Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Обзор: Биоинформатика и биосемиотика - исторический путь от теории к практике

А.И.Липкин: Вступительное слово:

Несколько слов о причинах, почему я решил собрать столь серьезных людей здесь по этой теме.

Я не биолог и не лингвист. Мое исходное образование - физик-теоретик. Я к.ф-м н. Но здесь я выступаю как философ науки, науковед.

На вопрос: "Что такое биология (физика, химия,…)?" стандартным ответом является: "Это то, чем занимаются биологи  (физики, химики,…).

В своей книге "Основания современного естествознания. Модельные основания физики, синергетики, химии" (М., 2001) я для физики, синергетики, химии даю более содержательный ответ путем выявления специфической для каждой науки базовой структуры.

Там я показываю, что целостной единицей в физике является раздел науки РН, и что все РН физики имеют общее структурное основание: переход системы из одного состояния в другое. Есть такое общее структурное основание и для химии. Это химическая реакция, т.е. превращение одних соединений (веществ) в другие. Есть такое общее структурное основание и для синергетики. Нет проблемы выделить подобные структуры и в молекулярной биологии, ориентирующейся на физику и химию. Но все они, по моему убеждению, "выплескивают ребеночка" - специфику биологии.

Я полагаю, что ее можно вынуть путем анализа развитых разделов биологии, которые существенно не влезают в молекулярную парадигму. К таким разделам относятся теории эволюции, генетика, морфогенез.

Во время прошлых моих попыток обсуждения биологических тем, проводившихся мной на прошлых семинарах с той же целью, я услышал от некоторых участников семинара какие-то отсылки к лингвистическим моделям. У меня возникла гипотеза, что лингвистика (или шире -семиотика) может быть серьезным источником парадигмальных моделей принципиально отличных от физико-химических.

Это я и собираюсь искать на этом семинаре. Такова моя личная цель, я ее буду обсуждать и исходя из нее задавать вопросы. Буду рад, если кто-либо мне в этом поможет, но не собираюсь к этому сводить семинар.

Раз Вы с интересом откликнулись на эту тему и сюда пришли, то значит в ней есть интерес и потребность.

 

А.Е.Седов: Биоинформатика и биосемиотика: исторический путь от теории к практике.

   Практику мы будем понимать не в хозяйственном, а в исследовательском смысле - как системы методологий. История теории информации в биологии отчасти рассмотрена нами в недавних работах, включая популярные для детей и учителей [1-4]. Здесь же мы перейдём к новым, актуальнейшим аспектам.

1. Теория информации в биологии и её проблемы.

   Та теория информации, которую создали К.Шеннон и У.Уивер и интенсивно пытались применять к биологии У.Винер, У.Росс Эшби, Г.Кастлер и многие их коллеги с 1950х-60х гг., оказалась необходимой, но не достаточной. Не ясно, как измерять информацию топологических структур, особенно при их преобразованиях. В биологии области с такими задачами - это морфогенез (в онтогенезе и филогенезе) и вообще все 4-мерные (пространственно-временные) изменения на всех уровнях - от третичных структур макромолекул до динамики биоценозов. Особенно не ясно, как измерять прирост информации "от существующего к возникающему": в онтогенезе, эволюции, экологических сукцессиях. К тому же для разных структур формулы Шеннона могут давать идентичные количества бит, игнорируя суть биосистем и их процессов - их иерархичность [1-4]. Надо отметить, что, Г.Кастлер, К.Уоддингтон и особенно М.Аптер были близки к пониманию этого ещё 40 лет назад [3].

   Однако теперь именно те области экспериментальной биологии , которые стали оплотом теории информации сразу после её зарождения - молекулярная генетика и нейробиология - оказались полны феноменов, в которых "мал золотник, да дорог": некоторые объекты и процессы, малые как по структурам, так и по количеству шенноновской информации, несут гораздо больше информации системе в целом, чем другие подобные им, т.е. имеют огромные семантические веса [5]. Таковы различные функциональные участки в ДНК, нейропептиды и мембранные рецепторы в синапсах. Огромное многообразие тех и других позволяет говорить о сложных синтаксисе, семантике и прагматике того, что полвека назад представлялось, соответственно, лишь как монотонные триплетные коды в геномах и диодоподобные синапсы в сетях нейронов. Теория информации и вообщи классическая кибернетика для биологии необходимы, но становятся явно не достаточными. И надо отметить, что в лучших отечественных работах по теории информации в биологии, почти не известных зарубежным коллегам, были не только подходы классической кибернетики (например, эволюционная биокибернетика И.Шмальгаузена), но и интегративный холизм семиотики. Так, в 1960-80-х гг. М.Волькенштейн вычислял семантические веса как макромолекул, так и текстов - в зависимости от структурных уровней и компетентности систем-приёмников [6].

2. История биоинформатики.

