БИОФИЗИКА И БИОИНФОРМАТИКА

Вайнцвайг М. Н., Орлов О. Ю., Смолянинов В. В.
Вайнцвайг М.Н., Орлов О.Ю., Смолянинов В.В.
Если судить по тематике, представленной сообщениями на данном съезде биофизиков и публикациями в журнале "Биофизика", то резонно считать, что биоинформатика, как некоторая составляющая поведения сложных систем, может рассматриваться если не в качестве одной из составляющих биофизики, то по крайней мере в качестве одной из тесно соприкасающихся или частично перекрывающихся областей науки. По самому смыслу слова, биоинформатика есть изучение информационных процессов (получение, передача, переработка и хранение информации) в живом, в биологических объектах. Если рассматривать биоинформатику как приложение информатики и теории информации к живым объектам, то уместно заметить, что понятийный аппарат информатики сложился прежде всего на материале и применительно к техническим (техногенным) устройствам и системам. При этом человек, даже как конечный пользователь информационной системы (не говоря уже о его роли создателя таковой), как правило, остаётся в тени, как бы за сценой. Между тем все без исключения технехногенные информационные системы (включая письменность), да и предшествующие им, например язык и устная речь, являются в той или иной степени порождением целеподчинённой активной деятельности - одного из интереснейших предметов изучения биоинформатики (впрочем, также и биофизики сложных систем). Следует признать, что информационные процессы в живом - объекты интересов биоинформатики - много старше (древнее) таковых в технике. Их краткий перечень включает работу нервной системы и коммуникацию, морфогенез многоклеточных организмов и весь комплекс проблем генетической информации, некоторые стороны иммунитета и многое другое. То обстоятельство, что язык информатики, его система научных понятий и определений, сложились на материале техногенных объектов, влечёт обычную (почти банальную) ситуацию, когда сложившийся понятийный аппарат прилагают к новой предметной области, в данном случае - к миру живых объектов. Одна из логических коллизий касается связки понятие+термин "информация". Если в технической и теоретической информатике пусть с трудом, но как будто удаётся договориться о содержании этого понятия (удаётся ли?), то при обращении к живому тем больше поводов для разночтений. В этой "мутной воде", благоприятствующей плюрализму, позволительно рассматривать информацию как один из видов ресурсов, наряду с такими, как время, материалы, энергия и др., наличие и затраты которых есть непременное условие выполнимости поставленной задачи. В той предметной области, где в объекте исследования уместно выделение таких моментов как цель, намерение, построение прогноза - в такой сфере без труда определимо представление об информации. (Особенно четкой является ситуация, в которой можно выявить моделирование - работу некоторого блока, физическая природа процессов в котором может не иметь ничего общего с природой таковых в моделируемом объекте, при том, что исход событий, протекающих в модели, позволяет делать прогноз исхода событий в моделируемом объекте). Если определена задача (некоего активного агента), можно пытаться вычленить и количественно как-то оценить информацию в том или ином сообщении, событии и т.д. Если задача не поставлена и не определена, обоснованность каких бы то ни было количественных оценок в этой сфере мало убедительна. Такая привязка понятия "информация" к живому, к активному агенту с его "целью", с задачей, не противоречит природе того, что называется информацией в техногенных объектах, но прописывает в явной форме некий кардинальный момент, находящийся обычно в тени, как бы в ряду "само собою разумеющегося". Носителем цели, задачи и т.д. может быть конечный пользователь технической системы - человек или же другое техническое устройство, которому создатель "делегирует" свою цель. С развитием вычислительной техники в число активных агентов все чаще попадают технические устройства, а повсеместное распространение персональных компьютеров делает процесс стирания чёткой грани между человеком и машиной (в этом плане) всё более очевидным для многих. Вместе с тем: если в технике (и в математике) агент с его задачей порой не упоминается, но всегда на самом деле существует, то в живом - при многообразии тех процессов, которые мы называем информационными - во множестве случаев попытка указать активного агента может оказаться неубедительной, и вот почему. Мы склонны правильно звучащему вопросу: "Что мы называем информацией?" придавать не вполне корректную редакцию: "Что является информацией?", забывая о том, что 1) нет информационных процессов вне физической их реализации, 2) физическая природа любого процесса, выступающего (для нас) в виде информационного процесса, содержит свою причинно-следственную канву, на которую можно при желании делать акцент; поэтому нет непроходимой грани между "информационным" описанием событий и "причинно-следственным" (например - ключ в механическом замке). Такая ситуация даёт почву для безысходной дискуссии: где же именно в точности проходит граница между "информационным" и "неинформационным" в природе? ("Вот эти молекулы - информационные или же функциональные?"). Если обратиться к работе нервной системы на том (алгоритмическом) уровне ее описания, который вызовет минимум споров, что же именно является информацией, то одним из типичных и бросающихся в глаза моментов является соотношение между объемом информации самого сигнала (например сообщения), достигающего получателя информации, и той предварительной, уже предсуществующей у получателя информации, которая вовлекается в обработку сигнала. Понятия "контекст" и "интерпретация" служат намёком на сказанное. А именно: и понимание текста, и сенсорное восприятие есть в существенной степени процедуры интерпретационные, контекстно-зависимые. В какой мере такая ситуация поддаётся выявлению в других предметных сферах биоинформатики, например в переработке генетической информации? В работе иммунной системы? Можно ли пытаться придать этим аспектам общность?