Человечество не выживет без производства знаний

Увеличение продолжительности жизни и улучшение образования приводят к повышению скорости производства знаний.
Фото Сергея Кормихина

В работах профессора Сергея Петровича Капицы показано, что рост населения Земли в течение миллионов лет следует гиперболическому закону эволюции, называемому режимом с обострением. Им предложена фундаментальная гипотеза о том, «что не скорость размножения, а именно совокупный опыт, взаимодействие, распространение и передача из поколения в поколение знаний, обычаев и культуры качественно отличают эволюцию человечества и определяют скорость роста населения». В предлагаемой вашему вниманию статье речь идет о новой информационной концепции динамики численности населения Земли, которая подтверждает эту гипотезу.

═

Внешняя память человечества

═

Человеческий мозг выполняет функцию процессора, который обрабатывает поступающие сигналы, и одновременно функцию памяти для хранения информации. Различные факты накапливаются в памяти и анализируются с целью выработки правил, которые можно будет применять в типовых ситуациях. Совокупность фактов и правил образует знания человека. Эти знания, записанные на внешних носителях и опубликованные, становятся достоянием всего человечества и используются для решения практических задач и производства новых знаний. Наряду с термином «знания» мы будем употреблять термин «информация» в том же смысле.

Оценим количество накопленной человечеством информации, учитывая разные возможности ее хранения: с использованием генетической памяти организма, передаваемой из поколения в поколение; нейронной памяти мозга, пополняемой за счет обучения; внешней памяти, роль которой выполняют, в частности, бумажные и электронные носители.

Представление о количестве информации, накопленной во внешней памяти, можно получить по фондам хранения библиотек. Крупнейшей библиотекой в мире считается библиотека Конгресса США, в которой объем только текстовой информации составляет 7 Тбайт, т.е. примерно 1013–1014 бит.

В настоящее время в мире используется около полумиллиарда компьютеров. Каждый из них содержит типовые программы и уникальную информацию в виде оригинальных программ, текстов, графиков и пр. Количество уникальной информации, не опубликованной в печати и не выставленной в глобальной сети, относительно невелико (менее 1014 бит, что не превышает объема текстовой информации).

Генетическая память разных людей во многом совпадает. Длина генетического кода человека примерно 6 х 109 бит. Устранение избыточности кода дает информационную емкость генетической памяти порядка 108 бит/чел. Различие в структуре геномов у двух человек, не находящихся в родстве, около 0,1%, или 105 бит/чел. Размер средней группы живущих родственников 102 человек. При общей численности населения 6 х 109 человек накопленная человечеством генетическая информация составляет 1013 бит, т.е. на порядок меньше количества информации, содержащейся во внешней памяти.

Емкость нейронной памяти, физически доступная для хранения получаемой из внешнего мира информации, порядка 108–109 бит/чел. Совместное проживание и общение людей делает нейронную память, оснащенную нейронным процессором, коллективным разумом цивилизации. В нейронной памяти человечества хранятся жизненный опыт и профессиональные знания людей, что в сумме повторяет значительную часть информации из внешней памяти, дополняя ее нигде не зафиксированными уникальными сведениями личного характера. Известна оценка 1012–1013 бит, т.е. величина, близкая к количеству накопленной генетической информации. Современное человечество уже не в состоянии удерживать в нейронной памяти все, что накоплено во внешней памяти.

Проведенный анализ показывает, что общий объем информации, который накопила цивилизация на разных носителях, составляет примерно 1014 бит. Для сравнения: объем генетической информации в глобальной биоте оценивается величиной 1015–1016 бит.

═

Глобальный мозг

═

Важным фактором является доступность информации для широкого круга пользователей, которые могут на ее основе производить новые знания. В этом смысле цивилизационное значение имеют только открытые (обобществленные) знания. Они составляют основу ноосферы, а их объем характеризует уровень развития цивилизации.

За все время существования человечества жило около 100 млрд. человек, которые накопили к настоящему моменту 1014 бит информации. Отсюда можно получить оценку удельной скорости производства знаний – 103 бит/(чел-год). В соответствии с этой оценкой человек за свою жизнь производит 105 бит новой информации, которая накапливается на всех носителях, но большей частью – во внешней памяти.

Связь численности населения Земли со скоростью производства информации имеет принципиальное значение. Мозг непрерывно получает из внешней среды сигналы и преобразует их в информацию, необходимую для выработки приспособительных реакций, т.е. в конечном итоге для выживания. Такая деятельность может прекратиться только со смертью. Поэтому если производство информации обращается в нуль (одновременно «замораживается» достигнутый уровень знаний), то это свидетельствует о гибели цивилизации, поскольку такая цивилизация не может противостоять возникающим время от времени новым вызовам природы. Таким образом, жизнь не может существовать без производства информации.

Развитие цивилизации происходит на фоне конкурентной борьбы производителей информации разных видов (под видами подразумеваются разные биологические виды или разные группы в рамках одного вида). Доминирует вид с наиболее высокой скоростью производства информации. Изменение условий среды приводит время от времени к смене доминантных видов.

Особенность такого подхода состоит в том, что в нем роль первичных сущностей играют производители информации.

═

Информационная парадигма

═

Однако возможен и другой подход, переносящий акцент с производителей на саму информацию. Сформулируем его в виде информационной парадигмы: информация представляет собой самостоятельную развивающуюся сущность, которая на разных этапах своей эволюции может использовать разные виды производителей и базироваться на разных носителях. Более того, информация выступает в качестве движущей силы эволюции, выбирая среди разных конкурирующих видов наиболее производительные и регулируя их численность.

