Книга рассчитана на широкие круги Спецяист различных непраерений науки и техники
| Вид материала | Книга |
- Книга рассчитана на широкие круги читателей, в том числе не имеющих специальных знаний, 5154.02kb.
- Книга рассчитана на широкие круги читателей, в том числе не имеющих специальных знаний, 1265.87kb.
- Документ: информационный анализ, 3387.16kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 07. 00. 10 «История науки, 161.88kb.
- По Западному Кавказу, 1111.87kb.
- Регламентация внутренних требований, рационализация процессов и операций. Гарантии, 117.3kb.
- Рассказ о бабакутах, 2289.41kb.
- Рабочей программы учебной дисциплины история дизайна, науки и техники Уровень основной, 64.81kb.
- Общие проблемы истории науки и техники. Ответы, 896.44kb.
- Криминалистическая кибернетика, 518.35kb.
1 дi (4! — величина энергии, ра,.’iдуемой на получение количества 1* ноiпи информации. Под новой информац’.’ей, которую КЦ использует для н уществления своей креативной функции, следует понимать либо снятие I !(Ч)П ределенности (Шеннон), либо отражение разнообразия окружающего мира (Эшби).
Обращаясь к негэнтропийному принципу информации Бриллюэна, нерудно убедиться, что параметр т имее—физический смысл “температуры” и’емы социум—среда. В самом деле, этот параметр характеризует в пер- ную очередь структурное совершенство социума, от которого зависит .ргетическая цена новой информации или негэнтропии. Запишем этот iiрiiметр в безразмерной форме:
т 1 Ы4’
= . —, (3)
ео (4/
— время удвоения накопленной информации («10—20 лет). для земпи цивилизации, например, е -.. З. 10 дж/ (бит год), т 1,5. дж/бит.
I Iараметры т, е и. 9 характеризуют эффективность цивилизации. С их мощью основное свойство эволюции КЦ можно сформулировать в след’ующем виде: основная целевая функция КЦ состоит в предотвращении
и жения ее эффективности, т.е.
(4)
для построения моделей эволюции КЦ этот принцип гомеостатичности ИМI(’Т фундаментальное значение. Целенаправленная деятел ьность разумной пл ни в любой из возможных ее форм состоит, в конечном счете, в локальМ снижении энтропии, в нарушении симметрии в природе и в создании ныХ уровней разнообразия. Разумная жизнь осуществляет эту свою
122
123
--
функцию, Опираясь на мощность информационного поля, которым она овладела и потенциал которого она стремится непрерывно наращивать, одна ко делает она это в условиях действия второго закона термодинамики,
Отсюда следует второй фундаментальный принцип эволюции КЦ — принцип дифференциации: эта эволюция неизбежно сопровождается последовательной дифференциацией и усложнением внутренней структуры КЦ. Кц — принципиально динамическая и в процессе своей эволюции все более усложняющаяся система.
Сформулированные фундаментальные принципы должны быть положены в основу всех моделей эволюции КЦ. При построении частных моделей эволюции их можно условно подразделить на детерминированные и стохастические. В тех случаях, когда модель может базироваться на достаточно полном объеме фундаментальных научных представлений, она будет носить в целом детерминированный характер. Простой -показатель полноты исходных научных представлений — это возможность построения на их основе технологи чески х процессов переработки информации, энергии и материальных ресурсов в интересах цивилизации. Именно с помощью совокупности таких технологических процессов КЦ и осуществляет свою основную целевую функцию. Будем поэтому называть модели эволюции КЦ, основанные на таком подходе, технологическими.
Другую группу частных моделей эволюции образуют модели, в основу которых положены те или иные научные гипотезы, не получившие пока прямого подтверждения - Будем называть такие модели стохастически ми. Совокупность частных детермини рованных и стохасти чески х моделей эволюции КЦ позволяет дать взаимно дополнительное описание процесса эволюции в целом в терминах многозначной логики. Поскольку такое описание обладает полнотой, совокупность частных моделей можно рассматривать как единую универсальную модель эволюции КЦ.
