и пурпурные серные бактерии для улавливания энергии электромагнитных волн разработали комбинацию из каротина и хлорофиллов. Каротин улавливает ближние ультрафиолетовые волны, бактериохлорофиллы все вместе - ближний диапазон инфракрасного излучения, или тепло: 750 нм, 792 нм, 810 нм и 840 нм, и даже 1000 нм.
 ...Выбитые фотонами электроны переходят в электрон-транспортную цепь. Там их подхватывают железо-серные кластеры, встроенные в белковую молекулу. Возможно, эволюционно первыми были ферредоксины, маленькие белки, содержащие 2Fe-2S кластеры.
 ...Продукт фотолиза сероводорода - самородная сера. Она может откладываться как внутри, так и вне бактерии.
 Электромагнитные волны запускают окислительно-восстановительный цикл серы. Он мог сформироваться в газообразной среде, насыщенной сероводородом и парами воды, на поверхности минералов, содержащих железо и магний, в условиях высоких температур и отсутствия видимого света."[6.40]
 
 Таким образом, вполне возможно, что первые клетки могли начать свое формирование и в термальных источниках, глубоко под землей. В условиях интенсивного прохождения горячих вулканических газов через водный раствор. Да, это лишний раз подтверждает первичность такого способа получения энергии на нужды клетки. И соответственно, первичность образования такого рода транспортных путей через мембрану клетки. Вся эта "машинерия" работает и во всех современных клетках.
 По сути дела мембранный транспорт и стал основой автоматических систем регулирования метаболизма клетки.
 
 
 

"Надобъектное" регулирование.


 Начало этой функции положила ошибка в путях автоматического регулирования каких-то систем мембранного транспорта. Функциональные автоматы этого направления формировались на основе сложных обратных связей. Через косвенные или сопряженные системы автоматического регулирования.
 И там, похоже, тоже никогда не было простых путей регулирования.
 В качестве каналов связи функциональных автоматов могут использоваться все возможные в этих условиях каналы передачи воздействия. Механические, электронные, полевые, ну и химические, наконец...
 И все же, главная проблема заключается в среде передачи.
 Вода, это поляризованная жидкость обладающая сильным дипольным моментом. А в клетке - солевой раствор воды. В нем полевые связи ионов работают только на ближних расстояниях молекулярных связей. Химические - так же. Да и гравитационные очень ограниченно. Любая жидкость практически представляет собой вязкую невесомость для движущихся в ней сгустков вещества.
 Чем здесь передавать сообщение от объекта к регулятору и назад?
 С одной стороны, таких вариантов много. Это и атомы солей, металлов или других химических веществ, цепочки РНК или ДНК, ну и белки, конечно. Выбор большой.
 А реально?
 Атомы любых химических элементов однообразны, безлики. Они могут использоваться в качестве частиц контроля по обратной связи только в одном канале автоматической системы клетки. Даже два таких канала в клетке уже будут мешать друг другу своими одинаковыми "сообщениями".
 И всё же, такие каналы передачи информации в клетке часто используются, в основном на очень малых расстояниях друг от друга генератора эффекторов (лигандов) и клеточного рецептора при относительно больших расстояниях одного такого канала регулирования от другого, чтобы исключить сильное их взаимное влияние. В основном это каналы мембранного транспорта.
 Так должно быть, но в реальности так получается далеко не всегда. Мы уже знаем, что одни и те же химические элементы и соединения стали контрольными сигналами всех автоматических систем регулирования протоклетки. И когда-то эта однообразность "сообщений" в каналах ОС привела к ошибкам.
 К какому-то автомату нужный сигнал дошел, а к какому-то нет, не хватило этих элементов на все автоматы клетки, и в том числе на тот, который больше всех нуждался в этом сигнале. Он так и не дождался нужного регулирующего воздействия... и прекратил свое существование.
 И не он один...
 Наслоение сигнального пути одной автоматической системы на сигнальный путь другой привело к их запутыванию. И всё это регулируется непонятно как. Оказалось, что один сигнальный путь контролирует не только свой канал регулирования, но и чужой вместе с ним. В системе мембранного транспорта возник кризис регулирования.
 Надо было находить компромисс.
 Он нашелся в появлении нового пути регулирования, над этими сложными и крайне запутанными каналами автоматического регулирования.
 Возник механизм "надобъектного" регулирования.
 Этот новый путь как-то отражал зависимости сигналов разных функциональных автоматов и формировал свои регулирующие воздействия. Он не всегда учитывал контрольные сигналы какого-то из сигнальных путей, но мог исправить положение, когда местные каналы автоматического управления не справлялись.
 Как такой механизм регулирования возник и как он заработал?
 Сначала он возник как такой же канал автоматического регулирования, что и все остальные. Но он продолжил наслоение регулирующих линий в протоклетке до бесконечности. Регулировал ... регулирование ошибок регулирования. В живом организме это и сейчас развито очень сильно.
 В качестве "сигнала" в нем мог использоваться "новый" для системы химический элемент или соединение. Именно этим такой канал обеспечивал себе относительную независимость от всех других сигнальных каналов регулирования функциональных автоматов.
 Постепенно механизм "надобъектного" регулирования стал контролировать группу из нескольких функциональных автоматов, на основе "особого" сигнального элемента, например, железа и контроля работы только одного функционального автомата клетки, как "эталона" состояния. И этим сдерживать работу всех остальных функциональных автоматов, попавших в эту сеть управления, не обращая внимания на их собственные регулирующие действия, производимые этими функциональными автоматами своими сигнальными элементами, например, натрием. От этого воздействия они вынуждены были перестраивать свои зоны стабилизации под изменяющиеся условия "регулирования" "по эталону".
 Понятно, что здесь мы увидели множество известных сегодня методов регулирования: "по эталону", по шаблону, "по отклонениям", появилась и "следящая система" ..., хотя, на самом деле все эти понятия тогда отсутствовали. До этого момента все системы клетки имели лишь простейшее автоматическое регулирование, поддерживающее регулируемый автомат на точке динамического баланса равновесия. Другой схемы клетка не применяла.
 Новая система еще только появлялась и пыталась что-то делать всеми доступными ей способами. Ветвь "надобъектного" регулирования в корне отличается от всех остальных своим принципом управления. Регулирование проводится на основе суммы факторов, а не одного, как это есть в простых функциональных автоматах. Это очень значимое отличие долго находилось в зачаточном состоянии, но когда-то настал и его "звездный час". Заработал механизм "надобъектного" регулирования.
 Мы уже сказали, что сначала он был привязан к работе какого-то, скорее всего, случайного "эталона" и его параметрам регулирования именно в этой точке клетки. "Эталоном" мог стать любой функциональный автомат. Постепенно его нормальное функционирование стало основой регулирования группы автоматов новой системы поддержания работоспособности клетки.
 Потом механизм "надобъектного" регулирования перешел к созданию еще и других условий регулирования. Теперь нормой стало создание динамического равновесия в широких пределах контролируемости "надобъектного" регулирования.
 На этой основе возникли локальные центры "надобъектного" регулирования.
 
 Каждый центр такого регулирования получил все необходимые составляющие для своего существования:
    контроль за путями обеспечения и питания,
    системы контроля за 'своими' каналами автоматического регулирования,
    зачаточный вариант 'нового' переносчика информационного сообщения - химических элементов или их соединений.
 
 Пока мы даже не будем разбираться, как это всё начало работать, это слишком сложно установить. Нас интересует пока только факт того, что какое-то надобъектное регулирование в клетках заработало.
 
 
 

Автоматическое управление.


 Мы уже знаем, что когда-то в клетке возникла система, сначала отдельных линий, а потом и центров "надобъектного" регулирования, как-то регулирующих работу не одного, а целой группы функциональных автоматов. Правда, эти линии, каналы и центры не только регулировали работу каких-то одних функциональных автоматов, но и создавали отклонения параметров от нормальных условий работы для других функциональных автоматов. Понятно, что такие центры мы можем считать уже немного и управляющими механизмами клетки.
 Это еще не совсем управление. Пока только идет создание какого-то нового типа воздействия на основе "надобъектного" регулирования, где для одних функциональных автоматов клетки это регулирование, а для других - уже управление. Потому, что для них это воздействие создает не стабилизирующий эффект, а формирует еще большее отклонение от нормы, которое эти конкретные автоматы должны как-то скомпенсировать.
 Организован этот механизм воздействия так же, как и все автоматические системы клетки этого уровня. Как функциональный автомат самостоятельного действия.
 И все же, в чем различие например, "надобъектного" регулирования и управления технически? Ведь на первом этапе своего существования управление решало задачи примерно той же сложности, что и "надобъектное" регулирование?
 
 На том этапе развития в клетке объективно сложились условия и обстоятельства для появления управления, которые и привели к его созданию. Прежде всего надо отметить лавинообразное нарастание количества и разнообразия простых функциональных автоматов в мембранном транспорте и технологиях получения энергии для нужд клетки.
 Все они, с одной стороны увеличивали энергетические возможности клетки, а с другой ... окончательно запутали собственные обратные связи в один тугой клубок. И порой уже было совершенно непонятно, какой автомат на какой сигнал в каналах ОС должен реагировать, а на какой - нет. Все "сигналы", а это примерно 10-12 химических элементов и их простые соединения..., примерно одинаковы. Их количество ограничено устойчивыми элементами таблицы Менделеева... Всего около 40-50 "сигналов" на тысячи цепей ОС....
 Потому когда-то и потребовался канал "надобъектного" регулирования, который должен был хоть "сверху", но как-то решить эту случайно создавшуюся неразрешимую головоломку. Но, так как новый канал был точно такой же простейшей цепью регулирования на основе сигнала ОС, хоть теперь и на основе "эталона", его "сигналы" имели ту же природу, что и остальные каналы регулирования всех функциональных автоматов этого уровня. С точки зрения расширения разнообразия "сигналов" ничего не поменялось.
 Возникшее направление "надобъектного" регулирования так и не получило дальнейшего развития. Для его развития отсутствовала техническая база.
 И самое главное:
 "Надобъектное" регулирование не решило основной задачи автоматического регулирования, не зафиксировало четкую зависимость между сигналом обратной связи и создаваемым воздействием для группы объектов регулирования.
 Как мы уже говорили, в группе контролируемых объектов только часть объектов работало в режиме регулирования, т.е. поддержания стабильности состояния. Остальные оказались уже в режиме управления, т.к. для них создаваемые регулирующие воздействия стали формировать отклонения от состояния стабилизации.
 Управление, как линия контроля работы группы функциональных автоматов, начинает устанавливать простую причинно-следственную зависимость между воздействием и сигналом от контролируемых объектов. Появление и фиксация в управлении причинно-следственной зависимости между контрольным сигналом от объекта и воздействием на него со стороны органа управления стало основой развития этого направления. Пока это лишь фиксация зависимости состояний "было - стало", как основа для проведения управления в группе. И как следствие перехода на фиксацию этой зависимости - появилось управление, новая ступень, появившаяся выше уровня "надобъектного" регулирования.
 Эта новая ступень в иерархии организационной системы функциональных автоматов клетки уже даже потенциально не могла реагировать на химические "сигналы" всех функциональных автоматов клетки. Новая система, теперь управления, даже чисто технически могла реагировать только на сигналы систем одного нижнего уровня. А это сигналы систем надобъектного регулирования. Они, как мы знаем, изначально отличались от всех прочих сигналов клетки именно по этой же самой технической причине.
 И потому мы еще раз отметим особо:
 Управление перестало работать непосредственно с сигналами от контролируемых объектов и перешло на работу только со своими типовыми сигналами, формируемыми каналами "надобъектного" регулирования для надстройки управления.
 Как это происходило?
 Начинаем понимать...
 
 
 

Появление управления.


 Похоже, что здесь нам надо разобраться с тремя основными составляющими управления:
    Функция управления;
    Система управления;
    Машина управления.
 
 Начнем с функции:
 "Функция (лат. functio - 'исполнение, совершение; служебная обязанность') - отношение между элементами, в котором изменение в одном влечёт изменение в другом:
 Функция - Явление, зависящее от другого и служащее формой его проявления, осуществления.
 Функция - Назначение, внешнее проявление свойств какого-л. объекта в данной системе отношений; работа, производимая живым организмом, его органами, тканями и клетками.
 Фу́нкция (работа) (лат. functio - совершение, исполнение) - деятельность, роль объекта в рамках некоторой системы, работа производимая органом, организмом; роль, значение (назначение, предназначение) чего-либо." https://ru.wikipedia.org/?curid=10040&oldid=136356097
 
 Мы уже уточняли определение функции, когда формировали определение для функциональных автоматов клетки. Эти автоматы выполняют в составе клетки какую-то работу в автоматическом режиме. Эту работу и взаимную зависимость существования одних автоматов от других и можно определить, как функциональную направленность того или иного автомата.
 Такую же направленность имеет и функция управления. Отличие функции регулирования от управления очевидно:
 Регулирование создает стабильность, а управление начинается с создания отклонения от стабильности.
 Эти, почти противоположные задачи резко разделяют регулирование и управление в системе клетки как разные варианты влияния на исполнительный объект.
 Но у нас есть закономерный вопрос - почему, и как это получилось?
 Уточним для себя: Регулирование на основе ОС обеспечивает стабилизацию условий функционирования. Регулирование работает на сигналах механизма автомата. По линии ОС идет сигнал, вырабатываемый контролируемым объектом. Если объект, функциональный автомат, часть мембранного транспорта клетки, который пропускает через оболочку клетки атомы натрия, то эти атомы и становятся для линии обратной связи сигналом нормальной работы всего функционального автомата. Отсутствие атомов натрия в контролируемом пространстве этого автомата мембранного транспорта и фиксируется как сигнал для формирования какого-то регулирующего воздействия. Например, это поступление в зону автомата молекулы АТФ для начала рабочего цикла пропуска атомов натрия через порт оболочки.
 Еще раз зафиксируем: Системы регулирования работают с набором регулируемых параметров. Изменения этих параметров сразу становятся факторами воздействия на регулируемые объекты через каналы ОС. Потому эти изменения для систем регулирования информацией не становятся. И уж тем более не запоминаются.
 Управление создает отклонение от стабилизации параметров в зону неустойчивости, для перевода механизма регулирования автомата в новые условия работы или в динамический режим стабилизации. Управляющий сигнал формируется на основе контроля зависимости "было-стало" в цепи сигналов "надобъектного" регулирования. Таким образом:
 Формирующее воздействие в цепи управления создается не на основе первичных сигналов от функциональных автоматов, а на базе сравнения сигналов "надобъектного" управления до и после сигнала управления, как зависимости "было-стало".
 На этой основе в клетке появилась не только функция, но и система управления. Она создает отклонения в параметрах работы функциональных автоматов клетки. Эти отклонения заставляют автоматы уже в новых условиях искать зоны стабилизации своей работы.
 "Система управле́ния - систематизированный (строго определённый) набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения определённых целей. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей." https://ru.wikipedia.org/?curid=398428&oldid=133353203
 
 Система управления включает в себя центр управления, объекты и каналы связи между ними. Это техническая, технологическая и методологическая единица управления в клетке, определяемая общими принципами строительства и исполнения функции управления.
 Системы управления в клетке прошли большой путь от простейших каналов управления и создания локальных центров управления на базе каналов "надобъектного" регулирования до создания единой структуры управления клетки.
 
