Текст книги "Глаз разума"
Автор книги: Даглас Хофштадтер
Соавторы: Дэниел Деннет
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 38 страниц)
Основной принцип этого явления – отрицательная обратная связь. Имеются несколько типов такой связи. При этом в общих чертах происходит следующее: “целенаправленная машина”, механизм или предмет, ведущий себя так, словно он сознательно стремится к какой-либо цели, снабжен неким измерительным устройством, замеряющим разницу между настоящим положением дел и “желаемым” состоянием. Чем больше эта разница, тем напряженнее работает механизм. Таким образом, машина автоматически уменьшает разницу – отсюда и название отрицательная обратная связь – и может остановиться, когда “желаемое” состояние будет достигнуто. Регулятор Уатта состоит из пары шаров, которые вращает паровой двигатель. Шары находятся на концах снабженного шарниром рычага. Чем быстрее вращаются шары, тем сильнее центробежная сила, борясь против гравитации, стремится привести рычаг в горизонтальное состояние. Рычаг присоединен к паровому клапану, питающему двигатель, таким образом, что подача пара прекращается, когда рычаг приходит в горизонтальное положение. Таким образом, если двигатель работает слишком быстро, подача пара уменьшается и двигатель замедляется. Если он замедляется слишком сильно, подача пара автоматически увеличивается и двигатель снова ускоряется. Подобные целенаправленные машины часто сбиваются с ритма, и часть инженерного искусства состоит в том, чтобы встроить в них дополнительные приспособления, уменьшающие возможность сбоев.
“Желаемое” состояние регулятора Уатта состоит в определенной скорости вращения. Очевидно, что регулятор не желает этого сознательно. “Цель” механизма определяется всего-навсего как состояние, в которое тот обычно возвращается. Современные целенаправленные машины используют такие же основные принципы, как отрицательная обратная связь, но достигают при этом гораздо более сложного “жизнеподобного” поведения. Управляемые ракеты выглядят так, словно активно ищут свою цель, а когда цель попадает в пределы досягаемости, то ракеты начинают ее “преследовать” учитывая все ее обманные маневры, броски и повороты, а иногда даже “предсказывая” или “предваряя” их. Мы не будем здесь вдаваться в детали насчет того как это делается. Для этого используется отрицательная обратная связь нескольких типов, прямая связь и некоторые другие принципы, хорошо известные инженерам и широко задействованные также в функционировании живых существ. Здесь не обязательно предполагать что-то похожее на сознание, хотя неспециалист, наблюдающий целенаправленное и разумное на вид поведение ракеты, с трудом может поверить, что она не находится под прямым дистанционным управлением пилота.
Обычным заблуждением является то, что поскольку такой механизм, как управляемые ракеты, изначально изобретен и построен разумным человеком, он должен находиться под непосредственным контролем разумного человека. Другим вариантом этого заблуждения является следующее утверждение: “Компьютеры не играют в шахматы по-настоящему, поскольку делают только то, что им приказывает человек-оператор”. Нам необходимо разобраться, в чем здесь ошибка, поскольку это поможет нам понять, в каком смысле можно сказать, что гены “контролируют” поведение. Компьютерные шахматы – хороший пример, и я остановлюсь на них немного подробнее.
Компьютеры пока не играют в шахматы как гроссмейстеры, но уже достигли уровня крепкого любителя. Строго говоря, правильнее будет сказать, что уровня крепкого любителя достигли программы, поскольку программам все равно, в какой компьютер их заложат. Какова при этом роль человеческого программиста? Разумеется, он не управляет компьютером постоянно, как дергающий за ниточки кукловод. Это было бы ловким трюком, обманом. Программист пишет программу, закладывает ее в компьютер, и дальше тот предоставлен самому себе: единственным человеком, взаимодействующим с компьютером, остается его противник, печатающий на клавиатуре свои ходы. Может быть, программист предвидит все возможные шахматные позиции и снабжает компьютер списком хороших ходов на любой случай? Наверняка нет, поскольку количество возможных шахматных позиций настолько велико, что прежде, чем программист закончит свой список, наступит конец света. По этой же причине невозможно запрограммировать компьютер на то, чтобы он анализировал “в уме” все возможные ходы с их возможными продолжениями, пока не найдет выигрышной стратегии. Возможных ходов в шахматах больше, чем атомов в галактике. Таким образом, предыдущие возражения не многого стоят. Проблема шахматного программирования чрезвычайно сложна, и не следует удивляться, что программам еще далеко до высочайшего шахматного мастерства.