При построении технологических моделей удобно использовать методы аналити ческого моделирования. Рассмотрим в качестве конкретного варианта таких моделей модель технологической эволюции, основанную на использовании метода фазового пространства [3]. В основе этого метода лежит вполне реалистическое предположение, что существует множество качественно различающихся между собой состояний КЦ, совокупность которых можно рассматривать как многомерное фазовое пространство. Эволюцию КЦ в этом приближении можно описать с помощьЮ фазовых траекторий в пространстве иерархических состояний.
Вводя в качестве динамических переменных критерии развития системы 8, а в качестве параметра — уровни развития ‘ , образующие иерархическую последовател ьность, запишем систему дифференциальных урав нений
= Р [$i(’, )1, -
8’() =$, 1=1,2,..., (5)
где / — число частных критериев развития.
Учитывая, что для динамических систем характерны экспоненциальные законы роста, конкретизируем вид функции Е (3’) следующим образом:
= б(Злiах 5), (б)
$,(‚)=ехр(’2 —1), (7)
где инкреМент
б=((Ё,5,,И//и/0,...), 1=1,2,3,
энергия, получаемая планетой от собственной звезды, Для упрощения iтиза ограничим число определяющих критериев тремя, охарактеризовав т помощью источники энергии, используемые КЦ (критерий 8), систеобработки информации и управления ($2) и самоорганизацию разумтетИ жизни (3) .Число уровней’, каждый из которых соответствует более тi,токой ступени развития, ограничим четырьмя.
[1 ри построении иерархи ческого пространства уровней техноэвол юции
Ц были использованы следующие требования:
повышение устойчивости системы и расширение границ гомеостазиса ча переходе на каждый следующий уровень;
снижение доли мигрирующей энергии и уровня возможных отрицачтт,оых воздействий на среду;
повышение степени когерентности основных технологи чески х про1’ сов.
целях повышения достоверности прогноза использован также квази1 одинамический принцип построения фазового пространства: выход на итнень 1 по критерию 5, обеспечивается реализацией В1 событий — ii срнативных технологических процессов. Если даже вероятность реалищии каждого А, процесса Р/( ‘ 1, то при л 1 полная вероятность i’.таточно высока:
/ - Р 1. (8)
/=1
Рассмотрим пример фазового пространства эволюции КЦ, построенного
сформулированных принципах [3], представленный в таблице. Первый, ii ч,шьный уровень развития при мерно соответствует состоянию земной iинилизации на рубеже космической эры. Поясним использование услотттi (8) : вероятность широкого промышленного внедрения ядерной энер‘тики, например, близка к единице, поскольку эта задача может быть ттринципе решена с помощью большого числа ядерных и термоядерных «тiоров различного типа.
1 Хемибиознергетика, тнергопроизводственные и егропромышленные комплексьт, когерентная технологи я
4 Параэнергетика, репликации, геотехнология, эко,нергетика
Уров ни техноэвол юции
о
i Химические источники тое ргии
.“Ядерная и термоядерная тнергетика, индустриалиiация космоса, водородчая энергетика
Широкое использование Исследования по генетике, ЭВМ, отраслевьте Асу молекулярной биологии,
биохимии, биофизике, мецине, экологии
Глобальная С1стема обра- Ликвидация болезней, реше. ботки информации и управ- ние проблемы пищевых ре- ления, эвристическое про- сурсов, мобилизация ресурграммирование, искусст- сов головного мозга венный интеллект
Машинное конструирование экологического оптимума биосферы и ноосферы
Направленное управление генетическим кодом, симбиоз человек—машина, сохранение личности
Когерентные методы науч- Постсоциал ьная стади я ных исследований, машин- развития КЦ — нообвонт ные методы получения
новой информации
124
125
Решение уравнения (б) имеет вид логистической кривой, в частном случае 8юах 5
5(р) = (9)
(индекс “1” опущен). Совместное решение уравНений (7) и (9) дает для времени выхода КЦ на уровень развития / простое выражение
= (/21) (10)
динамические уравнения типа (б) используются в термодинамике нелинейных систем открытого типа для исследования вопросов устойчивости сложных самоорганизующихся систем [4]. !\нализ системы НелиНейных дифференциальных уравнений (б) позволяет исследовать область устойчивости решений в функции параметрических звисимостей инкремента 6.
