HU  |   RO  

Korunk 2007 Augusztus

A bioinformatológia ‚Äď új metatudományos szemléletmód a biológiában


B√°r√°ny-Horv√°th Attila–Uray Zolt√°n

 


„Az információ általánosan elfogadott definíciójának a hiánya nemcsak a tudományos
kommunikációt nehezíti meg, hanem széles körben a manipuláció eszközévé is válhat.”


Ross W. Ashby, 1956


„A biológiában minden csak az evolúció fényében válik érthetővé.”


Theodosius Dobzhansky, 1973


„A biológiában igen sok az általánosítás, de roppant kevés az elmélet.”
                                   Fran√ßois Jacob, 1970


„Az adatok arra buzdítottak, hogy tovább keressük a valódi hálózatok jobb leírását,
és rákényszerültünk, hogy a véletlen világnézetet teljes egészében eldobjuk.”                                                           Barabási Albert László, 2002


„A struktúrák, akár ember alkotta őket, akár biológiai természetűek, nem mások,
mint határfeltételek, amelyek felhasználják a fizikai világ törvényeit,
de saját maguk nem redukálhatók ezekre a törvényekre.”


Polányi Mihály, 1968


„Minden létező hordozza a saját felépítésére, keletkezésére és működésére vonatkozó információkat.”


Gánti Tibor, 1978


„Az írás feltalálása tette talán lehetővé a modern, nagy társadalmak létrejöttét és egyben a váltást
a varázslatok és rituálék által uralt társadalmakból az olyanokba, melyekben a tudomány
és a józan ész egyre fontosabb szerepet játszhat.”                                                                                                                                   Jack Goody, 1977


„Az állati kommunikáció nem gondolatok közlésére szolgáló rendszer, hanem belső állapotok összehangolására szolgáló fiziológiai szabályozó mechanizmus.”                                                                                Csányi Vilmos, 2001


„A reprezentációk, a gondolatok világa tekinthető úgy is, mint ami új szelekciós mezőt teremt, amelyben a társadalomtudomány kérdése annak elemzése, hogy hogyan valósul meg egy külső ciklusban a szelekció a közvetlen valóságukban csak az egyéni gondolatok között. Ekkor az idegtudományi, az evolúciós és a fejlődési értelmezés feladata annak oksági értelmezése, hogyan lehetséges egyáltalán reprezentáló, a világot megjelenítő szervezeti működés.”
                                                                                              Pléh Csaba és Gulyás Balázs, 2003


„A valóság alapvető építőköveit az anyag és az energia helyett
információt hordozó mintázatok reprezentálják.”


 Stephen Wolfram, 2002


„Eszerint a kezdeti rendezettség láthatóan növekvő rendezettséget hoz létre.”                     
Szatmáry Eörs, 2003


 


1. Kivezető ösvény Shannon árnyékából


Számtalan buktatóval küszködik az információelmélet, mióta 1948-ban útjára indította Shannon. Valójában ő csak a humán kommunikációelméletet alkotta meg, technikai jellegű képlete is az emberi „üzenet” továbbításának mikéntjére vonatkozik: azaz milyen módon lehet egy adott keresztmetszetű hírcsatornán időegység alatt maximális mennyiségű üzenetet küldeni. Csak implicit módon került terítékre a szemantikai értelmétől kizsigerelt információ, valójában a lineárisan sorjázó jelek, az anyagi hordozó szubsztrátum.


De amiképpen az ókori matematikusoknak nem róható fel, hogy nem értekeztek a halmazelméletről, úgy Shannon sem marasztalható el azért, hogy miért nem kezdte a kommunikációelmélet helyett egy átfogóbb információelmélettel. Így ma sem tisztázott az információ mibenléte. Az egymásnak ellentmondó, több száz információmeghatározás ékesen bizonyítja, hogy amit ma információelméletnek neveznek, az egy zúgó-zsongó darázsfészek. Ma, gyakran, csak átsiklanak felette.


