Науки о естественном и искусственном

(Ранняя версия материала опубликована в журнале «Знание-сила», № 5,6, 2010)

Г.Е. Горелик . О разных науках и жизни

Науки о естественном и искусственном
Выбор – право и обязанность субъекта
Маловероятно, но факт

Г.Е. Горелик — Б. С. Флейшман. Беседа о науках и жизни

Из музыки в криптографию
Новая хитрая инженерия
Теория осуществимости
Формула бессмертия
Что наша жизнь? Игра
Теория маловероятностей

 

 

О разных науках и жизни

Геннадий Горелик

 

Науки о естественном и искусственном

 

Физику Льву Ландау молва приписывает классификацию наук на естественные, неестественные и сверхъестественные. Пишущий эти строки — бывалый историк науки и биограф Ландау — лишь недавно понял, что доля правды в этой шутке неожиданно велика. Настолько велика, что удивила бы и самого Ландау. А, скорее, возмутила бы его. Он предпочитал всё естественное. И вряд ли захотел бы осерьёзнить свою шутку.

Я же решился на это в результате случайного знакомства. Обстоятельства мало подходили для разговоров о науке, но уже через пару минут все обстоятельства куда-то делись. Собеседник мой с умными живыми глазами и серебристо-пышной бородой явно знал, о чем говорил. Говорил он как математик, но с необычным для математика уважением к реальности. Как выяснилось, математиком он стал на мехмате МГУ еще в 40-е годы и дипломную работу делал под руководством А. Н. Колмогорова. Доктором физ-мат наук стал самостоятельно, но не включал себя ни в сословие математиков, ни в сословие физиков. Свою науку он назвал системологией,  объяснив различие: математика занимается всем, что логичный ум может себе придумать, физика – устройством того, что есть в реальном мире, а системология – лишь тем, что можно осуществить в реальном мире. Эту науку он увидел под раскидистым научно-инженерным деревом кибернетики, и сам, помимо штатной научной работы, много лет руководил секцией «Кибернетика» во Всесоюзном обществе радиотехники, электроники и связи имени А.С.Попова.

Слово системология прозвучало для меня впервые. И не только для меня, как я проверил по интернетному архиву «З-С».

Теперь я уже привык к новому слову, немного привык к радостям открытия новой страны в мире наук, и узнал, что само это новое слово науки многим обязано Бенциону Семеновичу Флейшману, с которым судьба неожиданно свела меня. В 1982 году вышла его монография «Основы системологии».

А пока, под впечатлением от раскрывшейся картины, попытаюсь наполнить правдивым содержанием шутливую классификацию наук, придуманную Ландау.

Слово «наука» будем понимать в самом общем — пушкинском — смысле, как знание, основанное на жизненном опыте, знание, которому можно научить, которое можно передать другому. Пушкин, напомню, говорил даже о науке страсти нежной. Так что вся соль в эпитетах.

Для ориентации в мире наук применим разносольные эпитеты Ландау к явлениям истории наук, исходя лишь из структуры слов. Явления эти могут быть:

сверхъестественные
естественные	искусственные (не естественные)

 

«Сверхъестественные» поставлены сверху из-за приставки и относятся к явлениям, не объяснимыми никакими науками. То есть пока мы в пределах филологии. На правах биографа замечу, что в лексиконе Ландау «филология» была еще большим ругательством, чем «патология». И в этом, скажу по долгу службы, замечательный теоретик был глубоко не прав.

Историю физики можно представить как историю языка — языка, на котором физики говорили о Природе, задавали ей вопросы и получали ответы, которые затем применяли для дальнейших расспросов Природы и, попутно, для обустройства жизни человека.

Действительно, как можно было бы объяснить работу электроплитки древнегреческому физику Архимеду? И как объяснить необходимость мыть руки врачу Гиппократу? Слова нынешней науки «электрон» и «микроб», имея греческие корни, звучали бы знакомо этим древним грекам, но вряд ли бы они что-то поняли. Прежде следовало бы рассказать, как эти слова стали научными понятиями, пропитанными опытным знанием о Природе.

В России такое знание назвали естествознанием, или естественными науками, по причинам историко-филологическим. Как известно, естествознание импортировал в Россию из Европы Петр Великий. Импортировал оптом, в комплекте с людьми науки, научными приборами и научной терминологией. Терминология была общеевропейской, а международным языком науки тогда была латынь. Даже англичанин-мудрец Ньютон писал на латыни. Название главной его книги по физике «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica», или «Математические начала натуральной философии», можно понять, если учесть, что на латыни NATURA– это Природа, а слово ФИЛОСОФИЯ, унаследованное от греков, означает в буквальном переводе – любовь к мудрости. На латыни «природный» и «естественный» — одно и то же слово NATURAL. Так что, встав на цыпочки, можно сказать, что знаменитый трактат Ньютона наполнен любовью к мудрому природоведению, изложенному математическим языком. Как знают пятиклассники из учебника «Природоведение», слово «физика» происходит от греческого ФИЗИС, что означает «ПРИРОДА».

Что же изучают науки «неестественные», или «искусственные», а  точнее — науки об искусственном? Там ключевой предмет рассмотрения – Субъект Выбирающий. Не обязательно представитель вида Homo Sapiens, то бишь Человек Разумный. Субъектом может быть и неразумное животное и правительство (как разумные, так и не очень), и даже инженерно-техническое устройство, в которое человек заложил способность совершать выбор. Такие науки можно назвать инженерными, или «искусноведением», поскольку их предмет – искусность, эффективность субъекта в достижении своей цели при ограниченных ресурсах (времени, энергии и т.п.).

Одной из первых наук такого рода была криптография, которая поначалу и не претендовала на звание науки. Так,… ремесло, хотя и важное для компетентных органов всех стран и народов. Там субъект передает сообщение, желая, чтобы оно дошло до адресата достаточно надежно, и чтобы кроме адресата никакой другой субъект не мог это сообщение расшифровать достаточно долго. Подобные проблемы стали изучаться систематически в середины 20 века, когда из криптографии выросла теория информации, или теория потенциальной помехоустойчивости, появилась теория надежности, теория игр, исследование операций и т.д.   Эти разнородные исследования вначале объединяли шапкой «кибернетика». Автор этого названия, Норберт Винер, раскрыл его как «Управление и связь в животном и машине». При всей когдатошней громкости слова «кибернетика», его значение расплывалось и к нашему времени фактически уплыло в историю. Но зато всплыли глубинные общие черты нескольких внешне разных теорий внутри инженерной и биологической кибернетики. Эту общность одним из первых заметил и сформулировал Б. С. Флейшман в книге 1971 года «Элементы теории потенциальной эффективности сложных систем». Длинновато, прямо скажем. Впоследствии он заменил пять слов названия на одно — «системология», в котором, увы, нет ничего инженерного и биологического. Не так важно, впрочем, как называть теорию. Важнее, какую реальность она описывает, каковы ее ключевые понятия и что она может.