В общем случае инкремент б является тензором, Запишем для его величины выражение
6=Пб,, /=1,2,...
i 1 З
61 =_;:__.., Я()= А 1о
62 = (1+И/(i/ИГо) б =52(i/82пiах 64 =(.,$2,5з)- (13)
3десьi () — годовое потребление Кц Невосполнимых природных ресурсов, А1 — часть этих ресурсов, расходуемая на поддержание гомеостазиса (материальное воспроизводство) , А — расходы на расширение границ гомеостазиса (“ научная экспансия”), А3 — все прочие расходы.
Условия типа (13) имеют физический смысл правил запрета на некоторые фазовые траектории. Первое из этих условий отражает вывод, полученНЫЙ в [5, 6] о том, что в Галактике практически отсутствуют автономные КЦ 11 и типа по классификации Н.С. Кардашева. Второе условие означает, что целенаправленный переход к высшим ступеням самоорганизации разумной жизни может стать реальностьк5 только при наличии максимально полной информации о последствиях такого перехода. Третье условие введено для учета социальных факторов техноэволюции.
Несмотря на грубо ориентировочный характер схемы, представленной в таблице, она позволяет сделать важные заключения об основных закономерностях техноэволюции. Ясно, во-первых, что главным, определяющи м направлением этого процесса должно быть интенсивное развитие, которое характеризуется в первую очередь качественными изменениями, периодическими глубокими перестройками и прогрессирующим усложнением структуры КЦ, а не количественным ростом таких показателей развития, как потребление энергии и материальных ресурсов. Этот вывод носит основополагающий характер и соответствует принципу гомеостатичности (4). Количественное его содержание можно понять более четко, если проанализировать фактическое состояние материальных ресурсов и соответствующих экологических ограничений на примере земной цивилизации [51.
Второй вывод касается оценки темпов и продолжительности прогнози126
мого периода техноэволюции. для земной цивилизации в современную I)Ху б — 510_2 лет - При сохранении таких темпов для перехода кЦ высшие уровни требуется около 300 лет. С учетом ограничений (13) ‘дние темпы техноэволюции должны быть, вероятно, меньше, но даже IрИ очень малых значениях инкремента (6 10 —10 лет) выход КЦ
высшие уровни эволюции потребует не более iо лет. Поэтому можно иiать, что в рамках рассматриваемой модели процесс технозволющiй (;ит взрывной характер и по космическим масштабам заканчивается ч iктически мгновенно.
[ретий вывод состоит в том, что конечные стадии техноэволюции КЦ, iiсей видимости, мало зависят от условий вблизи “точки старта”, те. от Iико-химических, биологических, социальных и других индивидуальных
КЦ на начальном этапе. По мере автономного развития разнообразие
Ц постепенно уменьшается и различные пути их эволюции сходятся на тОрой высшей унифицированной стадии развития ноосферы (см. [3]). для ответа на вопрос о возможных путях развития КЦ на следующей, юсттехНологическоЙ” стадии ее эволюции обратимся к анализу стохастиких моделей. Можно указать три типа таких моделей.
1. финалистские модели. В основе этих моделей лежит предположение, процесс эволюции принципиально неустойчив, неизбежен переход системii в состояние, в котором эффективность КЦ резко снижается или стреми ся к нулю.