   C начала 1980-х гг. начинают формироваться всемирные банки прочитанных ДНК-и белковых текстов, ставшие огромными мета-объектами, необходимыми для понимания каждого вновь прочитанного участка какого-либо генома [7], (эту область коллеги и ученики автора, участвовавшие в его домашнем семинаре 1983-87 гг., удачно назвали генолингвистикой), а также прочие всемирные БД по биологии - в основном с медицинской и экологической информацией в различных формах представления данных. Остановимся лишь на одном отечественном 'case study', связывающим системы минимальных и максимальных структурных уровней. Авидон и Финн сравнили кластеры сходств между тысячами органических молекул с кластерами их клинических и лабораторных эффектов in vivo. Так они показали, что радикалы не всегда аддитивны в отношении свойств (эмерджентность), а также - что не биогенные радикалы нежелательны как в фармакологическом, так и в экологическом аспектах. К концу 1980-х гг. эти БД появляются в возникающем Интернете. Отметим, что вся виртуальная биология для Интернета активно использует меры информации в русле, проложенном К.Шенноном и его последователями, включая и отца автора, ктн.,дфн.,проф.Е.А.Седова (1929-1993). Однако теперь необходимы и кластерно-иерархические подходы к анализу геномов, мозга и Интернета [8], а также надорганизменных биосистем - популяций и сообществ.

3. История биосемиотики и её связей с теорией информации. Перспективы.

   Семиотика - междисциплинарная область, изучающая знаки и их значения в различных системах - естественных, технических и гуманитарных. Биология включает все формы представления данных - визуальные и литеральные, статические и динамические, охватывающие все структурные, функциональные и классификационные уровни биосистем - как существующих, так и развивающихся. Поэтому уже созданный дискурс семиотики - и вербальной, и визуальной, - развивающийся на пересечениях естественнонаучных, гуманитарных и технических знаний - нам, биологам, необходим для постановки наших задач и создания исследовательских программ. Основатели биосемиотики: Uexkull (1940), T.Sebeok (1972), Krampen (1981), Pattee (1982). А первая в истории конференция по биосемиотике, "Биология и лингвистика", была у нас - в Тарту в январе 1978 г.. Материалы её скоро будут изданы. Автор данной статьи и его отец активно участвовали в ней.

 Теперь дискурс кибернетики всё более входит в холистические концепции семиотики. В рамках данной статьи дадим лишь ссылки на большие журналы, целиком посвящённые этим темам [9-11], и на наш скромный вклад в эти области в мировом масштабе [12,13].

Литература:

1. Седов А.Е. Концепции информации в биологии: поиски междисциплинарной методологии и их особенности в отечественной науке.// ИИЕТ РАН. Годичная научная конференция. Москва, «Янус-К», 1997. С.95-100.

2. Седов А.Е., Попов Л.В., Чудов С.В.: Развитие концепций информации в контексте биологии. Поиски междисциплинарной методологии: история и современность.//Интернет-журнал "Biometrica 2000."Томский Гос.Ун-т, 1999.

3. Седов А.Е. Концепции информации в биологии развития: основные исторические вехи.//ИИЕТ РАН. Годичная научная конференция.

Москва, "Эдиториал УРСС", 2000. С.249-252.

4. Седов А.Е. Живое и информация. //Биология в школе. (В печати).

5. Седов А.Е. История науки, запечатлённая в метафорах её языка: структурный и количественный анализ профессиональных терминов и высказываний генетики.//Информационный Вестник ВОГиС. 1999, №9. С.10-20.

6. Волькенштейн М.В. Молекулярная биофизика. Москва, "Наука", 1975.

7. Седов А.Е. История геносистематики и ее примений в филогенетике.

Дисс. канд. и докт. биол. наук. 501 с., цв. илл. ИИЕТ РАН, 1994.

8. Седов А.Е. Коммуникации в коллективном разуме человечества: системы локальных центров или единый глобальный "супермозг"? //Материалы 12-й сессии Международной школы социологии науки и техники "Национальные системы профессиональных коммуникаций в науке и технологии, экономике и политике.". 1999 г. (В печати).

9. Academia. Lectures in theoretical biology. The Second Stage. Ed. by Kalevi Kull and Toomas Tiivel. Estonian Academy of Sciences, Tallinn, 1993.

10. Semiotica. Mouton de Gruyter Editorial Board. . V.124 (1/4), 127. 1999.*

11.Cybernetics and human knowing: A Journal of Second-Order Cybernetics, Autopoiesis & Cyber-Semiotics. 1992-2000. V. 1-7.

12. Sedov A.E. Genetics as Developing Hypertext: Sets of Metaphors in Multilevel Cognitive Models. //7th Int.Congr.of IASS/AIS. Dresden (Germany), Oct.1999. P.347.

13. Sedov A.E.Genes, Cells, and Societies: Basic Similarities among Sign-Interpreting Systems.//Commentationes in honorem Thomas A.Sebeok octogenarii. Lectures Hommage a Thomas A.Sebeok - from Fennougrian Studies to Biosemiotics. International Semiotics Institute, Imatra (Finland), 2000. P.125-132.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика