i10-03-22c Ontologiczne poj cie informacji (cz.II).pdf

Andrzej Chmielecki

Ontologiczne pojęcie informacji i jego zastosowania (cz.II)

Zaproponowana na poprzednim wykładzie definicja informacji jest na tyle

ogólna, że może być stosowana do bardzo różnych układów informacyjnych - tak do

prostych organizmów żywych, jak i do funkcjonowania umysłu ludzkiego, a także do

skonstruowanych przez człowieka urządzeń technicznych w rodzaju termostatów i

komputerów.

Zacznijmy od tych ostatnich. W przypadku termostatu alfabetem – a zarazem

repertuarem - są trzy stany fizyczne: temperatura standardowa, „powyżej” i „poniżej”

niej, przy czym każdorazowo występuje tylko jeden z nich. Zidentyfikowanie go jest

więc uzyskaniem informacji jakościowej (=pierwszego rzędu). Termostat jest układem

informacyjnym, bo jego działanie jest funkcją uzyskanej informacji.

Alfabet komputera jest dwuelementowy; są to wartości napięć elektrycznych na

wejściach i wyjściach elementów półprzewodnikowych (tzw. bramkach logicznych),

symbolizowane najczęściej przez 1 i 0, natomiast repertuarem są ciągi "jedynek" i

"zer" jakie komputer może rozróżniać, tj. traktować w sposób odmienny. W przypadku

komputerów 8-bitowych repertuar składa się z 2 8 =256 pozycji. Komputer taki

rozróżnia zatem 256 ośmiobitowych ciągów jedynek i zer (bajtów) traktowanych w

sposób integralny, co oznacza, że potrafi on operować synformacjami.

Istnieją układy, które są w stanie wykrywać tylko różnice typu selekcji, tj. które

operują jedynie informacją jakościową. Układami takimi są wszystkie organizmy

żywe nie posiadające jeszcze centralnego układu nerwowego (zatem wszystkie rośliny

oraz prostsze organizmy zwierzęce), pojedyncze komórki nerwowe organizmów wyżej

rozwiniętych, a także wspomniane wyżej termostaty; ogólnie mówiąc – wszystkie

homeostaty , tj. układy potrafiące samoczynnie utrzymywać równowagę wewnętrzną za

pomocą ujemnego sprzężenia zwrotnego (= regulacja ).

Wszystkie procesy swoiście biologiczne są procesami informacyjnymi

pierwszego rzędu, choć nie wszystkie wykorzystują wspomniany wyżej mechanizm

sprzężenia zwrotnego. Jest tak na przykład z mechanizmem dziedziczenia i

determinowania cech fenotypowych przez genotyp. Zobaczmy, na czym to polega

przy zaproponowanym ujęciu informacji.

Powiada się z reguły, choć nie jest to trafne ujęcie (dlaczego - o tym za

chwilę), że informacja genetyczna zapisana jest w strukturze kwasu

dezoksyrybonukleinowego (DNA), występującego w jądrach komórek; w dużym

uproszczeniu strukturę tę stanowi kolekcja czterech rodzajów nukleotydów. Alfabet

składa się tu więc z czterech nukleotydów, które mogą być rozróżniane (wykrywane)

przez polimerazę - enzym katalizujący pewne reakcje chemiczne. Sama informacja

pojawia się na scenie kiedy podwójna helisa jaką stanowi cząsteczka DNA rozdziela

się na dwa pojedyncze łańcuchy i polimeraza wykrywa, który z czterech nukleotydów

występuje w danym miejscu łańcucha DNA; wykrywana jest tu więc różnica typu

selekcji - jeden z czterech rozróżnialnych stanów. Następnie enzym ten dołącza do

zidentyfikowanego nukleotydu nukleotyd względem niego komplementarny - taki

sam z jakim tworzył on parę w DNA przed podziałem - odtwarzając w ten sposób

strukturę wyjściowej helisy. Proces dziedziczenia materiału genetycznego dlatego ma

więc charakter informacyjny, że odtwarzanie struktury wyjściowego DNA jest

sterowane przez uzyskaną informację o kolejnych elementach składających się na tę

strukturę. Nie znaczy to jednak, że informacja jest zapisana w strukturze DNA,

procesy informacyjne występują dopiero w toku procesu dziedziczenia - kopiowania

macierzystego DNA przy udziale polimerazy - przez komórki potomne. Nie można

więc tego ujmować w ten sposób, że struktura DNA stanowi zakodowaną informację

genetyczną; jest ona po prostu kopią innego DNA, tyle że kopią powstałą w wyniku

pewnego procesu informacyjnego.