Возмущения, прерывающие процесс эволюции КЦ, могут носить различII,IИ характер — космические катастрофы, энергетический или экологичевий кризис и тп. Устойчивость эволюции КЦ по отношению к возмущеI ИЮ А () произвольной природы можно проанализировать, обращаясь
iринципу гомеостатичности (4) . Следуя [7], запишем зависимость Э ) i* виде
(—)( ) А() (е(), ). (14)
Принимая в качестве естественного граничного условия
(-)=Э00 при А()0,
iii ‘ищем у равнение (14) в виде
= -)О () + А(). (15)
оложим
А() = Се- (16)
Неличины т1 = 11/3 и т2 = 11’у имеют физический смысл характерных ‚нмен возмущения исходного состояния системы КЦ—среда и релаксации iI.Iраметра О в невозмущенной системе, В адиабатическом приближении
- ‘у; т1 < т2 (17)
ншение уравнения (15) имеет вид
= -4-А (е). (18)
В этом случае система сохраняет устойчивость при движении вдоль соотiIсгвующей фазовой траектории.
Сделанный вывод вполне согласуется с теорией космической экологии
127
1=1
(11)
(12)
Ф. дайсона [8] В основу этой теории положена, в частности, аксиома адаптивности, согласно которой жизнь, имея достаточно времени, способна приспособиться к любым изменениям среды.
2. Модели метанаучной эволюции. Группа соответствующих моделей основана на гипотезе, что современная наука далека от завершения и что впереди нас ожидают новые фундаментальные открытия, которые поведут к регулярным перестройкам естествознания радикального характера (смена парадигм).
Простейшая из таких моделей — модель метанаучной технологии — основана на предположении, что = 4. Оценки по формулам типа (б) и (10) дают в этом случае для продолжительности процесса техноэволюции время
i— 1010 лет, что сопоставимо с возрастом Вселенной.
другая отличительная особенность эволюции КЦ в соответствии с моделями этой группы состоит в резком увеличении количества уровней в фазовом пространстве состояний КЦ. Согласно условию (4) , это ведет к возрастанию эффективности КЦ.
3. Гетерономная эволюция, или возникновение метацивилизации (МЦ) как следствие установления контактов между различными автономными цивилизациями. Основная гипотеза этой группы моделей состоит в том, что существуют области Вселенной, в которых достаточно велика плотность КЦ, имеющих естественное или искусственное происхождение.
Условие возникновения МЦ имеет простой вид
1, (19)
где т’ — характерное время обмена информацией между различными КЦ;
— инкремент автономной эволюции. При несоблюдении этого условия гетерономная эволюция неэффективна.
Выше при анализе следствий модели техноэволюции отмечалось, что в пределе этот процесс ведет к возникновению некоторого унифицированного состояния ноосферы. Возникающая при этом потенциальная опасность вырождения КЦ может быть снята именно на пути гетерономной эволюции, в процессе которой снова резко вырастает число возможных уровней в фазовом пространстве эволюции.
для анализа структурно-динами чески х закономерностей эволюции М Ц выберем в качестве критерия их эффективности относительное изменение и н к ре мен та
= ( б) ) / () , (20)
где б — средний инкремент гетероэволюции. Поскольку выигрыш в эффективности за счет объединени обусловлен разделением труда, а на поддержание связей необходимы дополнительные энергозатраты, то зависимость от числа iцивилизаций, образующих МЦ, можно в первом приближении аппроксимировать, например, квадратичной функцией [9]
= +аЛ/Ы(2 (21)
Коэффициенты а и Ь, входящие в это выражение, определяются совокупностью существующих условий и уровнем технологии. Оптимальное число КЦ, входящих в сообщество, равно
а/2Ь. (22)
Превышение этого числа ведет к кризисным ситуациям, при которых эффективность б резко снижается либо даже становится меньше нуля.