В действительности, роль программиста больше походит на роль отца, учащего своего сына игре в шахматы. Он объясняет компьютеру ходы и правила, причем делает это не для каждой определенной позиции, а в виде наиболее экономично изложенных правил. Правда, он не говорит по-русски: “Слоны ходят по диагонали”, но заменяет это высказывание его математическим эквивалентом, что-то вроде: “Новые координаты слона получаются из старых путем прибавления той же константы, не обязательно с тем же знаком, одновременно к координатам x и y”, только короче. После этого он может запрограммировать какой-нибудь совет, написанный на таком же математическом или логическом языке, который в переводе на обычный язык означал бы что-нибудь вроде: “не оставляй короля без защиты”, или какой-нибудь ловкий прием, вроде “вилки” конем. Детали этого очень интересны, но рассмотрение их увело бы нас слишком далеко в сторону. Важно здесь следующее: во время игры компьютер предоставлен самому себе и не может ожидать помощи от своего “хозяина”. Все, что тот может сделать, это заранее запрограммировать компьютер наилучшим образом, гармонично совместив списки конкретных знаний с информацией по общей стратегии и тактике.
Так же гены контролируют поведение механизмов для выживания: не прямо, с помощью зажатых в пальцах ниточек кукловода, а косвенно, как программист влияет на поведение программы. Все, что они могут сделать, это запрограммировать поведение заранее, после чего механизм для выживания должен бороться самостоятельно, пока гены пассивно сидят у него внутри. Почему они так пассивны? Почему бы им не взять бразды управления в свои руки и не установить постоянный контроль? Ответ состоит в том, что они этого сделать не могут по причине отставания по времени. Научно-фантастический рассказ “На Андромеду” Фреда Хойля и Джона Эллиота, как и вся хорошая научная фантастика, базируется на интересных научных фактах. Странно, что книга, как кажется, вообще не упоминает открыто об основном из этих фактов. Надеюсь, что авторы не будут против, если я сделаю это здесь.
За двести световых лет от нас, в созвездии Андромеды (Не путать с галактикой Андромеды, находящейся на расстоянии 2 млн. световых лет. – Прим. изд.), существует некая цивилизация. Андромедяне хотят распространить свою культуру в других мирах. Как лучше всего это сделать? О межзвездном путешествии вопрос не стоит. Скорость света кладет теоретический предел возможностям таких путешествий, а соображения механики делают этот предел намного ниже на практике. Кроме того, возможно, что есть не так уж много миров, которые стоило бы посетить, и нет возможности узнать, в каком направлении они лежат. Радио – лучший способ связи со вселенной, поскольку, если у вас хватает энергии, чтобы посылать сигнал одновременно во всех направлениях, а не в каком-то одном, вы сможете достичь многих миров (их число растет пропорционально квадрату расстояния, на которое путешествует сигнал). Радиоволны перемещаются со скоростью света, что означает, что от Андромеды до Земли сигнал доберется за двести лет. Проблема с таким расстоянием в том, что оно делает беседу невозможной. Даже если не принимать во внимание тот факт, что каждое следующее послание с Земли будет передано людьми, отстоящими от авторов предыдущего послания поколений на двенадцать, попытка поддерживать подобный “межпланетный” разговор будет пустой тратой времени.