 "Техническая структу́ра управле́ния - устройство или набор устройств для манипулирования поведением других устройств или систем.
 Объектом управления может быть любая динамическая система или её модель. Состояние объекта характеризуется некоторыми количественными величинами, изменяющимися во времени, то есть переменными состояния. В естественных процессах в роли таких переменных может выступать температура, плотность определённого вещества в организме, курс ценных бумаг и т. д. Для технических объектов это механические перемещения (угловые или линейные) и их скорость, электрические переменные, температуры и т. д." https://ru.wikipedia.org/?curid=398428&oldid=133353203
 
 Здесь отметим, что самостоятельная техническая структура управления и есть - машина управления. Автоматическая машина для выполнения необходимого набора действий при исполнении своего алгоритма управления. Это механизм выработки и последующего выбора управляющей команды в системе принятия исполнительного решения.
 В свою очередь, команда запускает цикл управления для создания необходимого отклонения работы группы функциональных автоматов клетки от нормы, с последующим контролем их работы в новых условиях.
 Если провести аналогию с современными техническими средствами, то, это, например, система автопилота в самолетах. Если работает эта система, то любые внешние воздействия анализируются, как-то идентифицируются и приводят к включению какого-то алгоритма управления и принятию выбранного управляющего решения любым способом.
 Потом это управляющее решение превращается в набор управляющих команд, поступающих в разные точки транспортного средства, приводящие к изменению режима его движения. К повороту, снижению, подъему, торможению или набору скорости...
 Все команды исполняют функциональные автоматы транспортного средства, входящие в систему его управления.
 А вот управляющее решение вырабатывает ... машина управления.
 
 Где и как появилась в клетке машина управления?
 Машина управления начинается с надстроек над системами "надобъектного" регулирования, работающими только с результатами сравнения управляющих сигналов этих систем и интегрированного сигнала цепей ОС, получаемого от этих же систем.
 Объекты управления такой надстройки как простейшей машины - системы "надобъектного регулирования", группы функциональных автоматов. Непосредственно с функциональными автоматами клетки такая надстройка управления уже не связана.
 Это, в том числе, и внутренняя среда клетки. Как сумма систем надобъектного регулирования. Уникальный объект сложнейшего саморегулирования. Не копируемый, а лишь восполняемый и передаваемый по наследству в процессе существования.
 Кстати, внутренняя среда включается в себя и сигнальные пути клетки, передающие все сигналы функциональных автоматов клетки...
 Отсюда и основные объекты управления:
    Внутренняя среда клетки, мембранный транспорт - энергетика клетки и основные составляющие самовоспроизведения клетки. Это энергетическая подсистема клетки, питающая энергией от АТФ многие функциональные автоматы дискретного действия.
    Каналы систем "надобъектного" регулирования всех функциональных автоматов на основе самых распространенных химических элементов и их простейших соединений.
 
 Первыми, как начало машины управления, появились локальные центры управления, выросшие из надстроек управления в системах надобъектного регулирования. Они стали охватывать в первую очередь системы регулировок работы мембранного транспорта и энергетического сектора внутренней среды клетки, как наиболее старых систем обеспечения.
 Локальные центры управления стали управлять группами функциональных автоматов через системы "надобъектного" регулирования.
 Эту особенность управления мы уже отмечали.
 Похоже, что где-то на этом этапе "сигналами" системы управления стали простейшие белки, пептиды.
 Применение белков в системе сигналов технически отделило каналы управления от каналов регулирования и направило развитие клетки на новый путь.
 На этом этапе для клетки закончился "мир РНК"...
 
 
 

Управление по шаблону.


 То, что мы знаем об управлении, никак не расскажет нам о том, как оно появилось. Особенно, в самом начале, когда ничего еще не было. И тем не менее, можно предположить, что из простых линий ОС автоматического регулирования появились локальные структуры группового "надобъектного" регулирования, которые стали для одних регуляторами деятельности, а для других управляющими центрами, которые и взяли на себя управление этими функциональными автоматами. В результате такого разделения функций регулирующие системы оказались в нижнем эшелоне по отношению к управлению в виде локальных центров управления.
 Как же происходило управление в этих центрах?
 В клетке с самого начала её развития существовал способ функционального копирования. Это когда создаваемая копия не является точной копией оригинала, но выполняет ту же функцию, ну хоть как-то. Когда-то лучше, когда-то и хуже. Потому, что копирование выполняется "примерно", т.е. не всегда точно. [6.24].
 Видимо, вот на этом этапе развития клетки в ней и появились первые центры локального управления.
 Теперь сделаем некоторый экскурс в теорию управления:
 "Методы управления, рассматриваемые теорией управления техническими системами и другими объектами, базируются на трёх фундаментальных принципах:
   1. Принцип разомкнутого (программного) управления,
   2. Принцип компенсации (управление по возмущениям) - такие системы управления применяются при ограниченном диапазоне изменений внешней среды, в зависимости от полноты информации о внешней среде системы управления по возмущениям могут обладать важным свойством: управление по возмущениям с полной информацией обеспечивает полную компенсацию воздействий внешней среды. Системы, в которых достигается полная компенсация, называются инвариантными. В них управляющее воздействие поступает в объект управления одновременно с воздействием внешней среды, нейтрализуя его. Однако в открытых системах предусмотреть все возможные возмущения затруднительно. Кроме того, функциональные зависимости между возмущающими и управляющими воздействиями могут быть неизвестны. Поэтому управление по возмущениям с неполной информацией приводит к накоплению ошибок.
   3. Принцип обратной связи.
 
 Управление можно разделить на два вида:
    стихийный: воздействие происходит в результате взаимодействия субъектов (синергетическое управление);
    сознательный: планомерное воздействие объекта (иерархическое управление).
 При иерархическом управлении цель функционирования системы задается её надсистемой." https://ru.wikipedia.org/?curid=102901&oldid=134781868
 
 Конечно, в этой уже классической теории сложно разглядеть первые шаги только появившихся в клетке управляющих структур, но ... попробуем.
 Принцип "разомкнутого" управления включает в себя и управление "по шаблону", стандартному жесткому алгоритму управления. Этот принцип построен не на основе применения ОС, а на прямом шаблонном способе воздействия, независимо от результата.
 Далее идет управление по схеме, известной нам еще со времен систем регулирования. Здесь начинается управление "по возмущениям" или "по отклонениям", которое мы рассматривали ранее как регулирование "по отклонениям". Но почему-то "принцип обратной связи" здесь выделен особо, хотя и способ управления "по возмущениям" также использует линии обратной связи.
 Ладно, идем далее...
 
 У прокариотов функциональное копирование становится матричным. В основе процесса копирования появляется постоянная матрица для создания копий. Это уже более или менее высокий класс копирующего автомата. Конечно, такая технология сразу была применена в клеточном управлении.
 Это, как раз, "разомкнутый" способ. Сначала один шаблон на все случаи, потом количество таких шаблонов управления, алгоритмов, стало возрастать. Клетка стала фиксировать и массово копировать шаблоны управления для всех своих систем. Постепенно шаблоны управления стали включать и контроль ОС в контролируемых группах автоматов.
 Процесс перешел в стадию управления по отклонениям...
 
 Раньше мы уже отметили начало применения в сигнальных путях первых систем управления простейших пептидов и белков в качестве "сигналов". Пептиды имеют качественно другую ступень применения в качестве "сигналов" в сигнальных путях клетки. Они имеют исходно большее разнообразие, чем уже применяемые клеткой химические элементы и их простые соединения.
 Пептиды и простейшие белки всегда находились в составе клетки и уже как-то использовались в ней. Например, как полупрозрачные мембраны в отдельных местах оболочки клетки и её органелл. Белки сбрасывались и во внешнюю среду, и конечно же служили неким средством обмена информации о нахождении нескольких клеток в одном локальном объеме пространства [6.23 - 6.27].
 Когда в клетках заработали первые каналы управления, то в них в качестве "сигналов" были применены пептиды или простые белки. Мне пока непонятен путь подхода к такому применению белков, но факт такой есть.
 Это позволило решить сразу несколько проблем зарождающегося управления:
    Появился новый класс управляющих "сигналов", обладающий широким спектром разнообразия "команд", достаточным для дальнейшего развития этого направления.
    Постепенно стал появляться и аппарат формирования таких "сигналов" в клетке. Сначала методом химического синтеза, потом с помощью NRS-синтазы.
 
 Начало применения белков в системе управления клетки в свою очередь снизило нагрузку на использование РНК, как основной системы сохранения информации в клетке, в виде "эталона" для копирования функциональных автоматов клетки на основе цепочек РНК. У клетки появилась возможность применить другой эталон вместо ветвящейся и относительно нестабильной РНК.
 Такая замена вскоре появилась. ДНК.
 Не склонная к ветвлению структура, более стабильная при долговременном хранении и применении. Постепенно, под контролем новой структуры управления, ДНК становится основой долговременной дискретной памяти в клетке.
 Для РНК осталась сфера использования в качестве рабочих шаблонов при копировании функциональных автоматов на основе цепочек РНК, которых в клетке и сегодня остается очень много.
 Постепенно "сигналы" на основе белков приобрели качества функциональных автоматов, исполнительных программ самостоятельного действия. Конечно, это были "шаблоны". Многочисленные шаблоны, поставленные на поток в изготовлении и применении.
 Для первых систем управления это было революционным преобразованием. Оно позволило сделать новый шаг в сторону глобализации функции управления в объеме клетке и перейти от первых каналов и надстроек управления к локальным центрам управления, а потом выйти и на уровень клеточного управления...
 Пока - адаптивного.
 
 
 

Адаптивное управление


 Да, то, что возникло в клетке как первая форма управления, сегодня называется адаптивным управлением:
 "Классификация адаптивных систем:
 По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:
    самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора)
    самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).
 По способу изучения объекта системы делятся на:
    поисковые
    беспоисковые.
 В первой группе особенно известны экстремальные системы, целью управления которых является поддержание системы в точке экстремума статических характеристик объекта. В таких системах для определения управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется поисковый сигнал.
 Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки параметров регулятора делятся на
    системы с эталонной моделью (ЭМ)
    системы с идентификатором, в литературе иногда называют, как системы с настраиваемой моделью (НМ).
 Адаптивные системы с ЭМ содержат динамическую модель системы, обладающую требуемым качеством. Адаптивные системы с идентификатором делятся по способу управления на
    прямой
    косвенный (непрямой).
 При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после чего на основании полученных оценок определяются требуемые значения параметров регулятора и производится их подстройка. При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта. По способу достижения эффекта самонастройки системы с моделью делятся на
    системы с сигнальной (пассивной)
    системы с параметрической (активной) адаптацией.
 В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов. Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации называют
 1. комбинированными. " https://ru.wikipedia.org/?curid=399224&oldid=114451901
 
 Вот так, всё четко и понятно. Но, это сейчас. Когда ученые в этом разобрались.
 А клетка формировала свое адаптивное управление по принципу "как получается, так и хорошо". Постепенно и беспорядочно, на основе случайности.
 Начальный смысл появления функции управления понятен. Клетка искала возможности поддержания надежности регулирования своих функциональных автоматов.
 А регулирование часто нарушилось по самым разным причинам.
 Этот процесс начался на самой ранней стадии появления прокариотов. Именно тогда стали проявляться ошибки регулирования, связанные с ростом количества взаимодействий разных функциональных автоматов в объеме клетки. Это происходило и в момент, когда клетки стали осваивать мир. Когда клетки вышли за пределы 'термальных луж Опарина' и стали распространяться по всем водным объемам, включая и только появившийся мировой океан.
 Тогда количество разнообразных функциональных автоматов в клетке стало расти лавинообразно. В клетке возникли первые локальные центры управления, а потом стала появляться и первая система клеточного управления.
 Пока, как децентрализованное управление [6.27].
 Формулируется это понятие примерно так:
 "Децентрализованное управление - процесс, при котором существенное количество управляющих воздействий, относящихся к данному объекту, вырабатываются самим объектом на основе самоуправления. Степень децентрализации управления обусловливается степенью предоставления полномочий или прав принятия самостоятельных решений управляющим отделениями. Делегирование полномочий является составной частью децентрализации."
 
