Принципы построения теории информационно-структурных организаций (теории СИМО).

Приведенный выше анализ причин трудностей, возникающих в развитии ряда направлений биологии, медицины и в некоторых других областях науки приводит к выводу о том, что их причиной является отсутствие адекватности применяемых методов исследования.

В основе целого ряда биологических явлений лежит функционирование структурно- информационных процессов, которые, в свою очередь, оказываются замаскированными частными про- явлениями. Они не могут существовать сами по себе и их нельзя выявить и изучить путем непосредственных экспериментальных исследований и обобщения результатов. Единственным путем является путь построения абстрактных систем, который, как уже говорилось, специально предназначен для выделения “основного процесса” из системы маскирующих его явлений.

Далее следует отметить, что поскольку структурно-информационные явления не могут существовать и функционировать самостоятельно и должны быть всегда реализованы на некоторой основе (субстрате), то важнейшим условием успеха исследования является создание некоторой “искусственной среды” для “культивирования” структурно-информационных процессов в “чистом виде”. Такими средами могут быть вычислительная машина или же специальная символика и правила её преобразования (формальный аппарат).

При этом процесс должен быть разбит на два этапа. На первом этапе на основе анализа трудностей при исследовании реальных объектов и теоретических разработок должна быть построена теория структурно-информационных организаций (теория СИМО). На втором — эта теория должна быть использована для анализа реальных сложных биологических систем. Так, например, при анализе явления иммунитета растений наряду с различием конкретных химических процессов выявляется нечто общее — наличие специальных тактик борьбы с чужеродными организмами.

Большая степень общности проявляется и при изучении биоценозов. И в этом случае теория также не могла быть сформулирована на языке биохимии и биофизики. Такие явления, как устойчивость биоценозов, эволюция экосистем требуют специального языка описания, связанного с анализом взаимоотношения и взаимодействия систем.

Теория структурно-информационных организаций была первоначально построена на основе изучения работы мозга. Затем она была применена к другим областям биологии. Такой путь исследования был предопределен тем, что работа мозга демонстрирует наиболее яркие примеры переработки информации, а также и тем, что И.П.Павлов впервые в развитии науки пришел к построению абстрактных систем описания информационной деятельности, определив понятия “сигнала” и “ответной реакции”.

Великий физиолог и его ученики установили ряд важнейших правил информационной деятельности. В дальнейшем новые проблемы возникли при изучении сложных систем рефлексов (Л.Г.Воронин, А.В.Напалков, Н.А.Рокотова, К.А.Иорданис и др.). При этом решающее значение стало приобретать рассмотрение структуры построения систем рефлексов, представляющих собой отображение существующих вовне комплексов причинно-следственных связей. На этом этапе стали необходимыми новые шаги в разработке абстрактной теории. Н.В.Целковой было выдвинуто предположение о необходимости определения понятия абстрактной информационной структуры и разработки теории информационных структур.

Основные идеи этой концепции связаны с необходимостью абстрагирования от частных свойств объектов и выделения структурно-информационных отношений в чистом, неискаженном виде.1) Хорошо известно, что взаимоотношение, взаимодействие систем реализуются на основе двух основных компонентов, определенных в работах И.П. Павлова: “сигнала” и “ответного действия”. Вместе с тем существуют три основных типа отношений: 1) взаимоисключаемость [“ НЕ” ], 2) взаимозаменяемость [ “ИЛИ” ], 3) взаимодополняемость [ “И” ], которые характерны для любых объектов. Они легко выявляются при анализе любых экосистем. Такие отношения можно описать в виде структур на языке теории графов. В сложных структурах, объединяющих описанные выше системы отношений, возникают новые в качественном отношении явления. Их специфика определяется типом организации структуры и не зависит от характера частной интерпретации, проявляющегося в виде взаимодействия тех или иных конкретных видов животных или химических веществ

Были определены основные “элементы структуры” типа узел “И”, узел “НЕ”, узел “ИЛИ”. Путем их объединения (композиции) удалось получить сложные и комплексные структуры, выделить уровни в структурах и начать исследование тех новых явлений и свойств, которые возникают при их функционировании и взаимодействии. Таким образом было осуществлено построение абстрактной системы специального вида, которое позволило выделить в “чистом виде” процессы и закономерности, протекающие в структурах, состоящих из описанных выше компонентов (узлов типа “И”, “ИЛИ”, “НЕ”). При ее разработке было реализовано сочетание методов, основанных на индукции и дедукции. С одной стороны на основе изучения большого количества примеров было осуществлено обобщение (индукция). Наряду с этим существенное значение имел метод теоретического построения и анализа абстрактных структур. Для удобства представления и преобразования информационных структур была создана символика специального вида. Таким образом, было осуществлено построение теории СИМО (А.В.Напалков, Н.В.Целкова, 1973, 1974, 1975). Эта теория была применена при исследовании различных, частично описанных выше проблем биологии и медицины. Осуществлялся анализ сложных новых объектов на основе опознания в их организации уже известных законов. Оказалось возможным перейти от методов описания отдельных явлений к построению теории в различных областях биологии. При этом на первом этапе имело место выявление типов структур и структурных организаций, законов их взаимодействия и анализ возникающих в этих системах новых в качественном отношении явлений.