Эта проблема вскоре превратится для нас в практическую – от Земли до Марса радиоволны летят 4 минуты. Несомненно, что космонавтам придется отказаться от привычки беседовать короткими чередующимися репликами. Вместо этого им придется использовать длинные монологи, более похожие на письма, чем на реплики в разговоре. Вот еще один пример: Роджер Пэйн указал на то, что акустика моря имеет некоторые особые характеристики, означающие, что очень громкая песня китов теоретически может быть слышна по всему земному шару, если киты при этом находятся на определенной глубине. Неизвестно, сообщаются ли они между собой на такие большие расстояния в действительности, но если да, то они сталкиваются с той же проблемой, как астронавт на Марсе. Скорость звука в воде такова, что потребуется два часа, чтобы песня пересекла Атлантический океан и ответ добрался бы обратно. Мне кажется, что именно этим можно объяснить тот факт, что киты произносят непрерывные “монологи”, никогда при этом не повторяясь, в течение восьми минут. После этого они начинают сначала и повторяют всю песню, и так много раз подряд; каждый цикл занимает около восьми минут.
Андромедяне из фантастического рассказа сделали то же самое. Поскольку ждать ответа не было смысла, они уместили все, что хотели сказать, в одно огромное непрерывное послание и стали передавать его в космическое пространство снова и снова. Время полного цикла составляло несколько месяцев. Однако их послание сильно отличалось от сообщения китов. Оно состояло из закодированных инструкций по построению и программированию гигантского компьютера. Разумеется, инструкции не были составлены на каком-либо из человеческих языков, но опытный криптограф может расшифровать любой код, в особенности если его и составляли с целью легкой расшифровки. Сообщение было принято телескопом Жодрелл Банк, расшифровано, компьютер был построен и программа начала работать. Результаты оказались почти фатальными для человечества, поскольку намерения андромедян были не совсем альтруистичны. Компьютеру почти удалось захватить власть над миром, когда герой наконец с ним расправился, зарубив его топором.
С нашей точки зрения интересен вопрос, в каком смысле можно сказать, что андромедяне управляют событиями на Земле. У них нет прямого контроля над каждым действием компьютера; более того, у них нет способа узнать, был ли этот компьютер вообще построен, поскольку информация об этом достигла бы их только через двести лет. Компьютер сам принимал все решения и предпринимал действия. Он не мог попросить у своих создателей даже общих указаний. Все инструкции должны были быть записаны в нем заранее из-за непреодолимого временного барьера в двести лет. В принципе его программа могла быть очень похожа на программу компьютера-шахматиста, с той разницей, что она была бы более гибкой и обладала бы большей способностью к переработке локальной информации, потому что она была создана, чтобы работать не только на Земле, но в любом мире, где есть развитая цивилизация, в любом из множества миров, особенностей которых андромедяне заранее знать не могли.
Подобно тому, как андромедяне должны были иметь на Земле компьютер, чтобы тот принимал за них повседневные решения, наши гены должны были построить мозг. Но гены в этой аналогии – не только андромедяне, пославшие закодированные инструкции. Они сами по себе являются этими инструкциями. Причина, по которой они не могут прямо управлять нами, как кукловод – марионеткой, одна и та же – запаздывание во времени. Гены работают, контролируя синтез белков. Это могучее орудие для управления миром, но действует оно достаточно медленно. Чтобы построить эмбрион, требуются месяцы терпеливого дергания за белковые “струны”. Поведение, с другой стороны, – вещь быстрая и действует на временных отрезках протяженностью не в месяцы, но в секунды и в доли секунд. В мире что-то происходит, сова проносится над головой, шорох в высокой траве выдает затаившуюся там жертву, и в тысячные доли секунды нервная система приходит в действие, мускулы сжимаются, и чья-нибудь жизнь оказывается спасена – или потеряна. Гены не обладают подобной быстротой реакции. Как андромедяне, гены могут только постараться предусмотреть все заранее, построив себе быстрый компьютер и вложив в программу правила и “советы” на все случаи жизни, которые они способны “предусмотреть”. Но, как и в игре в шахматы, в жизни слишком много различных гипотетических возможностей, и предусмотреть их все невозможно. Как программист, работающий над шахматной программой, гены должны “проинструктировать” собственные механизмы для выживания не по поводу специфических деталей, но дать им общие советы о стратегии и тактике выживания.