 Клетка начинает строить управление поверх всех систем локального регулирования и управления. В нашем случае "объектом управления" является пока не сама клетка, а лишь группы её функциональных автоматов. Рост их сложности и количества создает постоянные осложнения регулирования в процессе роста объема клетки. Саморегуляция в клетке стремится к глобализации каналов контроля и регулирования, а технических средств для этого пока недостаточно. Для появления новых средств управления есть только одна ниша - локальные системы управления. Они и создают основы этой уже клеточной системы управления. И потому, клеточная система управления зарождается, как децентрализованное и распределенное управление.
 Сразу скажу, хорошего и общего определения для понятия распределенного управления я не нашел. Все определения очень ограничены в применении и понимании.
 Вот это более или менее подходит для нашего понимания:
 "Распределённая система управления (в переводе с английского Distributed Control System, сокращенно DCS) - это комплекс технических и программных решений ..., характерной чертой которой является децентрализованная обработка данных и наличие распределенных систем ввода и вывода информации, повышенная отказоустойчивость, стандартная и единая структура базы данных." http://autoworks.com.ua/verxnie-urovni-asu-tp/raspredelyonnye-sistemy-upravleniya/
 
 Почему это так, я не знаю.
 Мне пока совершенно непонятно, как общепонимаемое определение вдруг ушло из употребления специалистов и подменилось специализированными.
 Но читатели продолжают понимать этот термин в разных вариациях.
 Например, так:
 Распределенное управление - появление в общей системе множества центров локального управления, пытающихся управлять и всей системой.
 А потом уже:
 Распределенное управление, это распределение функций управления системой между отдельными локальными объектами этой системы.
 Пересечение таких разнополярных пониманий вносит неразбериху. Хотя, видимо, пока для специалистов это несущественно, они привыкли к одному, своему пониманию, и их это устраивает.
 
 
 

Появление машины управления.


 Функция управления начинает постепенно локализоваться в функциональный автомат. Этот автомат уже прошел стадию "управления по шаблону" или "разомкнутого управления" и вышел на уровень адаптивного управления. Локальные центры управления перешли на адаптивное управление, которое всё больше и больше возвращалось обратно к принципам автоматического регулирования. И это видимо, уже ситуацию не улучшало. Разнообразие перешло обратно в неразбериху.
 Назрел очередной кризис управления.
 Он привел к созданию очередной глобализации, теперь в управлении. Глобализация функции привела к глобализации структуры управления. К появлению новых алгоритмов и структур централизованного управления. Над локальными центрами управления начала постепенно создаваться сеть глобального контроля и управления с пока неясными функциями.
 Прокариоты в развитии от распределенного и децентрализованного управления сумели довести систему до создания прообраза централизованной системы управления.
 Технически довести систему управления до централизованной машины клеточного управления получилось только у эукариотов, и уже на другом уровне. На уровне логической машины. Но об этом чуть позже...
 А пока возникающая система управления еще только формировала свои основные звенья. Пришло время контроля анаболизма, процесса синтеза или ресинтеза новых, более сложных, соединений из более простых, протекающего с использованием энергии АТФ. Сначала в реакциях химического синтеза белка, потом с помощью наборов различных модулей NRS-синтазы. NRS-синтаза, может состоять из одного или более модулей. А модуль, в свою очередь, состоит из доменов или отдельных белков. Каждый модуль обеспечивает включение одной аминокислоты в синтезируемый пептид. Иногда в состав модуля NRS-синтазы входит домен, способный изомеризовать L-аминокислоты (нормальная форма) в D-форму.
 Здесь надо бы сделать одно вольное отступление...
 Похоже, что в цепях РНК и ДНК изначально применялось 2 нуклеотида: Гуанин - Цитозин. Потом их количество когда-то выросло до 4. Добавилась пара: Аденин - Тимин (Урацил). Как это происходило и точный порядок появления нуклеотидов в РНК и ДНК, я сказать не могу. Ученые тут пока окончательного мнения не имеют.
 От такого изменения количества пар нуклеотидов в цепи ДНК и РНК возможности кодирования информации резко расширились.
 На этом этапе развития "сигнальными элементами" цепей простейших локальных машин управления в клетке стали пептиды. Сначала, как говорят биологи, разнообразие применяемых аминокислот при синтезе пептидов доходило до 300, потом постепенно снизилось до 20.
 Все эти метаморфозы клетки стали возможны только благодаря появлению в ней машины управления, сначала как функции, потом как реальной системы, обладающей каким-то направлением в действиях.
 Машина управления, это автомат, реализующий функцию управления по шаблонам на уровне клетки.
 Теперь мы можем говорить о создании в клетке машины управления клеточного уровня, нового технического устройства, работающего на совершенно новых сигнальных элементах, использующих информационное и программное наполнение.
 
 
 

Биологические автоматы.


 Ну да, так можно называть то, что получилось из протоклетки и структур управления, охвативших клетку со всех сторон.
 Машина управления локализовала объем клетки, как пространство управления, включая и все простые функциональные автоматы, работающие в этом объеме.
 Появилось локальное пространство, управляемое одной структурой управления, правда пока не имеющей единого центра и с полным отсутствием как цели, так и стратегии управления. Всё адаптивное децентрализованное управление клетки пока работает в зависимости от влияния внешних дестабилизирующих факторов, на основе случайного выбора того или иного шаблона управления.
 Конечно, пока всё решает случайность.
 Для получившихся клеток, уже имеющих какие-то даже машины управления, но пока не дошедших в своем развитии до уровня "живых" в литературе уже есть название - биологические автоматы.
 Все биологические автоматы, управление которых отклонилось от этого пути, просто самоуничтожились. Оставались только те, которые продолжали существование и сохранили способность к самокопированию, самосохранению...
 Они и продолжили развитие.
 Конечно, можно этот процесс назвать эволюционным, но ... он шел без набора новых признаков в одном индивидууме, а по накоплению и сложению свойств "ошибок" самокопирования в выживших организмах.
 
   ***
 Тем временем развивающаяся система управления уже готовит место для появления новой функции - сбора и сохранения информации.
 При регулировании сбор информации не нужен.
 Для процесса регулирования важным является изменение, которое становится фактором включения автоматического регулирования в функциональном автомате. Такое изменение пока информацией не является, но влияет на процесс стабильности. Оно создает отклонение. Это отклонение как-то обрабатывается автоматами регулирования.
 Таким образом внешние факторы влияния осуществляют "управление", создают случайные отклонения, которые и преодолевает новая система управления.
 Где-то на этом этапе и появилась информация - любые изменения, зафиксированные системами управления, и принятые как значимые. Понятно, что сначала таких изменений было очень мало, но ... время и случайность сделало свое дело.
 Информация стала нужной.
 Но информация и стала "тормозом" развития машины управления.
 По крайней мере для машины управления в её первоначальном направлении развития. Машина управления, развивающая методы управления на основе копирования уже работающих способов регулирования функциональных автоматов, просто не могла справиться с нарастающей сложностью нового, информационного способа управления в пространстве клетки.
 Стал развиваться очередной кризис управления.
 И он опять требовал срочных технических решений...
 
 
 

Надстройка управления - Субъект.


 Всё развитие клетки шло от кризиса к кризису, от одной возникающей проблемы к другой и всё время нужны были новые подходы к преодолению всех этих возникающих проблем. От простейших автоматов к сложным системам автоматического регулирования, от каналов "надобъектного" регулирования к первым локальным системам управления...
 И вот назрел новый кризис в развитии клетки.
 Теперь в управлении. Как сделать выбор в пользу того или иного управляющего решения или шаблона управления?
 На первом этапе развития систем управления клетке запас шаблонов управления был не нужен. Локальные машины управления сами проводили перевод функциональных автоматов клетки с одного режима работы на другой. В какой-то момент автоматов в клетке стало так много, а шаблонов, включая и случайный выбор, так мало, что управление явно стало давать сбои. Клетки гибли от собственных ошибок управления.
 Но нарастали и ошибки самокопирования, которые приводили к изменениям в структуре клетки и в том числе к изменению системы управления клетки. Одна из клеток применила механизм построения изменяемых шаблонов управления. Ну, изменяемых, это громко сказано, просто клетка применила ... выбор в шаблонах исполнительных команд. Появилась возможность менять шаблоны перед каждым их использованием.
 Вот здесь и возник очередной кризис управления.
 Как проводить эту операцию и как закреплять результат в действиях? Есть у нас пара способов "порулить", какой выбрать в данный момент и как зафиксировать свой выбор?
 Для самого процесса выбора на первое время вполне подходит ... и случайный выбор, как "подходит любой вариант", а вот для закрепления этого, пусть и случайного выбора надо создать ... исполнительную команду. Приказ - исполнять! Вот так, как я решил.
 А кто выберет? Кто скомандует-то?
 Пока в клетке нет автомата для выполнения этой функции.
 
 В управлении клетки к этому моменту стали появляться информационные технологии. Причины этого вполне прозаичны. Не хватает "разных" "сигналов" для организации нормального управления всеми системами клетки. Катастрофически не хватает.
 Чуть раньше локальные центры управления уже привели клетку к использованию белков в системе "сигналов". В качестве сигналов в системах управления стали применяться простейшие белки, точнее, пока пептиды. Такое расширение сигнальной базы системы управления сразу уперлось в трудности распознавания этих контрольных сигналов от разных исполнительных механизмов функциональных автоматов систем управления.
 Сигналов много, а какой для чего, какую команду он несет?
 Оказалось, что расширение базы белковых "сигналов" сопряжено с проблемой нахождения и применения рецепторов, фиксирующих появление только "своего" "сигнала".
 Мало того, появилась необходимость преодолевать "сигнальный барьер", возникающий от множества причин. Например, это и чисто физический барьер в виде мембраны стенки органеллы клетки или даже самой клеточной стенки. Потому, что сам "сигнал" в клетку или в контролируемый орган по разным объективным причинам попадать не должен, а вот сигнал о его приходе должен быть принят гарантированно. Для решения этой проблемы в клетке появилась система лиганд - акцептор. Но этого оказалось мало. В клетке явно проявился первый информационный кризис управления.
 И вот, время пришло.
 С какого-то момента в клетке появляется "тот, кто принимает решения". Субъект.
 Пока как простейшая функция. Только выбор, пусть и случайный, но он уже сделан.
 Новая функция закрепления выбора, часто случайного, дала огромный толчок в развитии всех систем обеспечения существования клетки. И прежде всего, появление этой функции и простейшего автомата её реализации отразилось на работе функциональных автоматов в подконтрольных группах управления. Автоматы перешли на новый принцип управления - директивное управление.
 Конечно, при этом осталось и адаптивное управление, но оно стало применяться с некоторыми ограничениями, под контролем автомата "директивного управления".
 Автомат директивного управления постепенно стал захватывать каналы управления всех локальных центров управления уже входящих в пока "рыхлую" систему машины управления клетки и вмешиваться в их работу.
 Это привело к созданию многочисленных сигнальных цепей по типу "эффектор - посредник - эффектор ..." и дальнейшему развитию белковых сигнальных путей в клетке.
 А потом и за её пределами, во внешней среде. В этом уже просматривается "вирусная" природа появления функции директивного управления в машине управления клетки.
 Автомат директивного управления, это и есть простейший Субъект, только начинающий исполнять свои функции на уровне клетки,.
 Что такое - субъект?
 Похоже, что тут надо разобраться чуть внимательнее.
 Начнем с общих определений:
 "Субъект (лат. subjectum - лежащее внизу, находящееся в основе) - носитель деятельности, сознания и познания; индивид, познающий внешний мир (объект) и воздействующий на него в своей практической деятельности; человек или консолидированная группа лиц (напр., научное сообщество), общество, культура или даже человечество в целом, противопоставляемые познаваемым или преобразуемым объектам." https://ru.wikipedia.org/?curid=193398&oldid=134940200
 
 "Субъект (лат. subjectum - подлежащее, лежащее внизу, находящееся в основе, от лат. sub - под и лат. jacio- бросаю, кладу основание) в психологии - активное самосознающее начало душевной жизни, которое противопоставляет себя внешнему миру и своим собственным инструментам, в том числе их состояниям, рассматривая их как объект." https://ru.wikipedia.org/?curid=2163852&oldid=127832097
 
 Где:
 "Индивид, индивидуум (лат. individuum - неделимый) - отдельный организм, который существует самостоятельно..." https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_philosophy/4339/ИНДИВИД
 
 Попробуем составить на этой основе свое определение субъекта:
 Субъект - отдельный организм, носитель активной деятельности, существующий самостоятельно, познающий мир и воздействующий на него, противопоставляющий себя этому внешнему миру и своим собственным инструментам, рассматривая их как объект...
 Ну вот, как-то так...
 Конечно, когда-то Субъектом станет вся клетка, как единый организм. Всё верно.
 Но пока мы говорим лишь о зачаточных проявлениях и свойствах появляющейся функции "субъекта" в организме клетки, в не очень четко работающей машине управления группами функциональных автоматов в разных органах клетки.
 
 
 

Первичный субъект клетки.


