Связь с биологией

Наиболее впечатляющее вторжение алеатики в биологию связано с идеями фрактального хаоса. Приведу один пример из физиологии: всегда считалось, что хаотическая динамика параметров организма означает болезнь, а теперь выяснилось, что всё как раз наоборот. Например, исследование ритма сокращений сердца " удар за ударом" показало, что у здорового сердца ритм хаотичен (в фазово-пространственном представлении график напоминает странный аттрактор), у тяжело больного менее хаотичен (напоминает хаотический предельный цикл), а у умирающего почти регулярен (стягивается к точке) [Голдбергер и др., 1990]. Такие работы привлекают много внимания, но другие, столь же важные, направления остаются почти неизвестными.

Что позволяет клеткам (одного организма или одной колонии) делиться синхронно? Попытки моделировать этот процесс привели кибернетиков к задачам о синхронизации большого коллектива N автоматов. Основной интерес представляла задача с одинаковыми автоматами, имеющими небольшое число состояний, при котором автомат не способен считать ни время, ни число членов коллектива. Решения были остроумны, но все они, пока рассматривались детерминированные задачи, обладали общим дефектом: сбой одного автомата хотя бы в одном такте или даже малое перемещение автомата среди соседей разрушали весь процесс синхронизации. Биологического значения такие ненадежные схемы не имели. Однако в 1969 г. ленинградский кибернетик В.И. Варшавскийизменил постановку задачи: он предложил искать такое поведение автоматов, при котором в синхронное состояние приходят одновременно не все, а почти все автоматы. (Его автоматы соединялись в случайные пары равновероятно.)

Оказалось, что такой случайностный подход позволяет построить очень надежную систему и сильно упростить внутреннюю структуру самих автоматов. Эта система подробно рассмотрена мною ранее [Чайковский, 1990, c. 98–100] как основная при обсуждении организующей роли случайности.

Самоорганизация, демонстрируемая при таком типе синхронизации, очень красива, но за нее надо дорого платить – случайное взаимодействие означает непрерывное перемешивание коллектива (как перемешиваются молекулы в сосуде с газом), а это означает невозможность образования не только структуры из индивидов, но и существенного разнообразия самих индивидов. В реальных коллективах пары (например, при половом процессе у высших организмов) и группы образуются если даже и с элементом случайности, то далеко не случайно и, тем более, не равновероятно.

Поэтому в качестве основной случайности, организующей элементы в целое, чаще выступает не синхронизация, а другие феномены – например, мероно-таксономическое несоответствие (см. п. 8-5.2) – феномен, в принципе отсутствующий в однородных коллективах. Очень ярко он выступает при анализе видового разнообразия организмов.