Как указал Дж. З. Янг, гены должны проделать работу, аналогичную предсказанию. В момент построения эмбриона машины для выживания опасности и проблемы, с которыми ей придется сталкиваться, лежат в будущем. Кто знает, какой хищник будет выслеживать ее, притаившись в кустах, или какая быстроногая жертва перебежит, петляя, ее дорогу? Этого не способен предсказать ни человеческий прорицатель, ни ген. Однако возможны некоторые общие предположения. Гены полярного медведя могут быть уверены в том, что будущее их еще не родившейся машины для выживания будет холодным. Они не думают об этом, как о предсказании; они вообще ни о чем не думают: они просто создают густой мех, поскольку так они делали во всех предыдущих телах. Именно благодаря этому они все еще существуют в генетическом фонде. Они также предсказывают, что земля будет покрыта снегом, и это предсказание реализуется в виде белой шкуры, предоставляющей медведю хороший камуфляж. Если бы климат Арктики изменился так быстро, что медвежонок родился бы в тропическом лесу, предсказания генов оказались бы ошибочными, и им пришлось бы за это расплачиваться. Медвежонок погиб, и они вместе с ним.
* * *
Одним из интересных способов предсказания будущего является имитация. Если генерал хочет узнать, будет ли определенный план лучше, чем его альтернативные, он должен попытаться предсказать будущее. В ситуации имеется несколько неизвестных величин: погода, моральное состояние его собственного войска и возможные контрмеры противника. Чтобы узнать, хороший ли это план, можно попытаться привести его в жизнь и посмотреть, что получится; но этот тест нежелательно проводить для всех возможных планов, хотя бы потому, что количество молодых людей, готовых “умереть за отчизну” не бесконечно, а количество возможных планов очень велико. Предпочтительнее опробовать планы в тренировочных схватках, чем в смертельных боях. Тренировочные схватки могут проводиться по полной программе, со сражениями “Севера” против “Юга” и использованием холостых патронов, но и это слишком дорого и громоздко. Дешевле играть в военные игры, передвигая оловянных солдатиков и игрушечные танки по большой карте.
В последнее время компьютеры взяли на себя основную работу по имитации не только в военной стратегии, но и во всех областях, в которых необходимы предсказания будущего, таких, как экономика, экология, социология и многие другие. Эта технология работает следующим образом. На компьютере воспроизводится модель некого аспекта мира. Это не означает, что, отвинтив крышку, вы найдете внутри крохотную куколку, повторяющую форму изображаемого предмета. В банке данных играющего в шахматы компьютера нет мысленной картинки шахматной доски с фигурами. Доска и позиция на ней представлены там в виде ряда электронно закодированных чисел. Для нас карта – это миниатюрная модель мира, сделанная в определенном масштабе и спрессованная в два измерения. В компьютере карта, скорее всего, будет представлена в виде списка городов и других мест, каждое с двумя координатами, широтой и долготой. Для нас неважно, в какой форме компьютер представляет себе модель мира – главное, чтобы он мог с ней работать, ею манипулировать, проводить на ней эксперименты и предоставлять ответы человеческим операторам в доступной для них форме. Благодаря технике имитации можно выигрывать и проигрывать смоделированные войны, наблюдать, как летят или падают самолеты, как новая экономическая политика приводит к процветанию или кризису. В каждом случае весь процесс занимает в компьютере крохотную долю того времени, которое он занял бы в реальной жизни. Разумеется, некоторые модели мира хороши, а другие никуда не годятся, и даже самые лучшие модели только приблизительны. Никакая имитация не в состоянии абсолютно точно предсказать, что произойдет в действительности, но хорошая имитация гораздо предпочтительнее, чем слепой метод проб и ошибок. Имитацию можно назвать методом косвенных проб и ошибок (к несчастью, этот термин был много лет назад присвоен психологами, работавшими с крысами).