Jeśli natomiast chodzi o mechanizm za pomocą którego geny determinują

własności fenotypowe organizmów, to odbywa się to w ten sposób, że w zależności

od kolejności poszczególnych trójek nukleotydów w łańcuchu DNA zwanych

kodonami (jest ich 64, bo tyle jest trójelementowych kolekcji czteroelementowego

alfabetu), których obecność w danym miejscu łańcucha DNA jest wykrywana - co

właśnie stanowi informację - przez odpowiednie trójki nukleotydów w RNA zwane

antykodonami, owe antykodony przyłączają do syntetyzowanego w komórce

łańcucha polipeptydowego jeden z 20 aminokwasów, tworząc w ten sposób rozmaite

białka. W toku tego procesu każdemu kodonowi wchodzącemu w skład struktury

DNA przyporządkowany zostaje dokładnie jeden aminokwas składający się na

strukturę białka. Przyporządkowanie to nie ma charakteru związku przyczynowo-

skutkowego, lecz jest związkiem realizowanym przez pewien proces o charakterze

informacyjnym. Jest to przy tym proces pierwszego rzędu, bowiem informacja polega

tu na wykryciu, który z 64 kodonów znajduje się w danym miejscu łańcucha; jest to

więc informacja pierwszego rzędu.

Mówiąc ogólnie: na poziomie roślin i prostych organizmów zwierzęcych (nie

posiadających jeszcze centralnego układu nerwowego) występuje jedynie informacja

rzędu pierwszego. Nie ma ona jeszcze charakteru kognitywnego – nie jest informacją

o czymś , służy jedynie stwierdzeniu zaistnienia pewnego stanu własnego („który

spośród stanów rozróżnianych przez jakiś detektor aktualnie wystąpił”), przy czym

różnym stanom rozróżnianym przez ten detektor przyporządkowane są genetycznie

różne zachowania układu.

Kategoria informacji stanowi punkt wyjścia dla określenia wszystkich

wyższych zasad determinacyjnych, które są pewnymi strukturami relacyjnymi typu

informacyjnego. Przedstawiona koncepcja informacji pozwala w szczególności

przerzucić pomost między czysto fizykalnym obrazem aktywności mózgu i czysto

psychologicznym ujęciem procesów umysłowych. Informacja może spełnić to zadanie

gdyż posiada zarazem składnik niematerialny (abstrakcyjna różnica stanów), jak i jest

czymś zakodowanym w materii. W konsekwencji informacja stanowić może

poszukiwane ogniwo między tym co fizyczne i tym co psychiczne.

Pojawienie się dziedziny stanów i procesów psychicznych – tradycyjnie

określane ogólnikowym, nic nowego w sensie eksplanacyjnym nie wnoszącym

terminem „emergencja” – może być pojęte jako urzeczywistnienie związanej z

procesami informacyjnymi potencji, polegającej – z jednej strony - na możliwości

przejścia od informacji elementarnych do informacji wyższego rzędu, z drugiej zaś

na możliwości wyzyskania informacji pojętej jako własność struktury wewnętrznej

jakiegoś stanu fizycznego występującego w układzie informacyjnym, jako informacji

o czymś zewnętrznym, tj. jako informacji w sensie kognitywnym.

Na poprzednim wykładzie stwierdziłem, że układy informacyjne mogą

rozróżniać i wykrywać jedynie swe własne stany, a nie stany środowiska

zewnętrznego. Jak zatem jest możliwe coś takiego, jak informacja kognitywna?

Rozróżnijmy w związku z tym dwa aspekty bycia informacją, jeden związany ze

strukturą wewnętrzną jakiejś już istniejącej (i wykrytej) kolekcji różnic, drugi zaś z

mechanizmem powstania tych różnic. Pierwszy z nich to aspekt „poprzeczny”, drugi -

„wzdłużny”. Aspekt pierwszy ma charakter wewnątrzsystemowy, „subiektywny” i

stanowi podstawę takich operacji jak porównania i korelacje. Aspekt drugi -

„obiektywny” - związany jest ze składaniem przekształceń zachowujących pewne

relacje (= morfizmy ). Jeśli bowiem odwzorowania świata zewnętrznego w ramach

układu informacyjnego mają charakter morfizmów, tj. jeśli są odwzorowaniami

zachowującymi pewne relacje, uzyskana w ten sposób informacja zyskuje charakter

kognitywny , gdyż zróżnicowaniu bodźców działających na odpowiednie receptory

zmysłowe odpowiada zróżnicowanie pobudzenia tych receptorów. Ponieważ zaś

bodźce środowiskowe pozostają w niedowolnych relacjach do stanów rzeczy w tym

środowisku, ich wewnątrzsystemowa reprezentacja jest zarazem reprezentacją cech

samego środowiska 1 . Dzięki temu stosunki wzajemne w obrębie pewnego stanu

wewnętrznego danego układu zawierają informację (w potocznym, kognitywnym

sensie) o pewnych stosunkach w świecie zewnętrznym.