 Система управления клетки, да ещё и с надстройкой Субъекта, это громко сказано.
 Пока это было лишь нагромождение каких-то сигнальных связей, идущих поверх всех других сигнальных путей локальных центров управления группами функциональных автоматов. Новый уровень что-то связывал, что-то там регулировал, чем-то управлял, но что конкретно при этом происходило, непонятно. Правда, результат из этого нового наслоения информационных и управляющих связей все же есть. Эти связи оказались неплохим противодействием для проявлений конкурентного перехвата каналов управления любым из центров управления.
 Оказалось, что под глобальным управлением это почти бесполезно, т.к. над всеми центрами шли пути управления еще более общего уровня. Они как-то понижали эффективность управления одного центра, как-то повышали эффект воздействия другого, но при этом общее распределение пространств управляемости локальных центров управления практически не менялось.
 Собственно, в этом и состояла основная цель глобализации связей на уровне машины управления клетки. И где-то здесь на самом высшем уровне управления появилась новая, пока очень эфемерная субстанция из информационных и управляющих связей. Она-то и стала реализовывать директивный переход от пассивного состояния к активному для разных локальных центров управления, а потом зафиксировала и наличие локальности как отдельных объектов управления, так и организма клетки в целом.
 Только с этого момента можно говорить о появлении простейшего Субъекта, активного начала системы управления клетки. Субъект начал реализовывать свою индивидуальность. Пока в нецентрализованной системе управления клеток прокариотов.
 У него всё ещё впереди...
 Пока это лишь функция, начинающая реализовываться в аппаратную надстройку машины управления клетки. Стали появляться лишь отдельные составные части этой технической системы директивного управления.
 Наверное, первой включилась функция, и поддерживающая её автоматическая система, пришедшая от вируса, или выработанная для вируса, но закрепившаяся и на уровне клетки - самостоятельный запуск активации деятельности по отдельной команде.
 Появившись, эта функция уже никогда не исчезала. Собственно, выполнение этой функции мы и считаем активным существованием. Как директивный переход от пассивного состояния к активному. Но его наличие перевернуло всё в существовании клетки.
 Наличие такой функции перевело характер существования клетки от пассивного и "созерцательного" к активному, даже часто агрессивному.
 Этот переход стал очередной ступенью развития функции самоисполнения программ действия многих клеточных клубковых функциональных автоматов, образованных еще на уровне протоклетки. Но в отличии от простейшего автоматического самоисполнения любого запрограммированного в автомате действия при появлении условий для этого, новая функция сначала вырабатывала, пусть даже и случайное, но, управленческое решение, которое уже и запускало самоисполнение функции.
 Часто даже без контроля условий её исполнения. Просто в ждущем режиме.
 Это ставило выполнение принятого решения в зависимость от создания условий для этого. Создавало цель. Пусть пока и весьма неопределенную. Такая цель создавала стремление к её выполнению. Это и запускало переход к активности существования при наступлении достаточных для этого условий. Но не сейчас. Всё это будет в будущем, а пока это только один их факторов перехода от пассивного состояния к активному. И всё.
 Тем не менее, появление функции директивного перехода от пассивного "ждущего" состояния к активному, деятельному, стало самым главным фактором, "спусковым крючком" появления будущего Субъекта в клетке.
  Эта функция отделила пассивное существование от активного, поставила выработку исполнительной команды или программы в зависимость от её исполнения.
 Самое главное, командный переход от пассивного состояния к активному перевел локальные центры управления клетки на режим целевого директивного управления.
 Видимо, следующей функцией, создавшей Субъект, стала функция самосохранения. Она автоматически включила следующую функцию - сохранения локальности. Просто потому, что это та же функция самосохранения, проявившаяся как сохранность "своего" внутреннего пространства, в отличии от безграничной "внешней" среды.
 Понимаем мы к чему это привело?
 Понимаем.
 К границам управляемости и войне за их расширение. Внутри клетки. К появлению внутриклеточной борьбы за границы управляемости. Локальные центры управления стали противоборствующими сторонами внутри одной клетки.
 Всё это сохранилось в клетке и сейчас. Правда, в форме конкурентного управления и соперничества . Только наличие клеточной машины управления сделало эту войну внутри одной клетки соперничеством без жертв.
 Клеточная машина управления с надстройкой Субъекта появилась на стадии объединения локальных систем управления группами функциональных автоматов в единую сеть директивного управления. И только потому, что Субъект сразу стал создаваться на основе информационных технологий.
 
 

Движение сигналов в объеме пространства связи.


 Главным для возможности организации надстройки машины управления Субъекта в клетке стало новое техническое решение, позволившее реализовать то, что не смогло реализовать локальное управление.
 "Сигналы" машины под управлением Субъекта начали создаваться на новой технической основе - информационной.
 С понимания этого вопроса мы и начнем...
 Для нас это вопрос теоретический. И не очень простой, если вдуматься...
 Но без понимания некоторых "тонкостей" организации движения информации в объеме пространства связей нам сложно будет понять произошедшие преобразования в системе управления клетки.
 И потому ...
 Есть общая внутренняя среда клетки, в которой перемещаются "сигналы", молекулы каких-то химических соединений. Они двигаются по каналам лабиринта в потоках цитоплазмы клетки от источника сигнала, рецептора, вторичного 'посредника' до исполнительного органа или механизма, какого-то эффектора или очередного "посредника" по терминологии, принятой в биологии. Когда сигналы доходят до адресатов, включаются какие-то исполнительные механизмы, белки блокируют или наоборот, разрешают репликацию определенных участков генов, РНК-копий, или трансляцию определенных белков. Появление или отсутствие в пунктах приема этих "воздействий" воспринимается исполнительным механизмом системы, как управляющее или корректирующее воздействие "управления" на процессы в клетке.
 Эти вопросы мы уже рассматривали в [6.27].
 Если смотреть на этот процесс по аналогии с компьютером, например, то лабиринты жидкостных каналов внутренней среды в клетке должны исполнять роль линий связи, проводов. Так многим кажется...
 Но на самом деле это не так.
 Лабиринт цитоплазмы клетки изначально соединяет "всё со всем".
 Связь между одной и другой точками машины управления может выполняться только уникальным "сигналом", имеющим особые отличия от всех остальных типовых "сигналов" системы. Такие строго индивидуальные сигналы массово формируются в точке отправления и четко понимаются как "свой" только в точке приема.
 Для понимания различий проводника в компьютере и лабиринта цитоплазмы клетки как проводника сигнала давайте посмотрим на рис.6.8.
 Здесь показано два вида пространства, соединяющего отправителя сигнала (эффектора) с приемником сигнала (рецептором).
 Одно пространство проводное, другое - беспроводное.
6life [ANikitin]
  Рис.6.8. Соединительное пространство связи.

 Проводное пространство нам всем хорошо известно со школы. Это, например, провода, соединяющие электрическую батарею и лампочку. По проводам течет электрический ток от батареи через лампочку. И потому лампочка горит. Мы видим, что воздействие (электрический ток) достигло приемника (лампочки) по её реакции на протекание тока. И даже неважно, что в данном случае представляют собой "сигналы" электрического тока, важно, что эти "сигналы" двигаются по проводу туда, куда ведет их этот локальный канал связи, провод. От отправителя до получателя.
 
 Когда мы имеем дело с беспроводным пространством всё оказывается гораздо сложнее. В этом случае, чтобы "сигнал" от конкретного источника (эффектора) дошел до конкретного получателя (рецептора) он должен как-то так качественно отличаться от остальных подобных "сигналов" этого пространства, чтобы остальные получатели сигналов или не смогли его принять или не стали бы принимать, не найдя в нем "своих" указателей.
 Примерно так когда-то было устроено пространство радиосвязи на Земле. Каждый "сигнал" имеет индивидуальные технические особенности (частота, модуляция) и несет информационный "маркер", "позывной", чаще передающего центра, но иногда включает и "позывной" получателя. В этом случае только действительный получатель реагирует на это сообщение, как на "свое", а остальные его не принимают.
 Это никак не гарантирует от того, что какой-то другой "получатель" тоже примет его и как-то будет на него реагировать. Тем более, если набор его отличительных признаков "своего" сигнала почти совпадает с другим, адресованным другому получателю. Ошибки случаются. Это отличительная особенность такого вида соединительного пространства.
 Есть еще отличия? Конечно.
 Проводная передача сигнала обеспечивает устойчивую связь отправителя сигнала со всеми приемниками только в пределах проводной линии связи, проложенной в общем пространстве связи между отправителем и всеми приемниками сигнала. За пределами линии связи прием сигнала невозможен. Сигнал в проводнике может быть простым, без индивидуальных отличительных признаков. Он в любом случае достигнет лишь "своих" получателей, ограниченных проводниковым соединением.
 Беспроводная передача сигнала от источника до всех потребителей ограничена только объемом пространства связи. Количество приемников сигнала теоретически ничем не ограничено. Практически ограничения все же есть, но они начинают сказываться только для очень большого количества получателей сигнала.
 В беспроводном пространстве каждый сигнал каждого источника должен иметь полный набор индивидуальных отличительных признаков по которым любой получатель сигнала может сделать отбор "свой-чужой" и принять только "свой" "сигнал", не реагируя на "чужие". Чем больше разнообразие источников и получателей сигналов в пространстве связи, тем больше индивидуальных признаков должен иметь каждый сигнал для его гарантированного принятия только "своими" получателями.
 Технически увеличение количества получателей и тем более отправителей сигнала в проводных каналах связи сопряжено с достройкой проводного соединения для каждого получателя и отправителя сигнала в этом канале связи. Увеличение количества получателей и отправителей в беспроводном пространстве связано с усложнением индивидуальных признаков каждого отправляемого с пространство сигнала.
 Таким образом, обе системы доставки "сигналов" от отправителей до получателей имеют свои преимущества и недостатки.
 Основные - в таблице 6.1.
 
 Таблица 6.1.
  Проводное пространство связей   Беспроводное пространство связей
  Особенности сигнала   Сигнальный объект в проводнике может быть простым, без индивидуальных отличительных признаков.   Сигнальный объект каждого источника должен иметь полный набор индивидуальных отличительных признаков.
   Особенности связи   Передача сигнального объекта от отправителя до всех потребителей обеспечивает устойчивую связь только в пределах проводной линии связи.   Передача сигнального объекта от отправителя сигнала до всех потребителей ограничена только объемом общего пространства связи.
  Информационные особенности связи   Сигнальный объект в сети является переносчиком сообщения о наличии информации, но чаще всего не является её носителем.   Сигнальный объект в сети является носителем, как собственной, так и передаваемой информации.
  Увеличение контактов сети    Увеличение количества отправителей и получателей сигнала сопряжено с технической достройкой проводного соединения для каждого получателя и отправителя в канале связи.    Увеличение количества получателей и отправителей связано с усложнением индивидуальных признаков каждого отправляемого сигнала.
  Особенности управления   Главным объектом для системы управления является проводной канал связи и объекты сети - получатели и отправители сигналов.   Главным объектом пространства связи являются сигналы, информационные механизмы их формирования, получения и исполнения.

 
 Эти отличия разных пространств связи нам почти ничего не говорят, ... пока мы не учитываем размерность этих источников, получателей и ... сигнальных объектов.
 А все они - молекулярные.
 Это размерность пикометров, ангстремов, нанометров, микрон ...
 Тут не так работают физические законы мира нашей размерности. Тут немного другая физика, другая химия. И есть одно обязательное условие - самостоятельность.
 Всё должно делаться само. Больше делать некому.
 И потому, ни о какой целенаправленной работе по созданию проводной сети между всеми источниками и получателями каких-то сигнальных объектов изначально не могло быть и речи.
 Это условие резко ограничило возможности применения проводной сети и оставило единственный для этой размерности вариант создания цепей автоматического регулирования, а теперь и управления - беспроводное пространство.
 Со всеми вытекающими отсюда сложностями его реализации.
 Так что, у новой, только появляющейся машины управления не было выбора в организации сети управления. Только беспроводное пространство.
 Причем, оно то же самое, что и пространство "надобъектного" регулирования, и пространство передачи сигнальных объектов всех функциональных автоматов клетки, в котором уже работало 40-50 разных химических "сигналов". Теперь надо было в этом же пространстве создать новый тип "сигналов", отличных от уже существующих.
 Очень сложная задача, если разобраться.
 Где же набраться таких, с одной стороны, "одинаковых", а с другой "уникальных" химических соединений на роль "сигналов" для многочисленных каналов связи машины управления клетки? Эту роль постепенно и стали исполнять белки. И это еще одно коренное отличие систем управления от систем регулирования в клетке.
 Как мы уже знаем, сегодня в человеческом организме существует около 50 тыс. белковых соединений, это дает нам возможное количество примерно в 40 тыс. каналов связи химической части машины управления человеческим организмом на клеточном уровне. Если измерять привычными мерками компьютерного эквивалента, то это 40 тыс. отдельных проводников между разными отправителями и получателями сигналов. Это даже для многоклеточного организма сложность очень большая. А десятки тысяч каналов связи внутри одной клетки - сложность запредельная.
 Конечно, сложность управления нарастала постепенно. И тем не менее, только беспроводное пространство связей в конечном итоге обеспечило такую сложность клеточной системы сигнальных информационных объектов машины управления.
 
 
 

Подвижные информационные объекты клетки


 Их много и разных...
 Вещества и элементы, используемые в информационных каналах автоматического управления клетки можно разделить на три больших группы:
    Химические элементы и их простые химические соединения. Эта группа сегодня работает в мембранном транспорте и внутренней среде клетки;
    Клубки из цепочек РНК и ДНК. Это - обмен функциями. Сегодня - это память клетки, постоянная и оперативная;
    Клубки из белков - информационный обмен, внешний и внутренний, на основе ферментов и гормонов.
 
 Группа простых химических элементов, создала систему энергообеспечения во внутренней среде клетки. Это, как мы уже знаем, атомы химических элементов и их простейшие соединения, применяемые как сигналы в системах мембранного транспорта, в использовании "серных" реакций, и фотосинтеза, как бескислородного, так и кислородного. Все вариации такого использования результата в клетке сконцентрированы сегодня на едином переносчике энергии - АТФ [6.23-6.27].
 
 Группа информационных объектов на основе РНК и ДНК, создала "функциональный" обмен, как между клетками, так и внутри клетки. А потом они создали сначала "аналоговую", а потом и дискретную, "цифровую" как постоянную геномную, так и оперативную память клетки вместе с системами связи на основе таких информационных объектов, как в объеме клетки, так и за её пределами.
 Это, например, вирусы и плазмиды. Это мобильные генетические элементы клетки, это и короткие микро-РНК и минисателлитные или микросателлитные ДНК, иногда формируемые в клетках на некоторый ограниченный срок, например, в нейронах.
 Клубки РНК прошли путь от физических объектов, образующих структуру лабиринта клетки, до системы разнообразных средств хранения и передачи информации [6.23 ÷ 6.27]. Это и транспортные РНК, и рибосомы, и основная память клетки, геном на основе ДНК, и его рабочие РНК-копии...
 Всё началось с клубков, регулирующих потоки в лабиринте протоклетки и их взаимодействие с короткими цепочками РНК. Это свойство было использовано в регулирующих элементах системы управления. Собственно, это клубковое образование и стало основой для появления вирусных технологий в клетке. Сначала для своих внутренних нужд, а потом и для внешних взаимодействий с другими клетками.
 Сегодня из многообразия внутренних исполнительных автоматов этого типа мы знаем группу функциональных автоматов на основе РНК для репликации ДНК и РНК или трансляции белка [6.16, 6.20, 6.29 ÷6.34]. И многочисленные подвижные РНК и микро-ДНК [6.1, 6.14, 6.37].
 Геном на основе ДНК также является продолжением использования РНК и ДНК в сигнальных и информационных технологиях клетки.
 