Если имитация – такая хорошая мысль, то мы могли бы ожидать, что механизмы для выживания набрели на нее первыми. В конце концов, они изобрели многие из приемов человеческой инженерной науки задолго до того, как мы появились на сцене: фокусирующие линзы и параболический рефлектор, частотный анализ звуковых волн, сервоуправление, эхолокатор, буферное запоминающее устройство и множество других вещей с длинными названиями, детальное описание которых для нас неважно. Так как же насчет имитации? Когда вам приходится принимать трудное решение в ситуации, включающей неизвестные будущие величины, вы прибегаете к определенного типа имитации. Вы представляете себе, что произойдет, если вы примете ту или иную возможную альтернативу. Вы создаете в голове модель мира – той его части, которая, как вам кажется, важна в данном случае. Вы ясно видите эту модель своим внутренним зрением и можете манипулировать ее составляющими. Маловероятно, чтобы где-то в вашей голове находилась уменьшенная копия событий, которые вы воображаете. Так же, как и в случае с компьютером, детали того, как ваш мозг представляет модель мира, не столь важны, как сам факт, что он может использовать ее для предсказания будущих событий. Машины для выживания, умеющие предсказывать будущее, – это скачок вперед по сравнению с механизмами для выживания, использующим прямой метод проб и ошибок. Недостаток проб в том, что на них требуется много времени. Недостаток ошибок в том, что они зачастую смертельны. Имитация и быстрее, и безопаснее.
Вершиной эволюции умения предсказывать стало, по-видимому, появление субъективного сознания. То, почему это произошло, кажется мне глубочайшей загадкой, стоящей перед современной биологией. У нас нет причин предполагать, что электронные компьютеры, способные к имитации, обладают сознанием, хотя мы должны признать, что в будущем это может произойти. Может быть, самосознание возникает в тот момент, когда симулируемая мозгом картина мира становится такой полной, что включает сам этот мозг. Очевидно, что торс и конечности механизма для выживания должны составлять важную часть его модели мира, и по той же причине сама имитация может быть частью мира, модель которого надо построить. Это можно также назвать “самосозерцанием”, но мне не кажется, что это название предоставляет удовлетворительное объяснение развития самосознания, отчасти потому, что оно включает бесконечный регресс – если у нас есть модель модели, почему бы не быть и модели модели модели?…
Каковы бы ни были философские проблемы, возникающие в связи с самосознанием, для целей данной статьи мы можем считать его кульминацией эволюционной тенденции, ведущей к освобождению механизмов для выживания как субъектов, принимающих решения, от их абсолютных хозяев, генов. Мозг не только осуществляет повседневный контроль за делами механизма для выживания; он также научился предсказывать будущее и действовать в соответствии со своими предсказаниями. Он достаточно силен, чтобы восстать против диктата генов, например, отказавшись иметь столько детей, сколько физически возможно. Но, как мы увидим, в этом смысле человек – совершенно особое животное.
Какое отношение все это имеет к альтруизму и эгоизму? Я пытаюсь развить мысль, что поведение животных, альтруистическое или эгоистическое, находится под контролем генов только в переносном, но тем не менее, вполне реальном смысле. Диктуя то, как строятся механизмы для выживания и их нервная система, гены осуществляют решающий контроль над поведением. Однако повседневные, сиюминутные решения – дело нервной системы. Гены создают общую политику, мозг воплощает ее в жизнь. По мере того как мозг развивается, он начинает перехватывать инициативу в создании общей политики, используя такие приемы как обучение и имитация. Логическим завершением этой тенденции была бы единственная общая инструкция, даваемая генами: делай то, что ты считаешь наилучшим, чтобы сохранить нас в живых.