O reprezentacjach należy tedy myśleć zarówno jako o kolekcjach informacji,

tj. zarejestrowanych i odczytywanych przez jakieś detektory różnicach, a więc jako o

pewnych relacji "poprzecznych", jak i o relacjach "wzdłużnych", to jest

przyporządkowaniu jednym wielkościom innych wielkości.

To zatem pewna obiektywnie istniejąca relacja odwzorowania

(reprezentowania) nadaje informacji własność bycia informacją o czymś. Jest to

własność obiektywna, która może być podstawą adekwatnego do danej sytuacji

zachowania dzięki pewnym procedurom interpretacyjnym, które z kolei są

konsekwencją istnienia deterministycznych kodów (taki sam bodziec = taki sam stan

pobudzonych receptorów).

Z taką właśnie sytuacją mamy do czynienia w przypadku zwierząt

posiadających centralny układ nerwowy, tj. mózg wraz z narządami zmysłowymi.

Informacyjny aspekt czy wymiar funkcjonowania tego układu to psyche zwierzęca,

1 Relacja odwzorowania (reprezentowania) czegoś przez coś jest przechodnia: jeśli A jest

odwzorowaniem B, a B odwzorowaniem C, wówczas A również jest odwzorowaniem C. Wychodząc

zatem od interfejsu między receptorami i działającym nań środowiskiem, relacja odwzorowania

rozciągać się może w obu kierunkach, przechodzić tak na kody wewnętrzne, jak i zewnętrzne.

którą dla skrótu będę nazywał animą - odróżniając ją od swoiście ludzkiej postaci

psyche, którą dla odmiany nazywać będę humaną .

Przyjrzyjmy się z takiego informacyjnego punktu widzenia pewnemu

elementarnemu procesowi, jakim jest pobudzenie receptorów siatkówki oka przez

jakiś bodziec wizualny. Z receptorów tych sygnały zbierane są przez dwa rodzaje

komórek nerwowych siatkówki (dwubiegunowe i horyzontalne), których reakcje są

antagonistyczne – jeśli dany sygnał działa pobudzająco na jedną z nich, to działa

hamująco na drugą. Reakcja komórek zwojowych siatkówki , których pola recepcyjne

składają się z antagonistycznie spolaryzowanych centrum i otoczki, a których aksony

dochodzą do mózgu, jest reakcją na wypadkową impulsów pobudzających i

hamujących. Przy jednorodnym oświetleniu całego pola recepcyjnego tej komórki jej

reakcja jest niewielka, niezależnie od intensywności światła, gdyż pobudzenie części

centralnej jest neutralizowane przez hamowanie w otoczce. W ten sposób wkład

bezwzględnego poziomu oświetlenia w pobudzanie dalszych komórek zostaje

znacząco zredukowany. Ponieważ zaś impulsy te są proporcjonalne (w skali

logarytmicznej) do natężenia światła docierającego do pola recepcyjnego komórki,

oznacza to, że impulsy generowane przez komórkę są proporcjonalne do różnicy

oświetlenia centrum i otoczki. Komórka zwojowa nie jest więc detektorem

bezwzględnego poziomu oświetlenia, lecz różnic oświetlenia czy też kontrastów.

Ponieważ zaś jej reakcja zależy od tej zarejestrowanej różnicy, stąd wniosek, że

komórka ta jest układem informacyjnym – wysyła sygnały, w których zakodowana

jest informacja o zróżnicowaniu oświetlenia jej pola recepcyjnego 2 .

Innymi słowy, włóknami nerwowymi transmitowany jest do mózgu nie

obraz, lecz jego reprezentacja, tj. zawarta w sygnałach informacja o obrazie

powstałym na siatkówce 3 . Informacja ta jest na tym etapie niedookreślona, bo różnym

rozkładom oświetlenia mogą odpowiadać takie same sygnały. Jej dookreślenie

następuje na dalszych etapach przetwarzania informacji wzrokowej, o czym nieco

później.