 Группа белковых информационных объектов создала в клетке информационный обмен. Это ферменты и гормоны. Сигнальные информационные объекты, как внутренних систем управления в клетке, так и рассчитанные на внешних получателей, других клеток.
 Какие-то информационные объекты, как например, некоторые ферменты приносят в клетку "сигнал", который, поступая извне во внутреннюю среду клетки, много раз меняют там средство доставки. При этом, как мы понимаем, на всем протяжении сигнального пути от отправителя до получателя доходит только сам "сигнал", как факт срабатывания какого-то функционального автомата, а органические соединения, используемые на пути меняются. Одно - от отправителя до первого "каскада усиления", второе - от ферментного каскада усиления в виде вторичного посредника до эффектора, третье уже в исполнительной цепи...
 Иногда до конечного потребителя информации от полученного "сигнала" доходит непосредственно сам первичный фермент или гормон. Там вложенная в него информация как-то "принимается", перерабатывается и "понимается" в виде выполнения набора действий, диктуемых этой "исполнительной программой".
 Клубки белков появились в технологиях клетки чуть позже клубков РНК. Это было связано с невозможностью их стабильного копирования. Но постепенно с появлением в клеточном пространстве сначала химического синтеза белка, а потом NRS-синтазы, копирование белка стало устойчивым. Правда, эти способы копирования и синтеза белка позволяли получить только относительно короткие пептиды и первые белки.
 Но уже на этом этапе производства пептидов и белков проявилась главное качество этих активных биологических соединений. Их регулируемая изменчивость, которая сразу отражается на химических и биологических свойствах нового продукта. Химические свойства получаемого белка можно было корректировать в самых широких пределах, невозможных для других химических соединений.
 Собственно, это свойство и стало решающим в обособлении белковых соединений в отдельный процесс, определяющий степень развития клетки. Клетка получила в белках ничем не ограниченный ряд соединений из аминокислот с регулируемым набором индивидуальных свойств.
 Сегодня белки стали основным строительным материалом клетки. Белки стали основой сигнальной системы, ферментами и гормонами, обладающими высокими функциональными и информационными свойствами. О сигнальных путях клетки мы достаточно подробно рассказывали в [6.27]. Клубки из белков, это например, и белковые вирусы - прионы, белковое оружие клеточной войны.
 На сегодняшний день известно более 1500 видов пептидов, определены их свойства и разработаны методы определения их синтеза в клетке. В организме человека содержится свыше 50000 индивидуальных белков, отличающихся первичной структурой, конформацией, строением активного центра и функциями. А количество всех вариантов, используемых клетками белков, как я где-то прочитал, уходит за 5 млн. ...
 Все исполнительные механизмы машин клеточного управления - белки. Лиганды, рецепторы, промежуточные лиганды, эффекторы, вторичные посредники, силовые агрегаты в механизмах приводов и организации движения, строительные материалы ..., список применения белков в клетке бесконечен.
 Но сейчас для нас главное - информационная составляющая. Любых клубков из РНК, ДНК, белков.... Она обеспечила работу систем управления клетки.
 И обеспечила на этой основе создание полноценной системы Субъекта.
 Точнее, создание клеточной машины управления и функции Субъекта, как управляющую надстройку.
 
 
 

Клубки - информационные объекты клетки.


 Унификация формирования информационного пространства всех живых существ определена форматом распределения действия случайности и взаимосвязей объектов во времени и пространстве. Модель сформировалась, как проекция взаимодействия случайностей в ограниченном объеме пространства и времени существования клетки.
 От причинного влияния до результата в настоящем. Это реальность, модель взаимодействия случайности, причины и результата, как закономерности процесса во времени.
 Все клеточные информационные комплексы памяти формировались точно так же. Локально, с учетом действия случайности. Случайность была и остается основой и составной частью существования клетки. Мы это уже показывали примерно так: Случаи распределены во времени и пространстве неравномерно. А уж связи этих случаев с реальностью и между собой и вовсе переплелись в какой-то сложнейший клубок ...
 Смотрим рис. 6.9.
6life [ANikitin]
  Рис.6.9. Случайные события во времени и пространстве.

 Очевидность?
 Конечно. Но именно так и должно было быть. Именно такая форма модели стала унифицированной формой всех информационных функциональных автоматов. В пространстве, во времени. И в информационном объеме взаимодействий - тоже. Клубок или замкнутый объем с активными зонами, производящими какое-то действие на клетку, приводящее к какому-то результату.
 А теперь вспомним, что формы случайного формирования объемов в клетке чаще всего напоминает ... клубок. Клубок из нитей РНК, ДНК, белка.
 Вспомним...
    Форма первого уровня общения - функциональные автоматы на основе клубка РНК.
    Форма второго уровня общения - технические вирусы, сначала как функциональные автоматы в виде плазмид, кольцевых ДНК, а потом и как независимые вирусы на основе клубков РНК или ДНК.
    Форма третьего уровня общения - функциональные автоматы на основе клубка из длинных молекул белка. В виде ферментов, а потом гормонов. Это и "белковые вирусы" - прионы.
 
 Примерно такие "клубковые" формы стали воспроизводиться и в информационном пространстве клетки, а потом они же стали обобщенными прообразами и полноценной памяти мозга. Уже в виде понятий и их связей между собой.
 В истории существования клетки учитывается только хороший результат.
 Другого результата для клетки нет. Это очень важный фактор и в логических основах формирования системы управления. Он еще раз обосновал самоисполняемую функцию достижения цели, функции достижения результата, как автоматическую, не имеющую возможности выключения.
 Любой функциональный автомат создается для действия с заданным результатом. Главной задачей клетки всегда было копирование этих автоматов в большом количестве, достаточном для бесконечного существования. Именно так - бесконечного.
 Клетка продолжает существование, строит "вечные" технологии, цели, память..., но случайность обрывает это "вечное" существование. А функции и цели таковыми остаются. Даже сейчас, у всех Живых. От клеток и вирусов до человека.
 
 Управление, и, тем более, Субъект, как мы уже знаем, нуждается в информации.
 Первым направлением создания систем для передачи информации стало применение информационных объектов в системе регулирования клетки. Такими объектами стали химические элементы и их простейшие соединения.
 Случайность дала развитие и второй ветви информационных объектов в клетке. На основе клубков РНК или простейших белков. Эта ветвь информационных объектов саморегулирования и самоуправления также развивалась постепенно и вполне хаотично.
 Клубки РНК и белков плавали в лабиринте протоклетки всегда, с момента её образования. И всегда они что-то изменяли в системе просто потому, что имели открытые ионные связи и могли случайно взаимодействовать со всеми молекулярными машинами протоклетки.
 Клубки РНК и белков по своей сути изначально были функциональными автоматами, выполняющими ту или иную программу, заложенную в цепочки РНК, белков или сформированного ими клубка.
 Собственно, это свойство и выделило их из спектра всего того, что находилось в лабиринтах клетки и за её пределами во внешней среде. Мы уже рассказывали в [6.23- 6.27] как происходило становление этой ветви информационных объектов саморегулирования систем клетки.
 Часть таких функциональных автоматов, имеющих форму клубка РНК или белка с открытыми электронными или ионными связями стала, сначала хаотически, а потом и системно использоваться в качестве "сигнала" для контроля той или иной системы автоматического регулирования протоклетки.
 Вот здесь мы сделаем важную оговорку.
 В некоторых системах автоматического регулирования протоклетки белковые клубки и клубки из цепочек РНК изначально использовались как информационные объекты, производящие определенные действия.
 Другого предназначения у них не было.
 Сначала так было в аналоговом исполнении случайного набора компонентов, потом пришло время точного копирования и воспроизведения. Теперь уже с той же заданной ранее целью - передача информации и исполнение нужного действия.
 Постепенно пути клубков РНК и белков в клеточном организме разделились.
 Сегодня РНК и белки продолжают быть в клетке параллельными системами хранения и переноса информации или функционального действия.
 Правда теперь у них почти независимые области применения.
 Вот здесь и стали нужны внутренние объекты для передачи информации. И не просто одного сигнала, а целой программы действий.
 Понятно, что такие исполнительные информационные объекты стали строиться на основе известных клетке образований - клубков из РНК или белков.
 
 
 

Функциональные автоматы - информационные объекты.


 Функциональные автоматы с вложенной самоисполняемой программой действий, это не новый вид функционального автомата, а продолжение линии клубков РНК, ДНК или белков, сбрасываемых клеткой, как "ненужные" сейчас "отходы" деятельности.
 Они как формировались случайным образом, так и продолжают формироваться.
 Но мы же знаем, что любая случайность имеет возможность очень быстро стать закономерностью. Собственно, так оно и происходит в клеточном развитии, если процессом управляет ... технология.
 Изменение конечного продукта, даже в "мусорной" технологии одной клетки, вызывает ответную реакцию в виде изменения ассортимента таких же "мусорных" объектов в такой же технологической цепочке переработки веществ, применяемых другой клеткой, как "своих' функциональных автоматов. Тогда "другая" клетка отреагирует на любое случайное "первичное" изменение конечного продукта соответствующим "изменением" своей технологии. Её "мусорные" объекты также как-то изменятся. Но они есть в клетке, они выбрасываются во внешнее пространство, принимаются соседними клетками и ... что-то делают там. Постоянно, на всем протяжении существования клеток.
 Где-то они исполняют полезную для клетки функцию в нужном направлении и правильно. И потому становятся необходимыми. Но в геноме их нет, есть только в РНК-копии, полученной от "соседа".
 И у этой клетки появляется функциональная зависимость от "соседа". В получении вот этих, теперь очень необходимых ей РНК-последовательностей, как функциональных автоматов, отсутствующих в её геноме. Хотите, называйте это симбиозом, мутуализмом, комменсализмом ..., суть остается одна - возникла зависимость одной клетки от другой. Хотя, такой захват и последующее применение последовательностей РНК или ДНК более похожи на информационный обмен.
 Теперь нам надо понять, чем обмениваются эти клетки, информацией или чем-то другим? Как утверждают сами биологи, если идет обмен плазмидами, то это информация, на уровне горизонтального переноса генов, если это вирусная ДНК или РНК, то это вирусное заражение, если это отдельные фрагменты РНК или ДНК, то это может быть элементом "клеточной войны" или это элементарная "пища" для продолжения существования. И они будут правы в большинстве случаев.
 Надо ли считать информацией и все подобные "паразитные" или "мусорные" последовательности ДНК и РНК, которые есть в клетке? Да, это, действительно, информация - зафиксированные изменения. Но в то же время, это всё - функциональные автоматы. И они составляют основной объем информационного объема генома и рабочих РНК-копий любой клетки. Мало того, такие изменения когда-нибудь станут одним из видов постоянной информации, хранящейся в клетке.
 И всё же мы уловили процесс появления одного из видов информации, занимающего в геноме клетки наибольший объем. Это функциональная информация. Так или иначе, а это основной вид информации, хранящийся в геноме клетки.
 Но её "полезная" и "мусорная" части сопоставимы по объемам. И разделить их клетка не может. Прежде всего потому, что она хранит всю эту информацию в одном и том же массиве - последовательности нуклеотидов. От РНК автоматов до белковых информационных объектов, включая и многие их повторы, содержащие ошибки копирования, мобильные генетические элементы, остатки вирусных последовательностей, какие-то технологические последовательности, и пр., и пр., и пр.
 Теперь добавим к этим повторам еще различные мобильные генетические элементы разных типов, имеющиеся в любом геноме в избыточных количествах. И получим реальную картину того, что хранится в геноме любой клетки.
 Так что, получается, не очень были далеки от истины первооткрыватели ДНК в клетке, назвав нетранслируемые части ДНК - "мусорными" ДНК . Но, как показали дальнейшие исследования, это было сказано немного поспешно. С этой частью генома биологи только сейчас стали разбираться более внимательно.
 И сразу споткнулись на функциях интронов. Многие из этих функций оказались, ну скажем, "исполнительными программами действий", без которых невозможно правильно провести какие-то операции с последовательностью ДНК или РНК, где находится этот интрон. Но и эти, уже понятные последовательности в составе интронов, оказались функциональными автоматами, исполняющими свою функцию в том же самостоятельном режиме, что и все другие автоматы в клетке.
 Получается, что вся информация в клетке хранится в одном формате - в виде функционального автомата. Или в виде информационного объекта.
 Точнее, это унифицированные шаблоны для сборки тех или иных функциональных автоматов, любой природы.
 Тут, смотря с какой стороны подходить к определению ...
 
 
 

Что такое информация?


 Вот мы и добрались ...
 На горизонте появилась ... информация. И информационные технологии в клеточном управлении. Что-то совершенно непонятное и новое.
 Это, как мне кажется, одно из самых сложных понятий для понимания.
 Здесь запуталось всё. И определения, и смыслы, и понимания...
  Есть вот такое определение информации [6.43]:
 "Информация есть информация, а не материя и не энергия". Норберт Винер, Кибернетика, М., 1968 г., "Наука", с. 201.
 
 Теперь здесь:
 "Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
    в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";
    в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
    в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).
 
 Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации - науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, - рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.
 Приведем еще несколько определений:
 Информация - это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
 Информация - это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
 Информация - это мера сложности структур (Моль);
 Информация - это отраженное разнообразие (Урсул);
 Информация - это содержание процесса отражения (Тузов);
 Информация - это вероятность выбора (Яглом).
 Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно: Информация - это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств."[6.6]
 
 Ну не знаю, насколько определение информации от Норберта Винера сегодня современно. На фоне других многочисленных определений оно совсем не выглядит и чем-то классическим. Ученые уже давно стали сомневаться, можно ли вообще дать какое-то однозначное определение информации. Оказывается, это очень сложно понимаемое понятие.
 Например, заглянем в другой справочник:
 "Информация
 Определений информации существует множество, причём академик Н.Н.Моисеев даже полагал, что в силу широты этого понятия нет и не может быть строгого и достаточно универсального определения информации[6][7].
 ... С точки зрения философии информация - это нематериальная (логическая, абстрактная) форма движения, которая генерируется мозгом в виде понятий, категорий, представлений. Нематериальная форма движения выражается (материализуется) в виде конкретных сведений: цифры, буквы, символы, знаки, которые передают смыслы (понятия), ибо нематериальная форма движения по другому не может проявиться. Именно с этими конкретными выразителями нематериальной формы движения (информацией) имеет дело человек: хранит, перерабатывает, оперирует и т. д.
 ... Для исследований самоорганизации динамических систем Генри Кастлер предложил следующее определение: "Информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных"." https://ru.wikipedia.org/?curid=7861&oldid=136885354
 
 Конечно, философское ... "информация - это нематериальная (логическая, абстрактная) форма движения" сложно и понять, и представить. Но это определение очень важно методологически. Информация - не материальна в философском смысле...
 Исследование этого момента мы продолжим чуть позже.
 А вот последнее определение, Генри Кастлера: "Информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных" требует очень внимательной оценки. Прежде всего, это зафиксированный вариант выбора в каких-то эквивалентах системы. Все остальные варианты, хоть они примерно аналогичны выбранному, уже информацией не являются. Здесь информация, это форма фиксации события. Это очень важно.
 
 
 

Информация и философия


 Многозначность свойств информации никак пока не укладывается в системную основу философии. Как материализма, так и идеализма. Классическое философское мировоззрение для определения информации как-то не очень подходит. Ну, может быть, механицизм, в самом широком и современном его понимании, подходит, не знаю.
 Попробуем подойти к информации со стороны исторической философии.
 Когда-то весь мир делился на телесное, психическое и духовное. Правда потом это деление несколько упростилось до материи и духа:
 "Материя (от лат. materia "вещество") - физическое вещество, в отличие от психического и духовного[1]. В классическом значении всё вещественное, "телесное", имеющее массу, протяжённость, локализацию в пространстве, проявляющее корпускулярные свойства. В материалистической философской традиции категория "материя" обозначает субстанцию, обладающую статусом первоначала (объективной реальностью) по отношению к сознанию (субъективной реальности): материя отражается нашими ощущениями, существуя независимо от них (объективно).
 Понятие материи является одним из фундаментальных понятий материализма и, в частности, такого направления в философии, как диалектический материализм." https://ru.wikipedia.org/?curid=24242&oldid=137579544
 
 "Дух - 1) философское понятие, обозначающее нематериальное начало[1]; 2) высшая способность человека, благодаря которой возможно самоопределение личности.
 Определение соотношения духа и материи зачастую считается основным вопросом философии. Идеализм, спиритуализм - признание духа первоначалом мира. Идея духа может выступать как
    понятие (панлогизм),
    субстанция (пантеизм),
    личность (теизм, персоналистические концепции)
 
 Рационалистические философские системы отождествляют дух с мышлением и сознанием; в иррационализме, определяя сущность духа, рассматривают такие его аспекты, как
    интуиция
    чувство
    воля
    воображение и т. д.[1]
 Античные натурфилософы 6-5 веков до нашей эры определяли дух, как "нечто газообразное, жизненную силу, движущуюся в теле людей и животных". Библейско-христианская традиция наполняет понятие духа личностным абсолютом и волей. В экзистенциализме дух противопоставляется разуму, а неопозитивизм элиминирует данное понятие, как лежащее вне сферы научного познания.
 Согласно Клагесу дух противостоит душе." https://ru.wikipedia.org/?curid=198002&oldid=136147761
 
 С одной стороны, ""материя" обозначает субстанцию, обладающую статусом первоначала (объективной реальностью) по отношению к сознанию (субъективной реальности): материя отражается нашими ощущениями, существуя независимо от них (объективно)". А с другой: "Рационалистические философские системы отождествляют дух с мышлением и сознанием".
 Информация здесь просматривается в образе мышления и относится к духовной сфере, нематериальной, заметим.
 Далее просто отметим, что общим здесь оказалось "сознание". Оно и стало основным "яблоком раздора" разных направлений философии.
 Но, может быть, если уж говорить о каком-то философском подходе, то мы лучше выберем физический или даже механистический подход, не вдаваясь далее в тонкости философии или будем разбираться в тонкостях "противостояния духа и души"?
 Кстати сказать, идеи механистического материализма по отношению к человеку четко и однозначно высказал философ-материалист Жюльен Ламетри:
 "В человеке, по мнению Ламетри, нет надобности допускать особое нематериальное начало - душу, так как человек ничем существенно не отличается от других тел, в особенности от животных. Сравнительная анатомия показывает, что внутренняя организация человека и животных, даже относительно мозга - одинакова, все ощущения привходят от органов чувств, а органы чувств связаны с мозгом посредством нервов. Очень может быть, что и материя органов чувств сама тоже для себя ощущает, но это известно только ей самой, а не всему животному.
 ... "Опыты и наблюдения (для разрешения вопроса о природе духовной жизни) содержатся в бессчетном количестве в анналах медиков, которые в то же время и философы, а не у философов, которые не были врачами", - говорит Ламетри. "Человек - машина настолько сложная, - продолжает он далее, - что невозможно сразу составить себе о ней ясное представление и определить ее; поэтому все теоретические исследования величайших философов, основанные на попытках подвинуться в решении вопроса на крыльях духа, были бесплодны. Можно достигнуть какого-нибудь результата, только практически попытавшись расчленить душу, - так, как расчленяются органы тела"...
 ... "Это моя система, - говорит Ламетри в заключение "Человека-машины ", - или, скорей, если я не заблуждаюсь, сама истина. Она коротка и проста, и пусть против неё возражает, кто хочет"." [6.41]
 
 Я далек от особой приверженности к какой либо философской концепции, но всё же ближе я к материализму. Мне кажется, что философские взгляды Ламетри и сегодня вполне современны техногенному пространству нашей действительности. И мне кажется, что живые организма от простейших клеток и до человека практически не нуждаются в таком понятии, как душа.
 Как мы видим, в научном философском подходе до информации пока дело не доходит, тут даже классика основ философии материализма пока не очень понимается.
 Например, современная физика как-то интересно делит материю на вещество и поле:
 ""Материя и излучение, согласно специальной теории относительности, являются только особыми формами энергии, распределенной в пространстве; таким образом, весомая масса теряет своё особое положение и является лишь особой формой энергии." - Альберт Эйнштейн, 1920 г.[1]
 Согласно укоренившейся терминологии материальными полями в общей теории относительности называют все поля, кроме гравитационного. https://ru.wikipedia.org/?curid=364763&oldid=135222525
 
 Пусть философское "поле", хотя бы как "излучение", невещественно, но всё же материально, пусть и без гравитационного, ... с точки зрения философии современной физики. Все остальные поля - только разные виды энергии. Примерно так?
 С одной стороны, физики произвели какое-то философское суперобъединение. Оказывается, энергия объединяет и материю (вещество и поле) и нематериальное гравитационное поле.
 А с другой стороны, видимо, в физике "энергия" ... это совсем сложно:
 "Энергия (др.-греч. ἐνέργεια - действие, деятельность, сила, мощь) - скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии." https://ru.wikipedia.org/?curid=11484&oldid=137550867
 
 Чуть выше мы прочитали, что с точки зрения физики, "материя и излучение являются" лишь "особыми формами энергии, распределенной в пространстве". Значит, там, материя, это и есть ... энергия. И любое движение материи оказывается просто движением энергии, которое фиксируют физические приборы. И там, заметим, энергия, почему-то, не только материальна, но и вещественна.
 А ниже, в той же физике, энергия является "мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие". Это уже только производная от материи, но не сама материя. И тогда, ни излучение, ни поле ... энергией не являются. По крайней мере, с философской точки зрения...
 При этом, как мы уже читали, гравитационное поле материей не является, видимо оно существует только как энергия, но вполне регистрируется физическими приборами.
 Вот так ...
 Правда, всё это пока говорит нам лишь о несовершенстве философского подхода к современной физике и о неуклюжем понимании физиками философских понятий и категорий.
 А как же "информация"?
 Пока мы узнали, что "с точки зрения философии "информация - это нематериальная (логическая, абстрактная) форма движения", а по другой версии - "информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных"..."
 Эта полярность мнений уже должна нас настораживать.
 Разберемся...
 
 Начнем со слов Д.С.Чернавского:
 "Попытки связать информацию с привычными понятиями материя или энергия успехом не увенчались. Стало ясно, "информация есть информация, а не материя и не энергия". (Н.Винер).
 Отрицание не может претендовать на роль определения, вместе с тем в данном случае оно существенно, ибо указывает на отсутствие вещественного (и/или полевого) происхождения информации. Попытки связать информацию с энтропией тоже оказались безуспешными, хотя они продолжаются до сих пор (подробнее мы это вопрос обсудим позже). Поэтому вопрос об определении понятия "информация" остается открытым." [6.42]
 
 Ну вот, и тут вопрос остался открытым. Информация, это - "не материя и не энергия".
 Уточним наше понимание...
 Читаем :
 "Начиная с работ по классической теории информации, установилась традиция связывать информацию с термодинамической величиной - энтропией. Начало этой традиции было положено Н. Винером, увидевшем действительно бросающееся в глаза сходство формул Шеннона для количества информации I и формулы Больцмана для энтропии S. Различие в размерности устранялось выбором единиц измерения I, которое можно измерять и в энтропийных единицах." [6.42]
 
 Правда, написано это в разделе "1.3. ...ошибочность термодинамической трактовки информации". И далее рассказывается, как раз об ошибочности этого шага...
 Откуда вообще пошла эта связка информации и энергии?
 Вот большая сборная цитата:
 "Наряду с макроинформацией выше упоминалось о микроинформации, которой соответствует выбор принципиально не запоминаемой. Примером последнего может служить выбор одного микросостояния идеального газа...
 Это свойство - забывать предыдущее микросостояние - является фундаментальным для эргодических систем, в которых средние по времени совпадают со средними по ансамблю. Именно оно понимается под словами 'молекулярный хаос' и именно оно лежит в основе термодинамики.
 Количество микроинформации в данном примере велико,... Количество макроинформации в том же примере, напротив мало;
 Разумеется, макроинформация не может быть ни ценной, ни смысловой и вообще не может использоваться, как информация в реальной жизни. Тем не менее, она широко обсуждается и является источником многих недоразумений. Причиной тому следующее:
 Во-первых, формула ... следующая из формулы Шеннона, очень похожа на формулу Больцмана для энтропии...
 Во-вторых микроинформацию и энтропию связывает еще "демон" Максвелла.
 Демон впервые появился более ста лет тому назад (в 1871 г.) в книге К. Максвелла "Теория теплоты", как парадокс, демонстрирующий возможность нарушения второго начала термодинамики.
 ... Разрешение парадокса было предложено известным физиком, много сделавшим для развития теории конденсированных сред, Леоном Бриллюеном .
 ...После этого стало ясно, что демон совершает работу и как раз такую, которая необходима для охлаждения одного тела и нагревания другого. По существу любой домашний холодильник работает как демон и за это тоже нужно платить.
 ... При этом демон получает информацию равную уменьшению энтропии. Так возникло утверждение: "информация есть негоэнтропия". Приставку "микро" при этом по недосмотру опустили, а зря, поскольку именно это привело к серьезным недоразумениям. ... Поэтому среди физиков - последователей Бриллюена - демон и слово "негоэнтропия", как синоним информации, стали часто употребляться - возник миф о негоэнтропии."[6.42]
 
 Мифы, мифы.... Они создаются практически мгновенно и из ничего, а уходят ... веками.
 С этим в нашей жизни всегда было трудно.
 А вот вся эта макро- и микро- информация, она для кого - информация?
 Самому газу, даже самому "идеальному", она без надобности. Он этим все равно не воспользуется. А входящим в него атомам - тем более. Для газа это просто их мгновенное физическое состояние...
 Похоже, запутались физики с обобщениями информации в синергетике [6.31].
 Вот мнение Н.Н. Моисеева :
 "Увы, понятие информации неоднозначно. Во всяком случае, трактуют его по-разному. И я думаю, что это и служит предметом многочисленных заблуждений. Например, часто пытаются ввести информацию в ранг философской категории, приписать ей некое всеобщее значение, связывают ее с энтропией...
 И здесь нам необходимо хоть как-то в этом разобраться.
 Замечу, что новое понятие следует вводить в науку тогда и только тогда, когда без него не обойтись. Вот почему в физике не употребляют понятие информации. Все процессы, которые физика изучает, прекрасно укладываются в те законы и принципы отбора, которые обходятся без понятия "информация". Короче говоря, физике понятие информации не нужно. И я уверен, что физические законы и впредь не будут содержать этого понятия. Но оно абсолютно необходимо при изучении живого мира, где принципы отбора не выведешь из тех законов, которые управляют движением неживой материи." [6.12]
 
 Совершенно справедливое замечание. Прошло уже более 30 лет с момента публикации этой статьи, а физике понятие "информации" так и не понадобилось [6.31].
 Как мы видим, синергетическое понимание информации, как энергии окончательно перестало иметь какие-либо основания.
 
 
 

Информация и Субъект.


 Теперь мы можем подтвердить нематериальность информации.
 Сама по себе, информация, не представляет собой и какой-то энергии или её изменения. Хотя любое действие с ней энергии требует.
 Информацией для системы управления признается только такое изменение, которое чем-то фиксируется в рецепторах или объектах контролируемого пространства клетки. Фиксация изменения может происходить как напрямую, влиянием на рецептор, так и косвенно, через вторичные изменения, для которых в системе есть контролирующие датчики или рецепторы.
 Ну, хорошо, изменение фиксируется машиной управления и должно стать частицей информации. Что с ним будет дальше?
 Применение. Машина должна как-то определить для себя, что это такое и как это использовать. Что для этого она должна делать?
 Закодировать это фиксируемое изменение в понимаемое системой кодированное сообщение. Это обязательная процедура для любой машины, работающей с информацией. Потому, что в данном случае, мы говорим о переводе фиксируемого первичного изменения в универсальное информационное сообщение.
 Откроем книгу Г.Кастлера [6.7] стр.29-36:
 "В добиологической полинуклеотидной системе почти все последовательности оснований равноправны. Отсюда следует, что такая последовательность сама по себе не имеет никакого "смысла", т. е. не несет никакой информации, являясь лишь "шумом".
 ... Вместе с тем исходная "бессмысленная" последовательность становится весьма осмысленной, как только возникает необходимость точно следовать ей. Информация возникла благодаря тому, что какая-то одна определенная нить стала прародительницей системы, т. е. она возникла благодаря стабильности системы, порожденной этой особой нитью.
 ... Запоминание случайного выбора служит механизмом создания информации, и по своей природе этот механизм совершенно отличен от механизма обнаружения информации.
 Создание новой информации. "Запоминание случайного выбора" - это обычный способ возникновения информации. Поскольку создание информации обычно связано с сознательной деятельностью, представляется целесообразным обсудить этот способ создания информации, используя примеры, связанные с деятельностью человека."[6.7]
 
 Стоп. А ведь вот главное в понимании информации:
 Информация - это отображение какого-то изменения, зафиксированное системой управления универсальными сигнальными символами (эквивалентами).
 Не само изменение, а сообщение о нем в символах системы управления. Оно зафиксировано, записано, как сообщение об этом изменении. Только в этом случае изменение становится понятным системе управления. Становится информацией.
 Сама запись сообщения об изменении уже является главным обоснованием для появления этой информации в системе управления. Потому, что такая запись делается только для изменения, понятного системе по системным формальным признакам определения и соотнесенного с другими такими же изменениями. Когда по результатам этих сравнительных определений составлено первичное понятие.
 Для того, чтобы в машине управления стали как-то фиксироваться хоть какие-то изменения внутренней и внешней среды, должна была появиться система такой фиксации, со всеми необходимыми для этого атрибутами - сигнальными символами или эквивалентами, формой их фиксации в памяти, средствами отображения и проведения действий с ними.
 Оказывается, для того, чтобы в системе появилась информация, должно было произойти большое усложнение машины управления. По сути вся машина управления должна быть перестроена с функции прямого управления работой функциональных автоматов на функцию работы по сообщениям через информационные массивы.
 По этой причине Субъект стал перестраивать машину управления клетки [6.21]. Фактически это полный перевод машины управления на новый способ управления. На основе информации.
 Вот еще одно очень важное замечание из:
 "Объект, зафиксировавший ту или иную информацию, является ее носителем. Информация, не будучи 'ни материей, ни энергией', может существовать только в зафиксированном состоянии."[6.42]
 
 Очень это созвучно тому, о чем мы сейчас говорим...
 Да и автор этого труда, Д.С. Чернавский, в представлении не нуждается.
 Помните? Мы зафиксировали два мнения относительно точки зрения философии "информация - это нематериальная (логическая, абстрактная) форма движения...".
 По определению Н. Винера: информация - "не материя и не энергия", а с другой стороны, Генри Кастлер: "информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных"...
 Оказалось, все эти определения не противоречат друг другу.
 Информация нематериальна, и это не энергия, а как мы выяснили, это, зафиксированное в понятных Субъекту эквивалентах, сообщение о каком-то произошедшем изменении ....
 
 Создание информация всегда связана с Субъектом.
 Просто уточним: Для объекта информация почти ничто [6.31]. Он её никак не воспринимает. Он "знает" только один вид информации - регулирующее или какое-то иное воздействие. Ничего другого для него нет.
 А вот для Субъекта информация всегда имеет какую-то ценность. Ценность зависит от того, насколько Субъект может воспринимать и понимать ту или иную информацию. Причем, чем более понимаема для Субъекта информация, тем более она для него важна.
 Сама по себе, любая информация Субъекту не нужна. Но любому Субъекту нужна информация от контролируемых им объектов управления. Только эту информацию принимает любой Субъект. Субъект - единственный собиратель информации о "своих" объектах [6.31]. Все информационные процессы нашего мира происходят на уровне субъектов.
 Информация, это основа Субъекта. С уровня клетки...
 На этом этапе клетка для своих нужд стала концентрировать вещество, энергию и информацию. Это составляющие её существования.
 По этой причине, понимание "информации" в отрыве от "субъекта", получателя этой информации, теряет смысл.
 Так мы к этому и будем относиться.
 
 Синергетические изменения нигде не фиксируются. И потому, эти изменения не определяются как информация. Изменения начинают фиксироваться, как информация, если они регистрируются системой субъекта [6.31]. Но и тут, не вся информация принимается, а только та, которую Субъект сумел зафиксировать, как понятную ему информацию.
 Только субъект определяет форму фиксации своей информации. Только субъект имеет доступ к своей информации. И тогда появление и обработка информации уже связаны только с субъектом [6.31]. А вот применение информации, это уже работа системы управления. В том числе и автоматической.
 Например, что является информацией в грампластинке или магнитной ленте?
 Дорожка записи. Вроде бы её информация фиксирует все изменения, происходящие за время формирования этого информационного массива. Но, для правильного снятия информации из этого хранилища необходимо иметь определенный инструмент для её получения, найти начало записи и воспроизвести нужным средством воспроизведения нужный объем информации с нужной скоростью передачи. Только в этом случае информация будет получена правильно.
 Как сегодня выясняется, это очень сложная задача...
 Если мы не знаем и не имеем всего этого, будет ли доступна нам информация с грампластинки или магнитной ленты?
 
 
 

Сохранение информации в клетке.


 А что мы можем определить в машине управления клетки, как информацию?
 Прямо скажем, очень это сложно.
 Только внутренняя среда и технологический процесс, однажды созданный и сохраняемый в клетке остается единственным средством записи информации о действиях с конкретным объектом-"изменением", требующим "понимания".
 Поразительно.
 Например, автоматы производят действие - разложение исходного объекта-"изменения" на составляющие, понятные клетке. Белок делится на аминокислоты. Жирная кислота расщепляется на простые составляющие, не несущие непосредственной опасности. Идет процесс получения энергии...
 Изначально это был объект-"изменение", который следовало понять. Прошло "изучение" этого объекта-"изменения" на молекулярном уровне, расщеплением на составляющие, и возможно, с блокированием их активности.
 А где информация?
 Остался механизм работы с этим молекулярным объектом-"изменением". Клетка нашла химический способ 'решения' этой вполне химической задачи.
 Как и где его сохранить?
 Основные хранилища информации нам уже известны.
   -Это внутренняя среда клетки, зафиксировавшая весь процесс получения множества восполняемых компонентов множества разнообразнейших биохимических реакций, необходимых для получения энергии и расщепления основной массы поступающих в клетку веществ.
   -Это внутренние объекты клеточного пространства, их формы и использование...
   -Это геном, содержащий в основном, шаблоны для организации поточной сборки разнообразных функциональных автоматов, работающих по всему объему клетки. Как на основе РНК, так и белковых.
 
 Технологический процесс фиксации информации во внутренней среде клетки имеет несколько способов реализации:
 Сохранение информации во внутренней среде. Весь процесс заключен в глобальной и обязательной переработке исследуемого объекта, молекулы: Клеточная химическая система блокирования любой активности уничтожает все "новые" химические соединения, поступающие в клетку.
 Сначала происходит расщепление всех сложных новых химических соединений, объектов, до простых составляющих. И, внимание, ... в неактивной форме.
 Вот оно - блокирование дополнением, которое всегда можно исключить новой реакцией и вернуть объекту исходную активность. Но, когда это будет нужно, вот в чем вопрос, а пока ... пусть хранится в этом неактивном состоянии до применения.
 Для "запоминания" всех этих процессов нужна внутренняя среда клетки с комплексом необходимых технологий химического преобразования всех поступающих в клетку веществ. Всех. Если какие-то непереработанные вещества начнут накапливаться в клетке и не будут вовремя удаляться из неё, это смерть для клетки.
 Сама внутренняя среда, это и есть постоянная и долговременная информация, сохраняемая системой. В этом главный смысл этой системы. И в этом заключена огромная сложность. Внутренняя среда клетки до сих пор является не копируемой, а лишь поддерживаемой частью внутреннего пространства клетки. Клетка накапливает знания об окружающей среде в механизмах и функциональных автоматах, создаваемых ею в своей внутренней среде.
 Первичная информация об объекте зафиксирована в наборе химических реакций и способе их проведения во внутренней среде, как понятие этого объекта. Конечная информация способа его применения стала знанием объекта. Но, и та, и другая информация так и не были зафиксированы в геноме клетки как рабочая информация о работе с этим веществом. Нечем зафиксировать.
 Здесь мы отметим, что в основе накопления и фиксации информации такого рода лежат действие или механизм расщепления и создания нужного дополнения для блокирования активности "изменения"-химического объекта. С объектом-изменением надо что-то сделать, чтобы понять, что это такое.
 Другого варианта накопления таких знаний у клетки просто нет.
 
 Сохранение долговременной информации в составе формообразующих объектов клетки. Это оболочки, фильтры, белковый каркас, лабиринт...
 Тут примерно та же сложнейшая накопительная система сохранения информации. Но здесь мы имеем дело уже с другой формой применения "изменения"-объекта. Теперь это материал для строительства формообразующих или органов клетки и его применение.
 Конечно, тут мы видим уже синтез. Набор химических реакций для формирования в нужном месте новых объектов из каких-то имеющихся компонентов. И эта технология также не копируется, а лишь поддерживается и продолжается внутренней средой.
 Почему так? Сложно, да практически невозможно, создать "с нуля" все эти системы и комплексы, созданные клеткой за весь период её существования. А он начался еще 4,5 млрд лет назад и продолжается до сих пор.
 Даже у эукариотов этой информации нет в геноме, всё поддерживается только внутренней средой и имеющимися системами клеточного строительства. Качественного изменения характера этой информации не произошло и в многоклеточных организмах.
 
 Сохранение информации в геноме. В массиве ДНК, сохраняющем основную информацию о функциональных автоматах клетки на основе РНК и белков. Это шаблоны для сборки ферментов, как функциональных автоматов, и, одновременно как информационных сообщений, используемых в каналах связи самой машины. Есть раздел технических вирусов, сообщений другим клеткам. Это тоже функциональные автоматы, несущие какое-то действие другим клеткам.
 Форма информации в виде цепочек РНК и ДНК, в отличие от аналоговых форм сохранения действием - дополнения (блокирования), расщепления и применения (синтеза), имеет дискретную информационную форму и возможность её полного копирования, как способа сохранения.
 Но и эта дискретная информация имеет те же составляющие части, входящие в объем сохранения и применения:
    Расщепление (разложение);
    Дополнение (блокирование);
    Синтез (сборка).
 Потому, что эту систему формирования информации выстроили функциональные автоматы клетки.
 
 
 

Надо подумать...


 Ну что же, ... пора начинать связывать то, что мы узнали раньше [6.23 - 6.27] c тем, что мы узнали сейчас. Уровни регулирования и управления с уровнями сложности структуры клетки.
 Оказывается...
 Сложность биологической и технологической структуры клетки росла вместе с развитием организационной структуры. И что тут развивалось вперед, а что потом, сказать сложно. Но то, что эти процессы взаимосвязаны, сомнения не осталось. Скорее так, рост сложности одной стороны развития структуры почти автоматически отзывался развитием всех остальных сторон.
 Что это, случайность или целенаправленное всестороннее развитие?
 Скорее всего случайность, действующая многократно, что в общем и означает 'равномерность'...
 Вот здесь мы опять приходим к пониманию важности процесса развития систем управления в общем процессе роста сложности клеточного объема. Возникший, как надстройка над машиной управления клетки, Субъект постепенно усиливал свою самостоятельность и уровень сложности, а вместе с этим росла и общая сложность клеточного объема.
 Смотрим таблицу 6.2.
 
 Таблица 6.2.
 
N Технический уровень системы управления Цель и смысл управления Единица высшего уровня Форма воздействия Элемент сигнального пути
Для внутренней среды клетки Для внешней среды
1   Автоматическое регулирование.   Поддержание стабильности   Функциональный автомат   регулирование   Атомы химических элементов и их соединения.    Атомы химических элементов и их соединения.
2   Надобъектное регулирование   Динамическое регулирования   Функциональный автомат группового регулирования   регулирование    Атомы химических элементов и их соединения.   Атомы химических элементов и их соединения.
3    Локальный центр управления    Создание отклонений для динамического регулирования   Функциональный автомат группового управления   Адаптивное управление    рибозимы, микро-РНК, микро-ДНК,   рибозимы, микро-РНК, микро-ДНК,
4   Машина управления    Создание команд и программ адаптивного управления   Функциональный биологический автомат адаптивного управления   Распределенное управление   Пептиды, рибозимы   Пептиды, плазмиды, бактериофаги
5   Машина управления    Создание команд и программ управления    Центр управления   Централизованное управление   ферменты, ретротранспозоны, инсерционные элементы   плазмиды, бактериофаги, вирусы, ферменты
6   Логическая машина    Формирование логических команд и программ управления   Субъект   Директивное управление   ферменты,ДНК-транспозоны, интроны группы II   Плазмиды. Бактериофаги. Гормоны, прионы
7   Нейронные сети и структуры (ганглии).   Формирование логических команд и программ управления    Субъект Я   Директивное управление   Электрический импульс    ферменты, гормоны
8   Мозг   Формирование логических команд и программ управления   Я, личность, сознание   Директивное управление    Электрический импульс   ферменты Гормоны

 
 Из таблицы видно, что по мере роста сложности структуры клетки, многообразия её внутренней среды и состава функциональных автоматов появляются все новые и новые уровни управления, вплоть до образования Субъекта с его системой директивного управления, сконцентрировавшего все каналы управления клеткой в один центр.
 Со стороны структур управления периоды развития клетки от прообраза до прокариота также хорошо различимы.
 Мы совершенно четко видим и начало "Мира РНК" в эпоху протоклеток, и его окончание на этапе перехода от археев к прокариотам, во времена становления систем управления, во времена окончания "аналогового" периода развития. Когда бурно стало развиваться еще нерибосомное производство пептидов и белков для новых сигнальных путей новейшего изобретения клетки, каналов, а потом и локальных центров управления.
  Единовластие РНК сменилось "многополярным миром" ДНК, РНК, белков. "Мир РНК" закончился. И на смену нерибосомному синтезу белка пришли цифровые методы рибосомного производства. Сначала на основе пошагового [6.29], а потом и триплетного чтения программы синтезирования белков.
 На всем пути в каждый момент своего развития клетка использовала механизмы, которые тогда появлялись. Пока никаких непонятных скачков в развитии клетки вроде бы не видно. Мы видим очевидную непрерывность развития клетки.
 Основной фактор выбора направления развития - случайность.
 Её действие лежит в основе почти всех формируемых структур клетки. Но даже случайность не может отменить появляющиеся функциональные ограничения, задаваемые существованием тех или иных функциональных автоматов клетки.
 Эти ограничения и создавали основные направления развития. Вынужденного развития, надо отметить. Набор начальных компонентов коацерватных капель в 'лужах Опарина' задан суммой всех процессов, происходящих на Земле в период их появления. И последующее разделение функций - тоже. Мы это уже фиксировали в [6.23 - 6.27].
 Функциональные автоматы клетки появлялись по мере реализации их функций в составе объема клетки. Мембранный транспорт, транспортирующий в клетки и из неё простейшие химические элементы, цепочки и клубки РНК, мембраны на основе белков и липидов, ... всё это включалось в метаболизм клетки постепенно, по мере появления потребности в этих функциональных автоматах, их компонентах и результатах их работы.
 Результат впечатляет.
 И как мне кажется, такое нагромождение сложнейших химических преобразований, происходящих в цитоплазме археев и прокариот придумать невозможно, а уж реализовать искусственным путем - и подавно. Это всё так получилось только естественным и совершенно случайным образом за миллиарды лет развития клетки.
 Точно то же самое можно сказать и о других сторонах развития клетки до уровня прокариотов. Сложность и разнообразие получились сказочные, но вполне очевидные.
 Вполне укладываются в эту картину работы случайности и процесс горизонтального переноса, который начался на уровне сброса и захвата клеткой всего, что находилось во внешней среде в непосредственной близости от автоматов мембранного транспорта. Химические элементы и соединения, белки, липиды, цепочки РНК, а потом и ДНК....
 Конечно, сбрасывалось и захватывалось всё подряд.
 Сначала этот процесс клетка стала использовать только в энергообменных процессах, но очень скоро, в эпоху 'Мира РНК' в дело включились цепочки РНК и клетка получила первый канал информационного обмена. Клубки РНК, формируемые клетками, как мусор, уже неприменимый в этом месте, сбрасывались во внешнюю среду. Но они тут же захватывались другими клетками, как возможные компоненты их энергетического обмена, как-то трансформировались, как-то использовались. Как оказалось, в метаболизм клетки именно такие клубки уже включены и без них существование клетки уже невозможно, но в этих клетках не оказалось нужной конфигурации каналов лабиринта, где такие клубки могли бы формироваться. И клетка оказалась зависима от других клеток в получении клубков РНК конкретной свертки и состава. Этот момент может быть еще одной объективной причиной возникновения системы передачи 'технических вирусов' от одной клетки к другой. В какой-то момент такой обмен клубками РНК в соседних клетках достиг значительных масштабов. Клетки стали чуть не специализироваться на производстве "технических вирусов" для поддержания обмена ими между клетками. Сегодня от того былого многообразия обмена клеток "техническими вирусами" остались, может быть, лишь плазмиды.
 Но, клетка не может ничего забывать, даже просто технически. И все когда-то созданное в клетке остается навсегда. Конечно осталось и многообразие целого домена вирусов, как системы разнообразных и очень агрессивных убийц клеток. Разразившаяся по этой причине вирусная война заставила клетку усиливать систему управления в части защиты от внешних угроз.
 Многие ученые относят вирусы к отдельному классу биологических объектов. Но все ученые сходятся во мнении, что ... без клетки вирус размножаться не может. Нет у него для этого никаких возможностей. Только клетка может создавать вирусы на основе своего метаболизма и необходимого запаса биологических компонентов.
 Это сразу ставит вирус в зависимость от клетки и отсекает возможности самостоятельного развития вируса вне клеточного пространства. Вирус, это часть процесса развития клетки, её продукт, хоть часто и очень агрессивный по отношению к клетке его породившей.
 Процесс так и шел миллионы лет пока клетка создавала систему управления из надобъектного регулирования. Новая система заявила о себе созданием своих каналов передачи сигналов, но теперь не регулирования, а управления.
 Система управления, в какой-то момент подвинула с лидирующих позиций системы автоматического регулирования, и это сразу вывело клетку на совершенно новое направление дальнейшего развития. Организационно мы это видим в появлении из археев нового вида клеток - простейших прокариотов. Наверное, этот период развития клетки можно считать вершиной периода "Мира РНК".
 Во времена появления первой машины управления в любой клетке использовались самые разные "сигналы". Новыми "сигналами" для управления стали клубки ... из белков. Клубки из белковых цепочек стали основой развития машины управления клетки. Её сигналами, передаваемыми по каналам связи от локальных центров функционального управления до исполнительных объектов и обратно.
 Примерно в этот же период белковые клубки стали массово попадать из клеток и во внешнюю среду. Видимо, это было некое повторение эпохи "технических вирусов" в их белковом варианте. Ведь почти каждый такой клубок представлял собой и какой-то функциональный автомат, выполняющий какое-то действие. Постепенно, существование некоторых клеток было поставлено в прямую зависимость от получения от соседних клеток тех или иных функциональных автоматов на основе белковых клубков, пептидов, а потом ферментов или энзимов, участвующих во многих процессах клеточного строительства и получения энергии. Такое зависимое белковое многообразие в процессах метаболизма клетки уже могло стать одним из серьезных поводов для появления многоклеточного организма.
 Постепенно управление клетки перешло на новый уровень.
 В машине управления клетки появилась новая надстройка - Субъект.
 Субъект быстро перевел все центры локального управления на новый принцип. Адаптивное управление стало директивным. Это путь целенаправленного развития под контролем, сначала управления, а потом с применением совершенно нового вида создаваемой материи - информации.
 Процесс совершенствования организационной структуры управления клетки и рост её технического развития бесконечен. Мы сейчас рассматриваем клетку на этапе её перехода от прокариот к эукариотам. Именно в этом периоде развития клетка стала проявлять все основные качества биологической жизни на Земле.
 Субъект начал осваивать внешнюю среду и применять новое средство общения со своими соседями, клетками. Теперь в форме новых белковых клубков, гормонов.
 Мы рассмотрели только начало процесса развития организационной системы управления клетки. Теперь нас ждет появление информационных технологий в управлении...
 г.Волгодонск
 Март 2018г
 
 
 
 
 

Литература:


 
 6.1. ГВОЗДЕВ В.А. Подвижная ДНК эукариот. http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157651&uri=index.html
 6.2. Гвоздев В.А. Подвижная ДНК эукариот. Часть 1. Структура, механизмы перемещения и роль подвижных элементов в поддержании целостности хромосом http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1157651&uri=index.html
 6.3. Генераторы хаоса на ПЛИС https://habrahabr.ru/post/273915/
 6.4. ДМИТРИЕВ А.С. Детерминированный хаос и информационные технологии. http://cplire.ru/rus/InformChaosLab/chaoscomputerra/Dmitriev.html
 6.5. Жуков Д.С., ПОДХОДЫ И ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТЕОРИИ САМООРГАНИЗОВАННОЙ КРИТИЧНОСТИ В СОЦИОПОЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ.
 6.6. Информатика. http://book.kbsu.ru/theory/chapter1/1_1_2.html
 6.7. Кастлер Г. Возникновение биологической организации = The Emergence of Biological Organization. - М.: Мир, 1967. http://booksshare.net/index.php?id1=4&category=biol&author=kastler-g&book=1967
 6.8. Кузьмин А.М. Основы теории критичности, методы расчёта и возмущение реактивности реактора: Учебное пособие. - М.: МИФИ, 2008 - 156 с. https://studfiles.net/preview/413325/
 6.9. Левкович-Маслюк Л. На кромке хАоса и хаОса. http://old.computerra.ru/1998/275/194792/
 6.10. Лелевич В.В., Биологическая химия. Мембранный транспорт. https://bio.wikireading.ru/7783
 6.11. Лоскутов А. Нелинейная динамика, теория динамического хаоса и синергетика (перспективы и приложения) http://cplire.ru/rus/InformChaosLab/chaoscomputerra/Loskutov.html
 6.12. Моисеев Н.Н. Случайна или неизбежна эволюция? "Химия и жизнь", ? 7, 1981, с.23 http://omdp.narod.ru/gip/evmois.htm
 6.13. Немировский А. С. Основные концепции и результаты робастной оптимизации в применении к линейному программированию с неточными данными https://cloudofscience.ru/sites/default/files/pdf/CoS_2_180.pdf
 6.14. Никитин А.В. От "мира РНК" к Началу Жизни... http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/ot_mira_rnk_k_nachalu_jizny.shtml
 6.15. Никитин А.В., Где Логика...? // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.18075, 19.06.2013 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001d/00162138.htm
 6.16. Никитин А.В., Информация в ДНК, РНК и белках // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.16495, 23.04.2011 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161826.htm
 6.17. Никитин А.В., Ипатов В.Ю. Ищем хаос... http://andrejnikitin.narod.ru/Feigenbaum1.htm
 6.18. Никитин А.В., Ипатов В.Ю. Мы ищем хаос... - 2. http://andrejnikitin.narod.ru/Feigenbaum2.htm
 6.19. Никитин А.В., Логика автономных систем // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.15858, 28.03.2010 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161628.htm
 6.20. Никитин А.В., Логика управления клетки // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.17037, 29.11.2011 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161905.htm
 6.21. Никитин А.В., О логике и логической машине // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.17459, 15.05.2012 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161956.htm
 6.22. Никитин А.В., Общая логика. Эволюция мышления // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.20747, 18.06.2015 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001d/00162493.htm
 6.23. Никитин А.В., Этапы развития жизни на Земле. Часть 1. http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/1life.shtml
 6.24. Никитин А.В., Этапы развития жизни на Земле. Часть 2 http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/2life.shtml
 6.25. Никитин А.В., Этапы развития жизни на Земле. Часть 3 http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/3life.shtml
 6.26. Никитин А.В., Этапы развития жизни на Земле. Часть 4 http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/4life.shtml
 6.27. Никитин А.В., Этапы развития жизни на Земле. Часть 5. http://samlib.ru/editors/n/nikitin_andrej_wiktorowich/5life.shtml
 6.28. Никитин А.В., Основы общей логики // 'Академия Тринитаризма', М.,Эл. N 77-6567, публ.18430, 09.01.2014 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001d/00162247.htm
 6.29. Никитин А.В., Проблемы понимания системы кодирования ДНК // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.16181, 27.11.2010 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161731.htm
 6.30. Никитин А.В., Работа рибосомы при трансляции белка // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.16234, 19.12.2010 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161745.htm
 6.31. Никитин А.В., Синергетика, логика, информация и энергия // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.19885, 22.12.2014 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001d/00162391.htm
 6.32. Никитин А.В., Считывание и обработка информации ДНК // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567, публ.16147, 08.11.2010 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161718.htm
 6.33. Никитин А.В., Триплеты в ДНК // 'Академия Тринитаризма', М., Эл ? 77-6567, публ.16062, 05.09.2010 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161697.htm
 6.34. Никитин А.В., Эволюционный путь саморазвития искусственного интеллекта // 'Академия Тринитаризма', М., Эл N 77-6567,публ.14738, 19.03.2008 http://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001c/00161450.htm
 6.35. Подлазов А.В., Теория самоорганизованной критичности - наука о сложности. 2005г http://spkurdyumov.ru/uploads//2013/08/PodlazovAndrey1.pdf
 6.36. Поляков К.Ю. Основы теории автоматического управления: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2012. - 234 с. ISBN 978-5-88303-560-8. http://kpolyakov.spbhttps://russian.rt.com/russia/news/426440-hruschyov-krym-ukraina.ru/uni/teapot.htm
 6.37. Роль циркулирующих молекул ДНК в диагностике опухолей Механизмы мембранного транспорта веществ
 6.38. Роль циркулирующих молекул ДНК в диагностике опухолей. http://medinnova.org/special/Rol-DNK-v-diagnostike-opukholey/
 6.39. Рюэль Д., Случайность и хаос
 6.40. Терёшина Е.В., "Серый кардинал" живой природы http://www.delphis.ru/journal/article/seryi-kardinal-zhivoi-prirody
 6.41. Философия Ламетри - кратко
 6.42. ЧЕРНАВСКИЙ Д.С. "СИНЕРГЕТИКА И ИНФОРМАЦИЯ" http://spkurdyumov.ru/economy/sinergetika-i-informaciya/
 6.43. Vikent.ru http://vikent.ru/author/106/
 
 
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"