Mindaz, amit Shannon útjára indított a kommunikációelmélettel kapcsolatosan, helyénvaló volt. Semmit sem von le Shannon érdemeiből az a tény, hogy technikai jellegű képlete feltételezi azt, hogy a kommunikációt megfossza „alapvető” tulajdonságától, mégpedig a szemantikai jelentésétől (ami nélkül az információ már nem információ). Pontosan azt tette, amit tennie kellett: útjára indított egy új, modern metatudományt, a kommunikációelméletet, amire társadalmi igény volt (és megalkotott egy ma is helytálló technológiai jellegű képletet). Az a tény, hogy az információelmélet megrekedt ezen a ponton, legkevésbé az ő hibája. A kivezető út keresése számunkra maradt: kihívás és feladat.


Yehoshua Barr-Hillel és Rudolf Car-nap már 1953-ban, – alig öt évvel Shan-non kommunikációelméletének meg-jelenése után – rádöbbennek és leközlik, hogy a jelentés nélküli információ teljesen értelmetlen, olyan, mint a „fából vaskarika”. Ezért megalkotják „szemantikai információs elméletüket”, amely a tulajdonképpeni shannoni elméletnek pontos logikai tükörképe (Barr-Hillel– Carnap, 1953). Ritkán vétenek olyan hatalmasat a logika ellen, mert eleve a két kutatási mód, a minőségi (vagyis a fogalmi) feltárás és a mennyiségi megközelítés (kvantifikáció) – természetszerűleg – sohasem lehet azonos, de még hasonló sem. Ha másképpen is nevezzük el az egyenlőség tagjait, akkor sem fejezheti ki egyazon formai képlet a két feltárás elvi lényegét.


Tudniillik az információelmélet nem azonos a kommunikációelmélettel, sőt még csak nem is a kommunikációval kezdődik az információ léte. Azt az információtartalmat, amit közölni óhajtok, a megismerés (kognició) „szolgáltatja”. Végső soron minden „tudás” a megismerés során a (külső, belső) környezetből származik. Valójában a megismerés során, amikor „kivonjuk” a megismerendő objektumból az információt, és ezt a kivont információt feldolgozzuk, tömörítjük, bizonyos szempont alapján rendezzük (strukturáljuk), egy modellbe szervezzük. A modell, egy jól meghatározott gyakorlati vagy elméleti cél vetületében kivont (absztrahált), lényegesített és szerves egységbe integrált, esszenciális információk rendszere (Horváth, 1977; Ferenczi–Horváth, 1980; Horváth– Uray, 1989). Az izolált, önmagában árváskodó adat vagy ismeret hihetetlen gyorsasággal kihull az emlékezet rostáján. Felidézhetősége szinte a nullával egyenlő.


 


2. A megismerés elsődlegessége


 Az információelméletnek természetszerűleg része mind az állati, mind az emberi megismerés, amely a kommunikáció számára a „nyersanyagot” termeli, értelemszerűen elsődleges. Az információfeldolgozás módjának a felfedése nem más, mint magának a megismerés (kognició) mikéntjének feltárása. Az információfeldolgozás elkerülhetetlenül az információval végzett műveletek sora, egyféle manipuláció. Ezért amióta létezik információ és megismerés, elkerülhetetlen velejárója az információ manipulációja is.


A törzsfejlődés (filogénia) során biológiai szükségszerűségből olyan érzékszervek alakultak ki, melyek csak az anyag külső szerkezetére vonatkozó információk vételére alkalmasak. A létért való küzdelem egzisztenciális követelményei nem egyeztethetők össze a mélázó szemlélődéssel. Az állatok arra kényszerülnek (mint kezdetben maga az ember is), hogy gyorsan mérjék fel az adott helyzetet, és azonnal cselekedjenek. A gyors reagálás létkérdés volt az ősember számára is. Ilyen létfeltételek mellett bőségesen elég a külső struktúra (alak, szín, szag stb.) jegyeinek feltárása. Ezek főként az azonosítást szolgálták. Sőt, a belső szerkezet ismerete ekkor feleslegesen, mi több, életveszélyesen komplikálná a helyzetet, mert zavarná és feleslegesen késleltetné a döntéshozatalt. Az állatok nemcsak igen komplex „kognitív modell” produkálására képesek, de olyan mentális műveletek elvégzésére is, amelyek meghaladják akár az ember képességeit is. Például az egerek és patkányok hihetetlen komplex labirintusok modelljét tudják egyetlen bejárás után „mentálisan” homlokegyenest megforgatni, ha felcserélik a startot az érkezési kapuval (Csányi, 1987). Az ember sokkal egyszerűbb mértani idomok rajzát is csak nehezen képes mentálisan forgatni. Pszichológusok kimutatták, hogy ilyenkor még az elforgatás mértéke is jelentősen esik a latba. Nyilván nem könnyű a külső struktúráról sem „képet” alkotni, mivel sok jelentéktelen információ elmarad; mi több, ez a modell nem mindig képi (vizuális), néha auditív vagy éppen szaglási (olfaktív) stb. jellegű.