Эта реальность – поведение системы, в которой участвует хотя бы один субъект. Такие системы Б.С. назвал «сложными», чтобы отличать их от «простых» систем естествознания типа солнечной системы или атома. Однако ключевые  понятия «субъект» и «выбор» не ощущаются в обоих его названиях  своей теории. К тому же эффективностью в его определении обладают лишь сложные системы.

Справиться с излишествами в количестве и качестве слов могло бы название «Теория эффективного выбора» или просто «Теория эффективности».  Основатель теории, к моему удивлению и удовольствию, после некоторого размышления вслух, согласился, что такое название точнее отразило бы суть дела.

 

Выбор – право и обязанность субъекта

 

Всякий субъект, разумеется, действует в среде, подчиненной законам физики: если субъект бросает камни, то камни летят по законам физики, и если субъект погрузит своё тело в жидкость, то на него подействует та же архимедова сила, как и на любой предмет той же формы. Но одно радикально отличает субъект от чисто-физического объекта – способность к выбору. Простейший тип выбора –между двумя возможностями: «Да» или «Нет».

Улитка, на пути которой встретился камень, выбирает, обойти ли ей камень справа или слева. Философ, отвечающий на «основной вопрос философии», что первично – материя или сознание, тоже совершает выбор. В акте выборе могут участвовать и закономерные внутренние механизмы субъекта, и случайность вроде подбрасывания монетки, но важно, что выбор не предопределен начальным состоянием субъекта, как предопределено движение камня или электрона в заданных внешних обстоятельствах. То, что квантовая физика описывает поведение электрона вероятностным образом, не меняет сути дела: распределение вероятностей в каждый момент времени предопределено начальным состоянием и заданной конфигурацией внешних обстоятельств. А улитка делает выбор лишь после того, как обнаружит камень на своем пути. Субъект делает выбор, приняв от среды, в которой он живет, некий «сигнал», — выделив этот сигнал из огромного набора внешних обстоятельств.

Тут, вместе с необходимостью выбора, незаметно для невооруженного глаза появляется вероятность. Незаметно, хотя и с «шумом». Ведь всякое различение реальным субъектом предполагает порог различимости. В реальности любой сигнал затуманен шумом, и это — исходная проблема теории информации. А если два сигнала отличаются меньше, чем на величину порога, то они для данного субъекта не различимы. В таком случае выбор сделать можно лишь, подбрасывая монету. Так что алгоритм выбора реального субъекта всегда содержит вероятностный элемент.

Проблема выбора стояла перед знаменитым буридановым ослом. Точнее, ее поставил основатель логики Аристотель, мысленно расположив перед бедным животным две одинаковые морковки на одинаковом расстоянии и задав вопрос, к какой из морковок направится осёл. Средневековый философ Буридан тоже ломал голову над этим вопросом, но ответить на него решился лишь философ-математик Лейбниц. Ответил по всей строгости законов логики: Осел умрёт от голода, не зная какую из морковок предпочесть. Математика не смутило то, что столь логичных ослов пока не бывало. Dura lex sed lex, или, в вольном переводе с древнеримского, Хоть закон и dura, но это закон.

Инженер посоветовал бы ослику простой способ спасения — хоть и легкомысленный на первый взгляд: подбросив монетку, пойти направо, если выпадет орёл, и налево, если решка. Но реальный ослик не нуждается в советах, он и сам, врожденно, способен делать подобный выбор. Эта способность заложена в самой природе жизни так же, как и порог чувствительностью.

Природный механизм можно пояснить, вспомнив вопрос, не менее знаменитый, чем буриданов, и заданный себе Родионом Раскольниковым: «Вошь ли я, как все, или человек, тварь ли я дрожащая, или право имею…» Этот вопрос неправилен и в гуманитарном смысле, и в био-физическом. С био-физической точки зрения человек – это тварь дрожащая в прямом смысле, как и вошь и все прочие живые твари. Мышцы человека, даже если он думает, что находится в полном покое, пребывают в постоянном микроскопическом дрожании — микро-сокращаются и расслабляются. Такой неустранимый «шум жизни», как постоянное подбрасывание монетки, вносит вклад и в способность выбора, на который все живое имеет право, даже самая последняя вошь. И не просто имеет право, а прямо таки обязано какой-то выбор сделать.

Субъект не обязан выбирать «своими голыми руками». Может использовать некий прибор, в конструкции которого заложен определенный способ выбора. Все равно это будет выбор субъекта, а прибор, которым он вооружился, можно считать его «органом». Когда субъект глядящий на измерительную шкалу через очки, измерение делает – совершает выбор – он сам, а не его очки. Любой прибор, включая столь сложные и автоматически работающие, как синхрофазотрон, это всего лишь усложненные очки, орган субъекта. Конструируя прибор, человек передает ему не полномочия совершить выбор, а жесткую инструкцию, как такой выбор следует делать.

Понятно, что физика может пригодиться субъекту при выборе наилучшего способа действий, — когда он, например, хочет бросить камень как можно дальше. Уже в школе изучают движение камня, брошенного с такой-то скоростью под таким то углом к горизонту, и на школьном уровне эта задача решается полно и однозначно. Когда же ситуация, помимо объектов, включает в себя еще и субъекты, найти эффективный способ выбора школьная физика уже не сможет. Поскольку теорию потенциальной эффективности пока в школе не изучают, надежда лишь на ОПК, откуда школьник хотя бы узнает, что всему свое время: время бросать камни, и время собирать их.

Представим себе ситуацию, когда требуется решить, бросать ли камни или собирать. Для этого надо знать вероятность того, что брошенный камень попадет в субъекта-соседа, и тот ответит чем-то неприятным, а также вероятность того, что сосед согласится совместно собрать камни и построить общий дом. И надо знать, собственно, какую жизненную цель «бросающий-или-собирающий» перед собой ставит. Тогда лишь можно спросить, как эту цель достичь самым эффективным образом.

Физика на подобные вопросы не ответит. Для поисков ответа надо уметь обращаться с понятиями «субъект», «выбор», «эффективность».

Если камни заменить на баллистические ракеты, то придем к проблеме, которую в 1960-е годы решали сверхдержавы и от которой зависела судьба человечества. Тогда в мировом военно-стратегическом балансе появилась принципиально новая – противоракетная — компонента. В соответствующих обсуждениях на высшем уровне принимал участие и военно-стратегический эксперт Андрей Сахаров. По его словам, «на страницах отчетов, на совещаниях по проблемам исследования операций, в том числе операций стратегического термоядерного удара по предполагаемому противнику, на схемах и картах немыслимое и чудовищное становилось предметом детального рассмотрения и расчетов, становилось бытом – пока еще воображаемым, но уже рассматриваемым как нечто возможное». Парадоксальный вывод, который сделали Сахаров и его коллеги спецфизики по обе стороны железного занавеса, состоял в том, что гонка противоракетных вооружений значительно увеличит вероятность войны. К этому выводу спецфизиков привела не физика, а рассмотрение «сложной системы», в которой главными субъектами были правительства СССР и США, а выбрать им надлежало, разворачивать ли стратегическую систему ПРО.

Спецфизики в СССР и в США объясняли свой странный вывод руководителям своих — противостоящих — сверхдержав. В Америке это удалось уже к 1967 году. А члены советского Политбюро, по не зависящим от науки причинам, безо всякого исследования операций, были уверены, что любые средства обороны, включая и противоракетную, уменьшают опасность мировой войны. Усомнились они лишь после того, как в 1968 году Сахаров стукнул по их столу своими «Размышлениями о мире»…

 

Вопрос о практической ценности теории относится и к физике и к системологии. Люди решали физико-практические задачи задолго до выхода «Математических начал натуральной философии», и до сих пор в быту оперируют с твердыми и жидкими телами безо всякой опоры на физические теории. Однако на одном житейском разуме не придумать мобильный телефон и не понять проблему стратегической ПРО. Отличие физики от системологии  лишь в том, что первая родилась много веков назад, успела завоевать уважение и вошла в школьные программы, а системология появилась лишь в середине 20 века.

В задачах системологии, как правило, нет однозначной определенности, но язык теории вероятностей обеспечивает и научную точность и практический эффект. Обеспечивал это и лично доктор системно-вероятностных наук Б. С. Флейшман, который уверен, что азы теории вероятностей давно пора включать в школьную программу. Ведь случайность – одна из важнейших черт реальной жизни, а то, что наука сумела открыть и освоить законы случайностей, — это, во первых, не случайно, а во-вторых, совершенно замечательно. Лучше Пушкина об этом не скажешь:

О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И Опыт, сын ошибок трудных,
И Гений, парадоксов друг,
И Случай, бог изобретатель…

Самая научная телепередача советского времени «Очевидное — невероятное» использовала этот набросок без последней строки. Невероятно, но факт. А понимание, чем отличаются события вероятные от маловероятных, думаю, важнее в жизни большинства выпускников средней школы, чем понимание теоремы Пифагора или того, почему зимой в Москве холодней, чем летом. Большинству выпускников от понимания второго и третьего ни тепло, ни холодно, а понимание первого помогает жить и принимать здравые решения. Например, понимать, что надежда поправить свое финансовое положение с помощью игровых автоматов (не становясь их владельцем) глупее, чем искать клад в огороде. И осознать тот странный, но упрямый факт, что автомобильный транспорт в тысячи раз опаснее авиационного.

Лишь понимая вероятностную основу жизни, оцениваешь мудрость совета относиться к своему телу так, как если бы собирался жить вечно, и относиться к своей душе так, как будто умрешь завтра. Понимая, что вероятностью завтрашней смерти нельзя пренебречь, не будешь обижать ближнего своего, а уж если обидел, постараешься как можно скорее загладить вину. А то можешь не успеть.

 

Маловероятно, но факт

 

Вероятность стала физическим понятием 150 лет назад, когда Максвелл открыл самый первый закон статистическая физика – распределение Максвелла. А вслед за ним Больцман построил целую теорию, которая статистически объяснила старую термодинамику и дала совершенно новые инструменты научного познания. Именно эти инструменты помогли открыть новую — квантовую  — физику микромира.

Однако в физике — и в естествознании в целом — наибольшую роль играют наиболее вероятные события.

А в искусноведении особая роль принадлежит событиям очень маловероятным. Так, например, в криптографии и теории информации, как теории потенциальной помехоустойчивости, ключевое значение имеет тот факт, что среди всевозможных комбинаций букв алфавита доля осмысленных текстов быстро стремится к нулю при увеличении длины текста. Другими словами, вероятность того, что комбинация из N букв —  осмысленный текст, крайне мала при больших N. Это – следствие того, что субъект, составляющий текст, многократно делая выбор очередной буквы или слова, каждый раз уменьшает вероятность своего сообщения, но содержание — значение — текста при этом потенциально возрастает.

В других областях искусноведения предельные законы потенциальной эффективности также основаны на предельно маловероятных событиях.

А что будет, если вероятность события уменьшать еще и еще, беспредельно? С точки зрения математической теории вероятности, будет ничто —  событие, вероятность которого равна нулю, то есть попросту невозможное событие. В чистой математике вероятности 10^-1, 10^-10 и 10^-100 – просто разные маловероятности, обозначения которых различаются одним символом.  Однако пользоваться любыми значениями вероятности без ограничений, можно лишь располагая неограниченным временем. Наш реальный мир такого не дает, — по данным космологии, Вселенная существует лишь около 20 миллиардов лет.

Учитывая это, можно ввести понятие невероятного события, понимая под этим событие, вероятность которого слишком мала, чтобы на него рассчитывать в обозримом будущем, но которое произошло.

Здесь нет никакой мистики. Каждый может подобное событие засвидетельствовать. Для этого надо тысячу раз подбросить монету, и записать полученную последовательность орлов и решек (которые можно представить нулями и единицами). Если затем всю жизнь ежесекундно подбрасывать монеты, то вероятность повторения данной последовательности можно оценить как ~10^-300.  Значит, чтобы рассчитывать на появление данной последовательности, надо подбрасывать монетки в течение времени, много большего возраста Вселенной.  Так что это действительно невероятное событие.

В обыденном языке синонимы слова «невероятный» — «уникальный», «единичный», «чудесный». Такого рода события в физике не рассматриваются.  Естествознание занимается явлениями, которые можно повторить, — воспроизвести в эксперименте или в наблюдении. Но в мире гуманитарном – и в обыденной жизни –такие события еще как случаются, — иначе бы не возникли бы соответствующие слова. Более того, события уникальные, невоспроизводимые иногда заслуживают называния «судьбоносных» в истории общества, культуры и жизни отдельного человека.  Как относиться к такого рода событиям, выбирает сам человек. Иногда это — судьбоносный выбор, основанный на представлении о Высшей силе, стоящей над миром естествознания.

Природа этого выбора заслуживает особого обсуждения, но история науки показывает, что такой выбор вовсе не предопределяется образованием человека или его достижениями в естествознании. Наглядный пример дают основоположники статистической физики: Максвелл был человеком религиозным, Больцман – атеистом.

Оставим пока в стороне вопрос, как могут великие естествоиспытатели столь по-разному относиться к идее Бога и, стало быть, к невероятным событиям. Важнее для нас сейчас то, что в сфере искусноведения субъект совершают выбор, опираясь на все существенные для него факторы — и естественные, и искусственные, и сверхъестественные.

Важный пример  дает история холодной войны, для понимания которой следует учитывать, во что верили руководители противостоящих сторон: в неизбежность победы коммунизма, во второе пришествие или во что-то другое, столь же трудно доказуемое. Историку ясно, что кризисы холодной войны были бы не столь острыми, если бы американские руководители всерьез отнеслись к вере Хрущева в коммунизм, а советские руководители поняли бы религиозную мотивацию Рейгана в отношении к безбожной Империи Зла.