Количественно вероятную мощность МЦ можно оценить из следующих ображений. Если используется канал связи, характеризуемый скоростью 1,1< пространения электромагнитных сигналов, то при б -‘ 10 год и при
днем расстоянии между КЦ Я iо св. лет их среднее число составит
Л/—(с/ЬА)3’103. (23)
Кыгiолненный анализ дает представление о возможной стратегии МЦ н установлению связи с другими цивилизациями. Основной вывод состоит
ом, что хотя МЦ могут располагать необходимыми для решения этой дiчи энергетическими ресурсами, их активная деятельность в этом нар.Iнлении маловероятна.
овокупность рассмотренных частных моделей можно считать единой
-‘амоделью эволюции КЦ. В рамках этой метамодели логично поставить iiрОс: какова плотность вероятности Р распределения КЦ по различным хастическим моделям? Поскольку основная функция живого состоит издании новых уровней разнообразия, эту плотность вероятности можно iз’ать пропорциональной числу таких уровней. Сравнивая по этому приiiiку между собой все три группы стохастических моделей, нетрудно i’Диться, что
1’ ‘ Р2 Р1 Р1 1. (24)
I заключение отметим, что значение рассмотренного системного подхода дни исследований по проблеме 8ЕТI состоит в том, что он позволяет н иучать наиболее общие закономерности эволюции КЦ независимо от того,
iкова реальная мощность множества КЦ, включая тот предельный случай, инда наша цивилизация оказывается практически единственной. В этом iiучае предложенную обобщенную модель следует рассматривать как iно нозный щенарий наиболее отдаленных этапов эволюции нашей собиизи ’нНой i.иивилизации.
ЛИТЕРАТУРА
i М’,исеев Н.Н. Математические методы системного анализа. М.: Наука. 1981 .487 с.
) iiюблема СЕТI: (Связь с внеземньими цивилизациями). М.: Мир, 1975. 351 с.
i I!ц,-ов Л.В. Космические цивилизации: проблемы эволюции. М.: Знание, 1985. 114 с.
- фIнкОIIИС Г., Пригожин И. Самоорi-анизация в неравновесньих системах. М.: Мир, 1П79. 512с.
/ii’:кое Л.В. — Земля и Вселенная. 1979 ° З, с. 61—63
II i;,оицкий В. С. — В кн.: Проблема поиска внеземньих цивилизаций. М.: Наука. 1981,
5-29.
i Какен Г. Синэнергетика. М.: Мир, 1980 404 с.
П 4ийсон Ф. — Природа. 1982. IО 8, с. 60—70.
1) iвстон Т., Стюарт И. Теория катастроф. М.: Мир, 1980. 608 с.
128
ч i.к 626
29
УдК 52307+523.164
Л. Н. Нпкпшин
К ВОПРОСУ О РАЗРАБОТКЕ
СТРАТЕГИИ ПОИСКА СИГНАЛОВ
ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ИЗ КОСМОСА
Как известно, оценки числа внеземных высокоорганизованных систем, подобных земной цивилизации (в дальнейшем — космических цивилизаций, или КЦ), к каким-либо определенным результатам не привели. Рассмотрим в качестве примера метод оценки числа КЦ в Галактике, предложенный Ф. дрейком [1].
Предложенную Дрейком формулу числа КЦ в Галактике, существующих на момент наблюдений, можно представить в виде:.
л/ц = л(звР1/т,
где Л( число КЦ; Л/ — число звезд в Галактике; Т1010 лет — время, прошедшее от момента образования самых старых звезд до момента наблюдений; Р — фактор выборки, характеризующий долю тех звезд, вблизи которых возникли технологические КЦ, подобные земной цивилизации; 1 — среднее время жизни КЦ.
Значения величин Р и 1.. в настоящее время не могут быть определены с какой-либо степенью достоверности. Поэтому оценки % колеблются от единиц [2] до 106 [1], и ситуация остается неопределенной.