Viszont tipikusan humán megközelítés a belső szerkezet információi alapján elkészített modell. Ennek is, mint az előbbinek, egyedüli eszköze a referenciális információ (RI), a valamiről szóló megjelenítés, leírás, referálás. Azért olyan nehézkes a belső struktúra megismerése, mert csak a külső szerkezet felderítésére alkalmas érzékszervek állnak rendelkezésre. Nem csupán az információ „kivonása és sűrítése” a feladat, de el kell képzelni és sokszoros összehasonlító feltárás segítségével bizonyítani kell a belső struktúra milyenségéről alkotott előzetes elképzelésünket (hipotézis). Tehát jelentősen felértékelődik a gondolkodás szerepe a belső szerkezet megismerésében. Viszont, különösen a hosszú távú prognózisokban, a hosszú távú túlélési esélyekben jelentős előnyre tehet szert az az egyed vagy a csoport, amelyik képes ismereteit ennyire elmélyíteni. Ezt példázza Noé és bárkájának bibliai legendája (bár a nagyon hosszú lejáratú előrejelzés ma sem erőssége a meteorológiának, hiszen nagyon sok kaotikus folyamat játszik közre a klimatológiai jelenségekben).


Minden idegrendszer – legyen az állati vagy humán – a neurális információ (NI) segítségével tárja fel a tárgyakban és jelenségekben integrált inherens információt (II Minden ismeret, minden közvetlenül szerzett vagy tanult tudás (vonatkozzon az a külső vagy a belső struktúrára), minden elvont, az „idegrendszer által produkált információ” nem létezik fizikai valóságként. Az anyagi rendszerekkel szemben, ahol az inherens információ mint fizikai valóság létezik (Bárány- Horváth, 1974, Uray–Szász, 2002). A mentálisan megjelenített neurális információnak csak a „hordozó szubsztrátuma”, a „jel” valóságos. Fizikai valóságként csak a jel, az anyagi hordozó létezik, míg a tudás (maga az információ) ekkor már virtuális jellegű, mint minden tudás, minden ismeret (referenciális információ).


A megismerésnek (kognició) két nagy szakasza különböztethető meg:


(1) interiorizáció, vagyis a (belsővé tétel), az idegrendszerben való megjelenítés, a mentális modell kialakítása; mint láttuk, a madarak és emlősök, de főként a magasabb rendű emlősök ilyen performanciái gyakran meghaladják az ember képességeit, lehetőségeit;


(2) exteriorizáció, az első szakaszban már belsővé tett mentális modellt (pszichikus megjelenítést) külsővé tesszük. Ebben a külső leképzésben, anyagiasításban az ember verhetetlen, messze lehagyja az összes többi, idegrendszerrel rendelkező élőlényt (Bárány-Horváth, 2007).


Dolgozatunk elején idéztük nagy etológusunkat (Csányi, 2001), aki tudományos tömörséggel rátapint: az ember gondolatokat közöl (üzenet), az állat csak belső állapotokat hangol össze (szignalizál). Belső vizuális, szaglási stb. „mintázatait” nem képes közölni, csak a kiváltott érzelmi állapotokat „jelzi”: éhes, esetleg dühös vagyok, várj sorodra, párosodhatnék, ellenséget érzek stb.


3. Információ – rend és komplexitás


Csakhogy a megismerés a legmagasabb rendű élőlények, az állatok, az idegrendszerrel rendelkezők privilégiuma. Igaz, van egy olyan információs rendszer, mely közös az összes élőlényben: ez az összes biorendszerekre vonatkozó egységes genetikai kódban megfogalmazott genetikai patrimónium. Ez tényleg elsődleges a megismeréssel szemben is. Tehát a kommunikációt megelőzi a kognició, a megismerést megelőzi az összes földi élőlények azonos kódban írt öröklődési anyaga, mely jelenlegi tudásunk szerint mintegy 3,9 milliárd esztendős. Ez azt jelenti, hogy az élet feltűnően gyorsan kialakult a kb. 4,6 millárd éves Földön. Minden informácionális jelenséget, amely az élő rendszerek szerkezetét és működését illeti, valamint feltárja mindazt, amit az élő rendszerek működésük emergenciájaként létrehoztak (a termeszvártól az űrhajóig, a nummuliteszes mészkövektől a technikai megvalósításokig, a sztromalitoktól a „pillangóeffektusig”), ez a metatudomány hivatott vizsgálni, amit mi bioinformatológiának neveztünk el (Bárány-Horváth, 1995). Mindenképpen úgy tűnik, hogy a biológiai evolúció az egyetemes anyagfejlődés és szerveződés szerves folytatása, még akkor is, ha a biológiai evolúció során minden lényeges új információs megoldás, ha csak kis mértékben is, módosítja a negentropikus trend irányát, míg ezek végül is összegződve eredményezik a Földön tapasztalható 180C0–os irányváltást a negentropikus trend felé (Bárány-Hor-váth, 1998). A teljesség igénye nélkül, röviden felvázoltuk mindazt, ami a bioinformatológiai kutatások tárgyát képezi.


 


Ha eddig a történések fonalát az időben visszafelé felfejtve követtük, és arra figyeltünk, hogy egyszerűbb jelenségek az általánosak, ezt képzeletben könnyen megfordíthatjuk. Rájövünk, hogy a biológiai evolúció pontosan azt demonstrálja: a fejlődés során egyre fokozódik a komplexitás mértéke.


Érdekes Paul Davies (1994) elképzelése – bár másnak is eszébe jutott – „a komplexitás második főtételének” megfogalmazása. Ő ekképp foglalja össze: „Bár összhangba lenne a termodinamika második főtételével, a komplexitás törvénye mégis a Világegyetemben végbemenő változások alapvetően más megközelítését adná, mert egy fejlődő Világegyetemet írna le […] a szinte szerkezet nélküli kezdettől a rendkívüli magas szervezettségű, bonyolult végállapotig.” Kár, hogy a tudományok fejlődése során nem így történt. Most tényleg más lenne a szemléletünk. Tényként könyveljük el viszont azt, hogy nemcsak a biorendszerek evolúcióját, de – ha lassúbb ütemben is –az anyag általános fejlődését is az váltja ki, hogy gyarapodik az információval való telítődés és az ennek következtében beálló komplexitásnövekedés. Ahol ez nem következett be – például a „sötét anyag” esetében –, éppen az információhiány miatt, az anyag strukturálatlan maradt.


Mindenesetre az információ, bár már az ősrobbanás idején megjelent, lévén erősen hőérzékeny (termoszenszibilis) az a kevés, ami megmaradt belőle és nem semmisült meg a nagy hő következtében, főleg az idő és a tér genezisére „használódott” fel. Ezért asszociálható a tér három dimenziója a strukturális információval (SI), míg az idő egyetlen dimenziója a  dinamikus információval (DI Mindazokat a kérdéseket, melyeket az abiotikus anyagfejlődés felvet – minthogy ott is az anyagfejlődés, ha kisebb mértékben is, a információval való telítődéshez kötött az általános informatológia hivatott tanulmányozni.


Bizonyos, hogy az információ legfontosabb „feladata” a téridő 4D-jének létrehozásán túl az anyagi rendszerek genezise, sőt azok fejlődésének biztosítása, majd később az élő rendszerek egyszerű, de nagyszerű – a kiválasztódáson alapuló – evolválódásának biztosítása (ne felejtsük, a szelekció maga is informácionális működés). Az információ mindenképpen rendet és – új információtöbblettel – komplexitást teremt. Az információ fontos szerepét csak akkor tudjuk értékelni, ha összhangban az ismert tényekkel, elfogadjuk egy lehetséges meghatározását és alapvető típusait.


(Folytatjuk)


 


 


Vissza az oldal tetejére | Folyóirat | Főoldal