Более современный пример – религиозная подоплека действий субъектов с бомбой за пазухой. Даже убежденный атеист, разрабатывая инженерно-информационные меры контр-террора, должен думать о сверхъестественных мотивах шахидов и шахидок и о том, как эти мотивы определяют эффективность террора.

Со сверхъестественным вынужден был считаться даже Лев Ландау, атеизм которого можно назвать и стихийным, и полным, и законченным. Познакомившись в 1930 году с выдающимся физиком-экспериментатором Джеймсом Франком, уже отмеченным нобелевской премией, Ландау был поражен его религиозностью и со всем пылом 22-летнего теоретика безуспешно занимался антирелигиозным перевоспитанием коллеги, получая лишь добродушный смех в ответ. Но то было его личное дело.

А искусноведение должно всерьез относиться ко всем трем видам знания в шутливой классификации Ландау. Подытоживая предыдущие рассуждения, кроме шуток, предложу научные названия для этих трех видов:

Теоника, или сверхъестествоверие
ФИЗИКА, или естествознание	Инженерика, или искусноведение

 

Слово ФИЗИКА набрано заглавными буквами из почтения к его древнему происхождению и к объему знаний, накопленных природоведением за многие века, и чтобы поприветствовать читателей, не равнодушных к физике.

«Теоникой» названа область реальных поведенческих проявлений веры в сверхъестественное, обозначаемых понятиями с корнем ТЕО – проявления ТЕОлогии, ТЕОкратии, а также и аТЕИзма, как они воспринимаются внешними наблюдателями – разноверующими и неверующими, но с научно-инженерным подходом к жизни. Новое слово сделано из греческого THEOS = БОГ и английского NICK = прозвище, псевдоним.

И, наконец, почему новейшим словом «Инженерика» я продублировал слово «системология». Не только из уважения к ее инженерному поисхождению и для единообразия, а чтобы отразить реальное разноголосие в научном языке. Открою секрет: слово «системология», давно присутствуя в статьях, диссертациях и названиях книгах, отсутствует в энциклопедиях и словарях (кроме орфографического). Имеются в энциклопедиях родственные термины: «теория систем», «системотехника», «системный анализ», «системный подход», которые означают нечто родственное, но описанное в слишком  расплывчатых выражениях. Сходная ситуация в англоязычной науке, где в ходу названия «systems science», «systems analysis», «systems theory», «systems engineering», «systemics».

У этой ситуации, расплывчатой и многозначной, есть уважительные причины. Смотреть на явление системно – правильный совет в любой науке, но еще более правильный совет – включать в систему лишь совершенно необходимые элементы, или, словами Эйнштейна, максимально упрощая, но не переупрощая. Такой совет, однако, легче дать, чем исполнить – понять, что составляет суть данной системы. К системному взгляду приходили в разных естественных, инженерных и социальных областях и с собой приносили разные представления о типовой системе. Живой организм, машина, передача и прием сообщений, жизнь семьи, города или страны в целом – слишком разные типы систем, чтобы привести их к единому общему знаменателю в виде точно описанной модели и ее количественной теории. Поэтому типы систем, которые допускают и достаточно общее и достаточно конструктивное описание, заслуживают особое внимание. Как назвать конструктивную наследницу кибернетики, не столь важно, как понятийный и математический аппарат теории. Вряд ли кто упрекнет Ньютона за то, что он физику называл натуральной философией. В таком деле последнее слово всегда за демократическим волеизъявлением живого как жизнь языка. Если за четверть века русский язык не принял название «системология», значит, нужно другое. По конструктивному смыслу подходит «теория потенциальной эффективности». Если же стремиться к однословности, можно импортировать название «системика» или ввести новое — «инженерика». Напомню, что слово «инженер» происходит от латинского слова, означающего «изобретательность, искусность». Инженер на основе научных знаний о природе конструирует нечто полезное для людей. А инженерика — научный анализ самой инженерной деятельности и пределов ее эффективности.

Это походило бы на милые сердцу названия физики и математики и напоминало бы попытку молодого Ландау ввести новое название для своей профессии «ТЕОРЕТИКА», пояснив, что «слово «теоретическая физика» неудачно, так как сюда относятся и всякие другие «теоретические» науки, например теоретическая химия, астрономия»…

Тут, чтобы не превышать свои полномочия биографа науки, лучше я попрошу Б.С. Флейшмана рассказать, как он пришел к своему пониманию потенциальной эффективности и как ему в этом помог его и опыт работы в теориях криптографии, информации, надежности и живучести, а также в практике применений всех этих теорий от противоракетной обороны до экологии.

 

 

 Беседа о науках и жизни

 

В предыдущем номере  Г.Горелик в статье «О разных науках и жизни» отыскал долю правды в шутливой классификации наук, предложенной физиком Львом Ландау и разделяющей науки на  естественные, нееестественные и сверхъестественные. Неестественные, или искусственные, науки унаследовали свою область знаний и умений от того, что было в середине 20 века громко названо Кибернетикой с амбициями связать жизнь и машины, постигнуть тайны мышления… и, в результате,  сделать людей богатыми, здоровыми и счастливыми. Не все, о чем мечталось в 50-е годы, удалось осуществить.  Изысканное название «Кибернетика» уступило место буднично звучащей «информатике». И пока машины не научились мыслить,  пришлось это делать людям науки , один из которых — Бенцион Семенович Флейшман — ответил на вопросы нашего специального научного корреспондента.

 

 

Из музыки в криптографию

 

И.Н.: Как начинался Ваш путь в науку?

Б.С.: 1941-1942 годы, первый курс физмата Саратовского университета. Позади — Москва, где я родился и окончил школу. Учреждение, в котором работал отец, вместе с семьями сотрудников эвакуировали в самом начале войны — на пароходе по матушке по Волге. У меня плеврит, «белый билет» и чувство без-вины-виноватого, — мои ровесники ушли на фронт… Ушла и ровесница Р., оставив в сердце занозу…  Чувство вины осталось до сих пор.

И.Н.: Итак, физмат. Что же влекло больше: «физ» или «мат»?

Б.С.: Сначала я понял, что не для меня — физика, химия, астрономия. Осталась математика. Закончив первый курс, вернулся в Москву, уже понимая, что мне нужно на мехмат. Но вернулся я в Москву без пропуска, т.е.нелегально, и оказался в клубке событий: авиационный техникум, военный завод, преподавание физики в ремесленном училище… В 1943-м, однако, удалось выбраться из этого клубка и продолжить учебу на мехмате МГУ.

И.Н.: Но математика – большая, как вы нашли свое место?

Б.С.: Помогла музыка. До войны я окончил музыкальную школу. К совершеннолетию впитал почти всю классическую музыку сначала через наушники детекторного приемника, а затем через громкоговоритель радиотрансляции. Сочинял и сам. Вернувшись в Москву, с новой силой потянулся к музыке. Ходил в консерваторию, слушал, читал и думал о том, что отличает одного композитора от другого, нельзя ли особенность стиля композитора охарактеризовать в каких-то точных понятиях. Стал изучать теории музыки и придумал собственную. Пришел к выводу, что разнообразие мелодий слишком велико, а вот гармонии аккомпанемента, смена тональностей, указывают на некие закономерности. Стиль музыки я связал со средним отклонением в последовательности гармоний. Такая модель требовала вероятностной формализации. Что и привело меня на кафедру теории вероятностей. Кафедру возглавлял Андрей Николаевич Колмогоров. К нему-то я и направился с надеждой, что он согласится руководить моей дипломной работой «Гармоническая теория музыки».

Но пролистав мою рукопись, Колмогоров предложил мне в качестве дипломной работы обобщить теорию ветвящихся случайных процессов на непрерывный случай. Название темы «О некоторых специальных случаях решения уравнения Смолуховского» было зашифровано, как «Корреляция в задачах на размножение», чтобы не раскрыть пригодность теории к размножению нейтронов в ядерной физике, хотя направление и в самом деле началось в биологии. Музыкальное мое детище я отложил «в долгий ящик», где оно и пребывает по сей день. А царицей моей души — с тех пор и на всю жизнь – стала теория вероятностей.

Я был одним из первых дипломников страны в теории вероятностей. Были еще двое. Один – гений, Коля Дмитриев, другой – Прохиндей. А я грешный — некий промежуточный вариант. Колю к Колмогорову привело математическое призвание, Прохиндея – желание попасть в аспирантуру, а меня стремление «поверить гармонию алгеброй».

В 1947-м мы все трое защитили дипломные работы. Прохиндей, знамо дело, попал в аспирантуру (и, насколько мне известно, ничем науку не обогатил). Колю Дмитриева взяли на Объект (он же Арзамас-16, а ныне Саров), описанный в воспоминаниях Сахарова, и там же он рассказал о трагической судьбе гениального Коли. Меня же «распределили» на работу в воинскую часть номер такой-то, где занимались криптографией. Тем, кто не знает советского смысла слова «распределение», поясню, что уклонение от оного было уголовно наказуемо.

И.Н.: Выходит, пятый пункт не помешал такому Вашему гос-не-безопасному распределению?

Б.С.: В 47-м не помешал, но то был, вероятно, последний такой год. Семь лет спустя, думаю, тот же пункт помог выставить меня из рядов криптографов и полтора года не пускать ни в какие другие ряды.

В любом случае я должен сказать двойное спасибо компетентным органам: и за то, что они меня взяли и за то, что выставили. Семь лет я работал не за страх и не за совесть, а за интерес и с большим увлечением. Решая интересные задачи, получил важные результаты. Не зря же зам. министра генерал Свинелупов отметил их благодарностью в приказе. И было бы чистым свинством не поблагодарить неизвестных мне генералов или полковников за то, что они выставили меня из их конторы. Задачу криптографии я в общем исчерпал, а приобретенные при этом знания-умения очень пригодились в дальнейшем. И даже полтора безработных года принесли пользу – помогли избавиться от некоторых иллюзий.

Когда, наконец, в 1955 меня приняли в Институт радиотехники и электроники АН СССР, оказалось, что я хорошо подготовлен к коренной задаче теории информации — обнаружение и различение сигналов на фоне шумов. Много позже я узнал, что тот же путь от проблемы криптоустойчивости к проблеме помехоустойчивости прошли создатели теории информации Владимир Александрович Котельников и Клод Шеннон.

И.Н.: А теория информации – это что, «физ» или «мат»?

Б.С.: Ни то, ни другое. Это — инженерная наука. Кратко говоря, физика изучает то, что есть в природе; математика – то, что можно придумать, а инженерная наука – то, что можно сделать, осуществить. Не случайно, что Котельников и Шеннон – инженеры.

Можно, правда, сказать, что теория информации и другие родственные инженерные науки — теория надежности и теория управляемости — должны учитывать физические ограничения. Ведь осуществлять инженерные системы надо в материальном мире, подвластном физическим законам, которые ограничивают возможности инженера. Математика же дает точный язык и возможность охарактеризовать всю совокупность осуществимых решений. И всё же сама общая «инженерно-вероятностная теория», то есть инженерная наука, использующая вероятностный язык, или системология, ограничивает возможности инженера более жестко, чем физика. Например, системология может указать на невозможность, некоторых физически вроде бы осмысленных утверждений.

 

Новая хитрая инженерия

 

И.Н.: Когда же осознали эту новую хитрую инженерию?

Б.С.: Вовсе не сразу. Не претендуя на полную объективность, скажу, как это представляется мне.

Начиналось все в 1940-е годы с конкретных задач. Котельников в 1946 году в работе «Теория потенциальной помехоустойчивости» (рассекреченной и опубликованной лишь в 1956) установил пределы различения сигналов на фоне шумов. Другой великий инженер 20-го века американец Шеннон решил ту же задачу независимо и в более общем случае в работе «Математическая теория связи», рассекреченной и опубликованной в 1948. Примерно тогда же выдающийся математик Джон фон Нейман разработал теорию игр, на основе которой были установлены пределы управляемости систем любой физической природы. И наконец, врач и биолог Уильям Эшби установил независимость законов системологии от законов физики и заложил основы того, что тогда называлось «кибернетика», в книге «Введение в кибернетику», изданной в 1956-м и переведенной у нас в 1959-м.

Вот эти четверо — Эшби, Котельников, Шеннон и фон Нейман – и были отцами-основателями системологии, хотя сами этого слова не употребляли.

И.Н.: По времени первым был все-таки фон Нейман, — его книга «Теория игр и экономического поведения» вышла в 1944 году. Если Вы его отодвинули за то, что он математик, а не инженер, то чистым математиком он не был —  интересовался физикой и стал пионером компьютерной инженерии.

Ну а как же Норберт Винер, самый знаменитый кибернетик всех времен и народов? Неужели Вы его разжаловали за то, что он свою книгу назвал «Я — математик»?

Б.С.: Да, пожалуй, есть у меня пунктик против «чистых математиков». Натерпелся от чисто-математического высокомерия. Один мой родственник как-то воскликнул: «О чем с ней можно разговаривать!? Она даже селёдочки почистить не умеет!!» Так и чистые математики, бывает, недоумевают: «О чем с ним можно разговаривать!? Он даже не знает, чем банахово пространство отличается от гильбертова?!!» А я, если бы стал писать автобиографию, назвал бы ее: «Я – не математик». Внутри-математические проблемы меня не волнуют. Гораздо интереснее проблемы практические, для решения которых необходимы новые математические методы. Так я и пришел к теории потенциальной эффективности целенаправленных систем. Короче говоря, к системологии.

Конечно, не все математики одинаковы. Мой учитель – Андрей Николаевич Колмогоров, человек высочайшей математической культуры, первым у нас заметил Шеннона и Эшби, пропагандировал их идеи, написал предисловия к переводам их книг. Несмотря на их простецкий или недостаточный математический язык, он увидел глубокий смысл и масштабность поставленных ими задач, открывающий простор и для математиков.

А за математиком Винером, кроме когда-то мощно раскрученного брэнда «кибернетика», я лично (как, думаю, и Колмогоров) готов признать лишь ту заслугу, что он отстаивал самостоятельность новой науки, ее несводимость к физике. То есть он противостоял мифу «физикализма». Но зато породил миф «кибернетизма» — о всемогуществе компьютеров.

И.Н.: Значит, Вам, строя системологию, приходилось сражаться на два фронта: и против «физикализма» и против «кибернетизма»? И, вероятно, доставалось с двух сторон? Как же Вы сражались против «кибернетизма» ?

Б.С.: С помощью физики. В 1962 году Ганс Бремерман открыл предел быстродействия любой системы переработки информации — искусственной или  природной. Предел Бремермана, или максимальное число операций, которое может произвести в секунду один грамм как угодно организованного вещества, это 10⁴⁷. Число большое, но не слишком. Например, всех возможных шахматных партий несравненно больше — 10¹²⁰ , и, значит, даже наилучшему возможному компьютеру с массой, равной массе Земли, чтобы обдумать один ход перебором всех возможных партий, не хватило бы тех миллиардов лет, что, по данным астрономии, существует Вселенная. Говорить о большем быстродействии столь же бессмысленно, как о скорости тела больше скорости света. И то и другое не осуществимо.

 

Теория осуществимости

 

И.Н.: Из чего же Бремерман «сделал» число 10⁴⁷?

Б.С.: Из фундаментальных законов физики: самого известного E = Mc² и самого таинственного DEDt > h — соотношения неопределенностей.

И.Н.: Значит, только из скорости света c и из постоянной Планка h ? А где же гравитационная константа G, столь же универсальная, как c и h ? Похоже, Ваш Бремерман не знал о планковских cGh—величинах, ограничивающих применимость нынешней теоретической физики вплоть до создания  теории квантовой гравитации. *

*См.  c • G • h = ? 70 лет — решения нет. И не будет?// Знание – Сила, 2005, № 11

Одна из таких величин, планковское время (hG/c⁵)^1/2= 10^-43 сек – наименьшая продолжительность времени, о которой можно говорить, не зная теории квантовой гравитации. Если такова минимальная продолжительность одной операции, то максимальное число операций в секунду – обратная величина 10⁴³ , и это абсолютный предел быстродействия, а не удельный – на один грам.

Но, тот или другой, это — физический предел. А Ваша системология, как Вы говорите, от физики не зависит. Как же так? А если бы такого предела вообще бы не было? Что бы тогда стало с Вашей наукой?

Б.С.: Не скрою, мне нравится, что физика ограничивает математическое описание реальности. Но и без этого, системология вполне работоспособна. В ней для каждой проблемы и для проектов ее решения можно найти предел осуществимости, основанный на природе самой проблемы. Для данного проекта надо рассчитать эффективность, как вероятность добыть — “выиграть” — некий ресурс V, израсходовав какой-то другой ресурс U.  Цель – наиболее выгодный (U, V)-обмен. Ресурсы могут быть разные: время, деньги, энергия, число распознанных сообщений. Расходный ресурс обычно стараются экономить, добиваясь разумной вероятности достижения цели. Разумная вероятность, она же — осуществимость, вовсе не должна быть равна единице.

Вспомним знаменитых трех поросят. Ниф-Ниф истратил мало ресурсов, но и очень малой оказалась вероятность безопасно прожить ему в своем доме хотя бы час. А если бы Наф-Наф поставил цель обеспечить противоволчью безопасность на протяжении десяти поросячьих жизней или захотел бы, чтобы его дом выдержал падение астероида, то никаких ресурсов ему не хватило бы и не хватило бы своей поросячей жизни, чтобы завершить строительство. Волк-то, в поросятах зная толк, вовсе не обязан ждать конца строительства, что сказалось бы и на продолжительности поросячей жизни.

Важно понимать, что ставя перед собой разумную цель, Наф-Наф должен прежде осмыслить, какую вероятность безопасности он будет считать разумной. Она не может быть равна единице (т.е. абсолютная безопасность), тогда задача станет неразрешимой. Ее следует сопоставить с вероятностями стихийных бедствий, вроде Тунгусского метеорита. Такого рода осмысление –  исходная посылка для теории осуществимости. В задаче противоракетной обороны установочная вероятность — установление разумного порога безопасности  — важная задача.

И.Н.: Теперь ясно, что умный Наф-Наф был эффективным менеджером-системологом, коль так разумно оценил риски и построил себе разумно безопасный дом за разумное время. Но что Вам особенно дорого в этой науке? Расскажите о результатах — о самом новом, о самом общем или о самом неожиданном… Если, конечно, это можно объяснить на пальцах.

Б.С.: Давайте, рискну. Спасибо, что не просите обойтись тремя пальцами, и особое спасибо за слово «риск», поскольку важную часть системологии называют «Анализ риска», а главный риск —  это вероятность гибели системы.

В экологии есть задача уменьшить риск, когда действуют сразу несколько зловредных и благотворных факторов. Как, например, обеспечить чистый воздух в цехе с вредным производством: усилить вентиляцию или перейти к более чистым технологиям? Лучше, конечно, и то и другое, но реальному директору надо знать эффекты от вложений в первое и второе, чтобы выбрать наилучшую комбинацию. До того, как системология взялась за такие задачи, пользовались кустарными, «с потолка взятыми» способами. А наука помогла выяснить, что нужно знать о зловредных факторах помимо знаменитых ПДК — предельно допустимых концентраций, чтобы решить задачу на уровне не хуже Наф-Нафа. Оказалось, что нужно знать еще зловредности малых концентраций. И оказалось: чем больше факторов, тем больше потенциальный выигрыш в эффективности. А в экологии, как известно, экономят не просто какие-то ресурсы, а жизни людей.

И.Н.: И что же люди ?

Б.С.: Ждут, что кто-нибудь внедрит эту науку в жизнь.

И.Н.: А вы ?

Б.С.: А я действую в обратном направлении — внедряю жизнь в науку, считая, что каждый должен делать то, что у него лучше получается…

И.Н.: А что же у вас в системологии лучше всего получилось ?

Б.С.: Насчет «лучше всего» не знаю. А веселее всего, пожалуй, моя формула бессмертия. По крайней мере, проще других. Говоря об анализе зловредностей, я воздержался от точных формулировок и тем более доказательств – у меня бы пальцев не хватило объяснять. Рецепт же бессмертия проще.

 

Формула бессмертия

 

Б.С.: Возьмем простейшую модель «живой» системы, состоящей из одинаковых элементов – «клеток». Число клеток N =N(Т) может меняться ежеминутно. Каждая клетка может погибнуть с некоторой вероятностью р. И раз в минуту система может пополняться любым количеством новых элементов. Считается, что система жива, если в ней есть хотя бы одна живая клетка. Ясно, что чем больше новых клеток система приобретет в данный момент, тем больше вероятность дожить ей до следующего обновления. А бессмертной назовем такую систему, у которой вероятность дожить до любого — сколь угодно большого — момента времени больше контрольной величины P₀, сколь угодно близкой к 1 (скажем, 0,999).

Спрашивается, в каком минимальном темпе система должна пополнять количество своих элементов, чтобы быть бессмертной?

В 1966 году я получил ответ: минимальный темп роста числа элементов N(Т) должен быть логарифмическим , т.е. N(Т )= С  log Т , где коэффициент С  зависит от вероятностей р и Р₀. Доказательство, замечу, не сложнее бинома Ньютона. И самое простое следствие: система с ограниченным числом элементов  смертна.

И.Н.: Выходит, если человечество останется на одной планете, оно обречено?

Б.С: Только если будет строго соответствовать моей модели, то есть будет лишь увеличивать число своих «элементов», а не уменьшать их смертность. И, стало быть, остановит развитие науки и прекратит издавать научно-популярные журналы. Потому что знание – главная сила в уменьшении смертности.

А если всерьез, то эта модель поясняет качественное отличие устойчивости живого и неживого. Консервативную прочность неживой системы обеспечивают сильные связи между ее элементами. А динамическую надежность живой системы обеспечивает сохранение ее структуры при непрестанной замене ее элементов.

Если же говорить о логарифмическом залоге бессмертия, то шансов на ее прямое подтверждение нет, поскольку во всякой реальной системе — конечное число элементов и реальное время наблюдений тоже конечно. Однако косвенный довод имеется: логарифмический рост замечен на первой – эмбриональной — стадии формирования организма. Это — заявка, если не на бессмертие, то на долгую жизнь: у эмбриона — вся жизнь впереди.

И.Н.: Значит, Ваша модель упрощает реальность, но не переупрощает, раз хоть что-то объясняет. Эйнштейн советовал все делать максимально просто, но не проще этого. Идеальный пример из школьной физики – так называемый идеальный газ. Школьные законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака действуют именно для идеального газа, то есть и для водорода, и для кислорода и для любого другого реального газа, если только он достаточно разряжен. А особенности водорода или кислорода проявляются, лишь когда газ изрядно сжат.

Б.С.: Системология начиналась с задач, в которых изучалось какое-то одно из трех основных качеств системы: надежность, информированность и действенность. Соответственно, три источника системологии – теория надежности, теория информации и теория игр.

И.Н.: Пример из теории надежности – ваш логарифмический рецепт бессмертия.  Теорию информации захочет знать всякий беседующий средь шумного бала или по мобильнику в поезде метро.  А что такое действенность? И почему ее теорию называют так «игриво»?

 

Что наша жизнь? Игра

 

Б.С.:  Во всякой игре – как и в жизни – субъект ищет наилучший ход в неопределенных условиях, зависящих не только от самого субъекта. Он может управлять лишь своими действиями и хочет это делать с наибольшей эффективностью. Этим и занимается теория игр, изучающая разные игровые модели, начиная с самых простых.

И.Н.: И какая же самая простая?

Б.С.: В которой два игрока, и у каждого – по два варианта хода. Наглядная версия — одномерный супер-мини-футбол. Один игрок заведует воротами, закрывая их или открывая, а другой — мячом, ударяя по нему или нет, и каждый ход оба делают одновременно. . Мяч после удара всегда попадает в ворота, если только они открыты. Условимся, что играют на пряники. И пусть, если мяч остается в покое, то вратарь при открытых воротах получает 8 пряников, а при закрытых — отдает 2. Если мяч полетел в открытые ворота, то вратарь отдает 2 пряника, а если в закрытые, получает 3.

Вопрос: как должен действовать игрок, чтобы увеличить свой выигрыш?

И.Н.: Ничего не зная о противнике?

Б.С.: Ничего… А вот из вашего вопроса следует, что Вы ничего не знаете о теореме фон Неймана, с которой началась теория игр…

И.Н.: Неужели фон Нейман, кроме компьютера, изобрел еще и этот супер-мини-футбол?!

Б.С.: Это лишь для наглядности. А математическая суть игры – таблица 2 x 2, она же матрица ставок (количество пряников в выигрыше или, со знаком минус, в проигрыше):

|  8; -2 |
| -2;  3 |

Игра состоит в том, что первый игрок выбирает строку в этой матрице, второй игрок – столбец, а их пересечение дает результат игры для первого игрока (а с минусом для второго).

И.Н.: И как же теорема фон Неймана помогает играть?

Б.С.: Очень интересно помогает: она советует игроку выбирать ход, бросая жребий! Только жребий, вообще говоря, не простой равновероятный, скажем, с помощью монеты, а РАЗНОвероятный, в зависимости от матрицы игры (такой жребий можно сделать, например, с помощью набора игральных костей). Согласно теореме фон Неймана, игрок обеспечит себе наилучшую игру, если будет следовать соответствующему жребию.

И.Н.: Кажется, я понимаю, почему. Противник не сможет предугадать мой ход, если  я сам его не знаю, пока не брошу жребий.

Б.С.: Сбить с толку противника, конечно, надо, но важно сбить правильно. Ведь если ваш противник знает теорему фон Неймана, то, не обращая внимания на Ваши ходы, он тоже будет бросать правильный жребий – соответствующий матрице данной игры – и, соответственно, может ожидать наибольший выигрыш для себя. В нашем случае правильный жребий соответствует вероятности 1/3, а сделать его можно из игральной кости, если две ее грани зачернить, а остальные четыре забелить.

И.Н.: Всё это интересно, но как эти игры могут пригодиться в жизни?

Б.С.: Смотря, как понимать «пригодиться». По меньшей мере, наша супер-мини-игра проясняет роль неопределенности в жизни первого игрока, которого назовем Субъектом. Второго игрока можно понимать как внешнюю Среду, не зависящую от Субъекта, — Среду, которая может быть в одном из двух состояний, т.е. моделируется внешняя мини-неопределенность. Вникая в устройство жизни, Субъект может выявить — рассчитать — матрицу своей жизненной игры и на основе этой матрицы действовать наилучшим образом, но его наилучшее поведение, оказывается, непременно содержит элемент случайности, точнее свободного выбора. Здесь «свободный» не означает «совершенно произвольный» — выбор совершает игральная кость, грани которой размечены вполне определенным – вычисленным — образом.

Итак, планирование – сознательное или инстинктивное – может влиять на действия Субъекта, делая их более эффективными, хотя и не определяют их однозначно.

И поскольку, как доказал фон Нейман, свободный выбор – это наилучшая, оптимальная, стратегия в неопределенном мире, то и в устройстве жизни эта стратегия должна быть использована. Что или Кто такую оптимальность гарантирует – вопрос отдельный: Природа ли с ее естественным отбором или Всевышний, который с Его высоты всегда знал теорему фон Неймана. Так или иначе, живой организм, постоянно имеющий дело с неопределенностями внешней Среды, использует наилучшую возможную стратегию: сознательный или инстинктивный расчет матрицы игры и свободный выбор в определении следующего шага на жизненном пути.