Коммуникативная фаза КЦ и ее длительность. Величина Л’ и, следовательно, вероятность установления контактов между КЦ в сильной степени зависит от 1.., вернее, от 1 — длительности так называемой “коммуникативной фазы” (составляющей часть 1.), которая определяется как период, в течение которого КЦ активно сгремится к установлению контактов с другими КЦ. Для того чтобы величина А’ не была пренебрежимо малой даже при оптимистических оценках Р (скажем, 10_2, что, скорее всего, не соответствует действительности), I. должна сотавлять по крайней мере лет, как показано на рис. 1. Поскольку это минимальные значения, а скорее всего придется говорить о существенно больших величинах 1, необходимо провести анализ условий, обеспечивающих 1О—1О лет.
В настоящее время нет оснований считать, что скорости функциональных процессов, протекающих в сложных динамических системах, какими являются предполагаемые КЦ, значительно отличаются от наблюдаемых у земной цивилизации. Но при этом значения i порядка
леi определяют информационный обмен с другими КЦ как важную часть их общей деятельности. Иными словами, длительная коммуникативная фаза (вообще говоря, необходимое условие для установления контактов) может определяться лишь настоятельной необходимостью такого рода деятельности, жизненно важными потребностями КЦ. Мотивы другого рода представляются в этой ситуации несостоятельными.
Многие исследователи полагают, что функциональные процессы, характерные для КЦ, неразрывно связаны с информационными, что им присущ информационный метаболизм, без чего невозможна адаптивно-адаптирующая деятельность [3—5]. Источником информации для КЦ является как окружающая среда, так и внутренний информационный ресурс, тезаурус, определяющий способность системы к направленным действиям.
Как велики возможности каждой отдельно взятой КЦ по генерирова130
1 1 1
ГГ/ Гн’ Гб, /1/-’ /6’ Га” Гб” 4,од
Рис. 1. Зависимость л/ц От Р и с
новой информации, увеличению и развитию тезауруса? дать опредеiый ответ на это в настоящее время не представляется возможным,
надо сказать, что многие из высказанных в этой связи предположе‚н носят пессимистический характер. Известно, что для земной цивили‘iции в настоящее время характерен экспоненциальный рост научной
‚ i11(п)мации, обеспечивающий соответствующее развитие технологии.
‘ .i:iывается, однако, на возможную неустойчивость такого развития и
iiiикновение в будущем различного рода кризисов. Преодоление по,‚i),i1,I кризисов возможно при движении КЦ вдоль определенной фазоII траектории [б] за счет соответствующих управляющих воздействий.
)дним из таких воздействий, в частности, может быть получение и исI I iiiь,ование информации от других КЦ.
i,пь этого способа получения новой информации на том или ином п развития КЦ может определяться затрудненностью, практическим уI(:твием или, наоборот, возникновением альтернативных возмож-
‘и. В последнем случае решующую роль будет играть предпочтительi гого или иного образа действий. Можно предположить, что комму1*4 ,iiивная фаза КЦ — это определенный ограниченный во времени этап пiiцития.
О<:обенности информационного обмена между Кц. Процесс информа,1i ’,IiIюго обмена между КЦ характеризуется некоторыми особенностяп итличиями от “традиционной” познавательной деятельности, котопюбходимо учитывать при разработке методов установления конпн. Он может быть эффективным лишь при выполнении ряда усло- н частности следующих:
р’i упярность получения и достаточный объем информации;
III* iможность осуществления контактов при ограниченных материальных
i,,пргетических ресурсах КЦ;
IIнзможность интерпретации содержательного смысла принимаемон
iможность усвоения и использования информации.
()днако, как представляется, выполнение этих условий сопряжено i*,Iдом трудностей и ограничений, обусловленных существующей физиюiкт й реальностью. Так, “пространственная плотность” КЦ в сред4,а’М, цироятно, достаточно низка, В этих условиях задача поиска КЦ и