В современную эпоху самым производительным видом стал человек.

Информационная парадигма заставляет взглянуть на информацию как на первичную сущность со своими собственными законами эволюции. Гипотеза о связи скорости производства информации и численности населения привела к явным уравнениям относительно динамики численности.

Развитие цивилизации на современном этапе характеризуется «взрывным» ростом численности населения, который за последние полвека привел к ее удвоению. По разным прогнозам, в текущем или следующем столетии численность может достичь 7– 16 млрд. человек. Удержится этот уровень или пойдет вниз, зависит от способности цивилизации обеспечить благоприятные условия своего существования. В связи с этим насущной проблемой для судьбы человечества становится выявление законов развития цивилизации, которые могут повлиять на ход дальнейшего развития.

Попытки теоретического описания роста народонаселения, предпринятые в ряде работ, показывают, что в ближайшее время следует ожидать прекращения роста и достижения стационарной численности человечества. Весьма вероятен также сценарий последующего снижения численности под действием ряда неблагоприятных факторов.

Что следует из уравнений динамики информации применительно к численности населения? По этим уравнениям рассчитаны три возможных сценария динамики численности. По одному из них предсказывается стабилизация численности населения в середине текущего века на уровне 7,5 млрд. человек. Согласно второму, в 2030 г. будет достигнут максимум 7,0 млрд. человек, а затем примерно в течение трех веков численность будет снижаться до уровня 5,4 млрд. человек. Третий сценарий дает тот же максимум 7,0 млрд. человек в 2028 г., однако последующее снижение численности будет более глубоким (до 2,8 млрд. человек) и более продолжительным (примерно в течение тысячи лет).

Возможен также колебательный режим, который характеризуется последовательностью этапов: сначала накопление информации в режиме с обострением, достижение максимума скорости производства информации; затем падение скорости, достижение ее минимума, возврат к режиму с обострением и т.д. Соответственно будет колебаться и численность населения.

═

Объем знаний – параметр порядка

═

Во всех сценариях с ограниченным ростом (кроме колебательного) численность человечества со временем достигает некого постоянного уровня, при котором рождаемость равна смертности, а разрушающее воздействие на биосферу удается скомпенсировать. Для стабильного существования человечества приходится практически все ресурсы (за исключением небольшой их части, идущей на потребление) тратить на восстановление окружающей среды. Такая ситуация характерна для зрелой, гомеостатической, цивилизации. Она имеет прямую аналогию с климаксовой экосистемой, в которой первичная продукция почти полностью компенсируется отмиранием биомассы.

Профессор Сергей Капица сформулировал демографический императив, в соответствии с которым крупномасштабные социальные, исторические, экономические и культурные процессы подстраиваются к изменению численности народонаселения. Эта величина играет роль ведущей медленной переменной, называемой в синергетике параметром порядка.

В информационной парадигме роль параметра порядка переходит к объему знаний. Более медленное накопление знаний по сравнению с изменением численности населения говорит о том, что демографический императив следует дополнить информационным императивом, в соответствии с которым глобальные демографические процессы подстраиваются под изменение объема накопленных человечеством знаний. Таким образом, знания выступают в качестве единственной движущей силы развития цивилизации.

Происходит это следующим образом. Накопление знаний способствует развитию жизнесберегающих технологий (удачный термин А.В. Подлазова), которые приводят к улучшению качества жизни (жилье, питание, медицина, образование и др.). В результате снижается детская смертность, повышается защищенность всех возрастов, что ведет к увеличению средней продолжительности жизни и численности населения. С 1950 по 1980 г. продолжительность жизни в мире в целом возросла с 47,0 до 59,2 года. В развитых странах Европы и Северной Америки – с 65,2 до 72,4, в развивающихся странах – с 42,4 до 57 лет.

Увеличение продолжительности жизни и улучшение образования приводят к повышению скорости производства знаний. В итоге получаем замкнутый цикл: накопленные знания ╝ жизнесберегающие технологии ╝ рост продолжительности жизни, увеличение численности населения, улучшение образования ╝ рост производства новых знаний. Этот цикл обеспечивает нелинейный, самоускоряющийся характер процесса производства знаний.

Важная особенность процесса – это его неустойчивость. Сложная система, в которой не производится информация, оказывается структурно неустойчивой. Сколь угодно малое проявление самоорганизации в системе становится началом развития процесса с обострением, который в конечном итоге приводит к появлению цивилизации. Таким образом, возникновение жизни неизбежно, несмотря на возможную случайность появления первой самоорганизующейся флуктуации.

Отметим одну далеко идущую космологическую аналогию, навеянную представлениями о расширяющейся Вселенной. Флуктуация в плоском мире Минковского приводит его в конечном итоге к расширяющейся вселенной де Ситтера с экспоненциально растущим радиусом. В информационной динамике этому в точности соответствует свободный режим производства информации, который, следовательно, можно рассматривать как информационный аттрактор, к которому приходит любая траектория независимо от начальных условий, т.е. возникшая в результате произвольной самоорганизующейся флуктуации. Этот аттрактор представляет собой гомеостатическую цивилизацию, которая сохраняет свою численность и одновременно наращивает информацию с постоянной скоростью. Поразительное сходство космологической и информационной динамики приводит к мысли об общих глубинных корнях этих явлений.

Распределение численности населения Земли по основным группам стран в 1960 году.

Распределение численности населения Земли по основным группам стран в 2002 году.

Динамика темпов роста населения планеты и производства основных пищевых ресурсов ══Источник: электронная версия бюллетеня «Население и общество», ═http://demoscope.ru/weekly/2005/0203/barom01.php