И.Н.: Выходит, действительно, вся жизнь –игра. И это ясно, как 2 х 2=4, — ведь в Вашей матрице игры именно столько чисел.

Б.С.: Их может быть и 3 х 3=9, и 100 х 100 = 10000, если учесть больше неопределенностей, но если вероятностное поведение нужно уже в простейшей игре, значит, оно нужно всегда и везде – по крайней мере в системологии. Правда в системологии работает модель много-шаговой игры, — и даже очень-много-шаговой игры, когда на каждом шаге проводится одна и та же фон-Неймановская игра и разыгрывается большая по сравнению с ее ставками величина ресурса – целый ящик пряников. Тогда оказывается, что наибольшая вероятность выиграть весь ящик требует оптимальной стратегии на каждом шаге. Такова роль теории игр в системологии.

 

Теория маловероятностей

 

И.Н.:  Вот Вы еще раз произнесли заветное слово, а мне, признаюсь, все еще непонятно родство терминов «системология» и «кибернетика». Нелады просвечивают уже в словах А.Н.Колмогорова: «поздно спорить о степени удачи Винера, когда он  выбрал для новой науки название “кибернетика”». Оспаривали и винеровское определение кибернетики — «управление и связь в животном и машине». Я вычитал, что Первый международный конгресс по кибернетике объявил ее не наукой, а «искусством эффективного действия». Это мне напомнило Ваше название «теория потенциальной эффективности» и навело на новое слово науки — «искусноведение».

Сам же Колмогоров, похоже, видел не какую-то единую науку-теорию, а научное направление, изучающее системы «любой природы, способные воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать её для управления и регулирования». Он же увидел пробел между математикой, естественными и социальными науками, где это направление должно было занять свое место, и увидел со своей вероятностной колокольни. По его мнению, теория вероятностей – это не просто раздел математики, а исследование реальных вероятностных связей между явлениями, с привлечением таких понятий, как информация, связь, игра и т.п.

Как из вашего просвещенного далека выглядит это разноголосие?

 

“В рамках чистой математики теория вероятностей воспринимается как частная глава теории меры или теории булевских алгебр, но действительное ее значение этим очень мало разъясняется.   На самом деле теория вероятностей занимает видное положение как наука о реальных стохастических (вероятностных) связях между явлениями. По-видимому, настало время между конкретными естественными и социальными науками, классифицируемыми по отдельным кругам реальных явлений (механических, химических, биологических, экономических и т.п.), и математикой найти место для наук, имеющих дело с такими категориями, как вероятность (в реальном понимании этого слова), причинность, информация, связь, игра, стратегия и т.п., применимыми в весьма различных предметных областях, но не обладающими отвлеченностью собственно чисто математических понятий”. А.Н.Колмогоров.  Тезисы о кибернетике,  20 января 1957 г.

 

Б.С.: Дело не в названии теории, а в ее сущности и областях приложения. Смешно читать, что кибернетика занимается системами с отрицательной обратной связью. Самая известная, хоть и не знаменитая, система такого рода – сливной бачок, но если в нем обратная связь нарушится, надо звать не кибернетика, а сантехника, иначе — наводнение.

С самого начала было ясно, что главный язык дает теория вероятности, но это маловато для  самоопределения новой науки. Теория вероятности давно служит физике.

И.Н.: Если я вас правильно понял, в научном направлении, урожденном Кибернетикой, главное — участие субъекта и его способности выбора. Три основные модели —  надежность, информированность и действенность — Вы объединили понятием «эффективность», однако сами модели выглядят столь разными, что спрашивается,  а можно ли их впрячь в одну телегу? Вот физика когда-то соединила столь разные явления, как свет фонарика и стрелку компаса, но объединила на «законном основании» — на уровне общих законов электродинамики. А в вашей теории потенциальной эффективности есть какая-нибудь общность?

Б.С.: Есть. Во-первых, есть концептуальная общность, связывающая три основные компоненты в поведении субъекта, если наблюдать за ним достаточно долго. Он должен заботиться о надежном самосохранении, для чего ему надо получить информацию о своем окружении и управлять своими действиями, добывая ресурсы для своего самосохранения.  При этом общее активное самосохранение субъекта определится его надежностью, информированностью и действенностью.

Во-вторых, характер этой общности связан с вероятностной природой моделей. Теория вероятностией давно и успешно работает в физике, но там в основном работают малые отклонения от средней величины и наиболее вероятные значения.  А в теории потенциальной эффективности основную роль играют именно большие — маловероятные —  отклонения. Простейший пример из теории информации – крайне малая вероятность осмысленных текстов. Скажем фраза «О сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух» состоит из 53 букв. Осмысленных фраз такой длины ~ 10²⁰, а на каждую осмысленную фразу приходится ~ 10⁵⁰ абракадабр.

И.Н.: Итак,  в естествознании нужна теория  вероятностей,  в искусноведении — теория маловероятностей. Остается понять роль «теории невероятностей», как искусства обращения с единичными событиями. Эта роль несомненна в истории взаимоотношений религиозного и научного мышления. А возможно, она существенна и в области знаний между историей и физикой, т.е. в биологии. По поводу проблемы возникновения жизни недавно было сказано новое слово. Его произнес Евгений Львович Фейнберг — физик, философ и атеист.  Он высказал гипотезу о единичности, уникальности хорошо известного нам дерева жизни, на котором выросли все известные науке субъекты.

Вам, полагаю,  это интересно не только научно, но и лично. Ведь Вы мне рассказывали, как  Е.Л.Фейнберг помог публикации Вашей монографии «Основы системологии».

Б.С.: Да, очень интересно! Физик и атеист о единичности жизни?!

Книга вышла в 1982 году в издательстве  «Радио и связь», в котором выходили и предыдущие мои книги. Но относительно «Системологии»  издательство сомневалось, не рассердятся ли физики на претензии новой науки. И вот в один прекрасный мне сказали, что все в порядке: рукопись посмотрел физик, член-корреспондент Фейнберг и одобрил, — по крайней мере, не увидел криминала. Жалею, что  по существу не был с ним знаком.

И.Н.: Думаю, есть основания жалеть, поскольку сам был с ним знаком довольно близко. Я догадываюсь, как физик Фейнберг попал тогда в издательство «Радио и связь».  Там, в 1981 году, вышла его книга «Кибернетика, логика, искусство». Он мне объяснял, что слово «кибернетика» в названии на самом деле означало «наука». Название нового издания уже отражает главную тему: «Интуиция и логика в искусстве и науке».   Вам крупно повезло, что издательство обратилось за отзывом именно к нему: других физиков с такой открытостью и глубиной мышления попросту не было.

А мне повезло общаться с ним около 15 лет, и этим везением мне хотелось бы поделиться с другими, рассказав о двух великих, на мой взгляд,  гуманитарно-научных идеях Евгения Львовича Фейнберга: о роли интуиции в науке и о возможной уникальности жизни.