Generalny schemat tworzenia reprezentacji poznawczych przez centralny układ

nerwowy jest następujący:

Receptory Integratory

Bodziec fizyczny  Informacja  Reprezentacja

Jest to pewien skrót myślowy, pozornie sytuujący wszystko na jednym

poziomie. Bardziej rozbudowany schemat, uwzględniający poziom złożoności

dokonywanych w mózgu operacji kognitywnych, przedstawić można następująco:

2 To samo odnosi się do komórek układu słuchowego, one również reagują na różnice: "Aktywność

neuronów kory słuchowej nie odzwierciedla wysokości tonu, lecz zmiany wysokości (a więc różnice

w czasie - A.Ch) i różnice wysokości dwu lub więcej tonów brzmiących równocześnie" (G. Somjen:

Sensory Coding in the Mammalian Nervous System ).

3 Reprezentacja nie jest stanem mózgu, lecz relacją tego stanu do stanu świata zewnętrznego.

Reprezentacje to abstrakty, będące podzbiorami pewnych abstrakcyjnych przestrzeni, o których za

chwilę.

xx operacje na reprezentacjach

 

xxxx operacje integracyjne (tworzenie inf. wyższego rzędu)

   

xxxxx operacje w przestrzeni sygnałów

    

x xxxxx procesy fizykalne

------------------------ kierunek upływu czasu

gdzie „x” symbolizuje pewnego rodzaju zbiory (odpowiednio – stanów fizycznych,

sygnałów, informacji), „” symbolizuje przekształcenia (zdarzenia) w obrębie

jednego poziomu (kategorie przekształceń), zaś „” oraz „” transformacje

międzypoziomowe (funktory w sensie teorii kategorii), przy czym dodatkowo strzałka

skierowana w górę symbolizuje realizację (w filozofii analitycznej mówi się w tym

kontekście o superweniencji ), a w dół – determinację (w filozofii analitycznej –

przyczynowanie mentalne ).

„Realnie” mamy do czynienia z jednym tylko procesem, mianowicie

fizykalnym, pozostałe to superwenientne procesy „wirtualne” (operacje)

przebiegające w pewnych przestrzeniach abstrakcyjnych (algebraicznych i

topologicznych), a nie w przestrzeni fizycznej. Proces poziomu wyższego to

systemowa wykładnia procesu poziomu niższego, jego wewnątrzsystemowy sens 4 .

Na mózg należy zatem patrzeć nie tylko jako na fizykalny (substancjalny,

czasoprzestrzenny) konkret – którym oczywiście także jest - lecz również jako na

pewien abstrakcyjny układ informacyjny, dokonujący pewnych operacji o charakterze

formalnym, quasi- czy para-matematycznym. Jest on taki a nie inny, ma taką a nie

inną strukturę, organizację połączeń pomiędzy poszczególnymi ośrodkami etc, aby

był w stanie dokonywać określonych abstrakcyjnych operacji typu matematycznego

(w kognitywistyce mówi się w tym kontekście o komputacjach ; ja wolę nazywać je

cerebracjami ). Konsekwentnie, neurofizjologia jako nauka o procesach

neurofizjologicznych winna być zorientowana i pojmowana nie fizjologicznie, lecz

cerebracyjnie , tj. w kategoriach informacyjnych.

F izykalizm to stanowisko, które nie rozróżnia abstrakcyjnych przestrzeni od

konfiguracji stanów fizycznych w zwykłej przestrzeni fizycznej; nie rozróżnia on tym

samym sygnału od informacji. Konsekwencją tego jest to, że stany przestrzeni

traktuje on jako obrazy rzeczywistości, a nie jako informacje o rzeczywistości, co z

kolei prowadzi do znanego zarzutu, że trzeba założyć istnienie homunculusa

oglądającego te obrazy. Tymczasem właśnie to, że reprezentacja jest zbudowana z

informacji o czymś, a nie po prostu z punktów przyporządkowanych punktom

odwzorowywanego obiektu sprawia, że osobnik postrzega nie obrazy, lecz

4 Ponieważ wszędzie w mózgu – a w szczególności w korze - mamy do czynienia z zasadniczo takimi

samymi procesami fizycznymi, i ponieważ zdarzenia neurofizjologiczne są sygnałami (nośnikami

informacji), należy każdorazowo określić kognitywny (cerebracyjny) sens tego, co się dzieje na

danym etapie, co reprezentuje dany sygnał.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: