Что такое обработка знаков, или семиозис?

Эта записка, как и ряд других, является результатом совместного с комментатором Upright Biped обсуждения проблем организации биосемиозиса.

Физическая суть семиозиса (обработки знаков) заключается в том, что он обеспечивает указание/обозначение одной из возможных физических или химических альтернатив. Например, молекулы краски на листе бумаги (или конфигурация пикселей компьютерного монитора):

Конфигурация материи, обозначающая другую физически независимую от неё конфигурацию материи.

обозначают одну из иллюстраций (множеств молекул краски на бумаге или конфигураций пикселей монитора):

Различные конфигурации материи.

В данном случае обработка знаков совершается в коре головного мозга читателя. Связь между конфигурациями материи (1) и (3) локальна (имеет место только в рамках соглашений русского языка, которому обучился или обучается читатель). Речь идёт о логическом отношении между конфигурациями материи (1) и (3), выраженном, тем не менее, в материальной форме, а именно: в конкретной конфигурации синапсов коры головного мозга носителя русского языка, составляющей ассоциативную связь между (1) и (3).

Точно так же кодоны информационной РНК распознаются в контексте биосинтеза белка как инструкции:

1. по присоединению определённых аминокислот к синтезируемой молекуле белка,
2. инициации и
3. завершения синтеза.

Например, кодон AУГ (cм. рис. ниже) распознаётся как инструкция инициации синтеза. Распознавание химически реализовано по принципу адептера: особые ферменты аминоацилсинтетазы связывают протеиногенные аминокислоты с молекулами транспортных РНК таким образом, чтобы в химическую связь с очередным кодоном информационной РНК вошёл антикодон лишь той тРНК, которая нагружена требуемой аминокислотой. Требования соответствия между кодонами и аминокислотами также, как и в примере выше, имеют логическую природу, являясь соглашениями, или правилами, которые носят название генетического кода. Нас не должен смущать тот факт, что реализация генетического кода имеет химическую основу: эти правила возможно изменить (перенастроить). Например, недавно был синтезирован искусственный нуклеотидный алфавит, который представляет собой расширенный (8-буквенный) вариант универсального 4-буквенного алфавита, встречающегося в биосфере.

Биосинтез белка: (1) - рибосома, (2) - информационная РНК, (3) - транспортные РНК (слева нагруженные аминокислотами (4), справа разгруженные), (4) - аминокислоты, (5) - полипептид (белок). Источник.

Таким образом, суть обработки знаков состоит в установлении логических (семиотических, или знаковых) отношений между конфигурациями материи. В результате этого конфигурация материи, выступающая в роли знака, указывает/обозначает одну из физических/химических альтернатив: конфигурацию материи, называемую денотатом. Подчеркиваю, что логическая связь знак-денотат является локальной для той или иной системы обработки знаков. Установление логической связи знак-денотат невозможно без участия так наз. интерпретанта, то есть третьей конфигурации материи, физически/химически не зависимой от первых двух. Знак, интерпретант и денотат составляют неразложимую функциональную триаду, так наз. тройку Пирса.

• Ч.С. Пирс -- американский философ и математик, основоположник семиотики (науки о знаках).

То, что имеет место обозначение одной из множества физических или химических альтернатив, тоже легко понять. Слово "альтернатива" имеет здесь следующий смысл. Ни одна из конфигураций материи (1) - (3) не является более физически/химически предпочтительной, чем другие; все три конфигурации соответствуют одним и тем же значениям полной потенциальной энергии частиц материи, их составляющих. В первом примере я мог написать совсем другое слово: не "хлеб", а "молоко" или "мясо", тем самым создав новую конфигурацию чернил на бумаге, указывающую на конфигурацию материи (2) или (4). Коль скоро физика/химия предоставляют мне эту возможность, при выборе альтернатив я волен руководствоваться прагматическими (нефизическими) соображениями, например:

• иллюстрация (2) дороже, чем (1) или (3) или
• именно иллюстрация (1) соответствует тематике моей домашней коллекции картин.

Там, где физика и химия не предоставляют ряд альтернатив, выбор из них, естественно, невозможен. Это имеет место в неравновесных состояниях, то есть при наличии ненулевых градиентов материи или энергии.

Важно также осознавать, что в качестве нефизического критерия может выступать и требование функциональной целостности многокомпонентной системы. Пусть, например, наша система выполняет некоторый алгоритм, скажем, алгоритм, распознающий образы. Пусть наш алгоритм классифицирует изображения по признаку "хлебо-булочные изделия". Понятно, что классификатор никак не связан с физико-химическими ограничениями взаимодействий частиц вещества изображений, которые он классифицирует. Поэтому он может быть настроен на классификацию изображений и по другому признаку, например, "мясо-молочная продукция". Я привожу эти соображения здесь только для иллюстрации возможности формулирования нефизических критериев (правил) функционирования многокомпонентных систем.

Важно, что никаких законов природы, заставляющих меня выбрать ту или иную физико-химическую альтернативу по нефизическому критерию не существует. Физический смысл установления локальных логических связей между конфигурациями материи некоторой системы состоит в установлении символьных ограничений на движение материи в ней. Нет икаких законов природы, устанавливающих символьные граничные условия на движение частиц вещества. Это способен делать только интеллект создателя системы (в тех случаях, когда это физически возможно).

Абсолютно то же самое имеет место и в системе трансляции биологической информации. Поскольку полимеризация нуклеотидов практически не имеет химической избирательности (каждый из 4 нуклеотидов может полимеризовать любой другой в водяном растворе), порядок нуклеотидов в линейной структуре иРНК (см. ленту на рисунке выше) может быть любым. А это и означает, что линейная структура иРНК способна нести информацию. А теперь самое интересное. Во всей обозримой вселенной обработка знаков наблюдается только:

• в искусственных системах (естественные и формальные языки: русский, английский и пр. языки, математика, языки программирования, игры, шифры, правила дорожного движения и пр.), то есть в заведомых коррелятах интеллекта, а также
• в живых организмах.

Отсюда делается абдуктивное предположение о том, что и система трансляции живых организмов, использующая код и интерпретатор, а в силу универсальности генетического кода, следовательно, и вся биота также являются коррелятами интеллекта.

В этом состоит гипотеза дизайна биосферы. Эта гипотеза научна. Во-первых, она базируется на анализе систематизированных экспериментальных данных. К тому же, указанное предположение, как и всякая иная научная гипотеза, вполне может быть фальсифицировано обычным научным путём. Для этого необходимо либо опытно продемонстрировать возникновение жизни без активного управления экспериментом со стороны экспериментатора, либо, по крайней мере, пронаблюдать процесс появления обработки знаков вне контекста живых организмов.

Пока ни того, ни другого не сделано, никто не в праве отказывать гипотезе дизайна в научности. Те, кто отказывает гипотезе дизайна в научности, просто показывают тем самым, что недостаточно глубоко разбираются в данном вопросе.