Эгоистические мемы
Мы предполагаем, что законы физики одинаковы во всей доступной нам вселенной. Существуют ли какие-либо биологические принципы, имеющие такую же универсальную силу? Когда космонавты отправятся на далекие планеты, они могут ожидать найти там существа, слишком странные и непохожие на землян, чтобы мы могли их представить. Но есть ли нечто, что было бы верным для всех форм жизни, независимо от их химической базы? Если будет найдена форма жизни, основанная на кремнии вместо углерода или на аммиаке вместо воды, если обнаружатся существа, кипящие и гибнущие при −100° по Цельсию, если существует форма жизни не на химической, а на электронной основе, то будет ли между ними нечто общее, принцип, общий для всех живых существ? Разумеется, я не знаю, но если бы мне пришлось держать пари, я поставил бы на то, что некий основной принцип существует. Это закон, гласящий, что любая жизнь эволюционирует путем дифференцированного выживания реплицирующихся особей. Реплицирующаяся особь, преобладающая на нашей планете – ген, молекула ДНК. Могут быть и другие особи. Если они имеются, то при наличии некоторых дополнительных условий они почти неизбежно станут основой эволюции.
Нужно ли нам путешествовать в другие миры в поисках иных типов репликаторов и, вследствие этого, иных типов эволюции? Я думаю, что новый тип репликатора появился недавно на нашей планете. Он находится у нас под носом. Он еще крайне молод, еще неуклюже барахтается в своем первичном бульоне, но его эволюция продвигается вперед такими темпами, что оставляет старый ген далеко позади.
Новый бульон – это бульон человеческой культуры. Новому репликатору нужно имя, такое имя, которое бы несло идею культурной передачи, или единицы имитации. “Мимем” происходит от подходящего греческого корня, но мне нужно слово из одного слога, которое звучало бы немного похоже на “ген”. Надеюсь, что мои друзья-классицисты простят меня, если я сокращу название до “мем”. Это слово соотносится с английским memory (память) и с французским meme (такой же, тот же самый).
Примерами мемов являются мелодии, идеи, крылатые фразы, фасоны одежды, приемы изготовления горшков или построения арок. Подобно тому, как гены распространяются в генофонде, переходя от тела к телу при помощи яйцеклеток и сперматозоидов, мемы распространяются в мемофонде, переходя от мозга к мозгу путем процесса, который в широком смысле можно назвать имитацией. Если ученый слышит или читает о новой идее, он передает ее своим коллегам и студентам. Он упоминает о ней в своих статьях и лекциях. Если идея прививается, то мы можем сказать, что она распространилась, переходя от мозга к мозгу. Мой коллега Н. К. Хамфри изящно резюмировал содержание ранней редакции этой главы: …мемы должны рассматриваться как живые структуры, не только в метафорическом, но и в техническом смысле слова. Посеяв плодотворную мысль у меня в мозгу, вы поселяете там паразита, превращая мой мозг в механизм для распространения этого мема таким же образом, как вирус может паразитировать в генетическом механизме клетки-хозяина. И это не просто фигура речи – мем, соответствующий, например, вере в “жизнь после смерти” физически реализован много миллионов раз в структуре нервной системы отдельных людей во всех уголках земного шара”.
* * *
Я предполагаю, что адаптированные друг к другу комплексы мемов эволюционируют тем же способом, как и адаптированные друг к другу комплексы генов. Естественный отбор оказывает предпочтение тем мемам, которые используют культурную среду для получения преимущества. При этом культурная среда состоит из других мемов, тоже прошедших отбор. Мемофонд, таким образом, приобретает черты эволюционно стабильного набора, и новым мемам будет трудно туда проникнуть.
До сих пор я говорил о мемах негативно, но в них есть и свои хорошие стороны. Когда мы умрем, мы сможем оставить после себя две вещи: гены и мемы. Мы были созданы как машины для сохранения и распространения генов. Однако этот наш аспект окажется забытым через три поколения. Ваш ребенок и даже ваш внук может быть похож на вас лицом, иметь ваш цвет волос или унаследовать ваши способности к музыке. Но с каждым поколением вклад ваших генов уменьшается вдвое. Нужно совсем немного времени, чтобы он стал практически незаметным. Наши гены могут обладать бессмертием, но определенный набор генов, представляющий каждого конкретного человека, недолговечен. Элизабет Вторая – прямой потомок Вильгельма Завоевателя. Однако вполне возможно, что в ней нет ни одного из генов этого короля. Мы не должны искать бессмертия в размножении.
Однако, если вы внесли свой вклад в мировую культуру, если вы – автор хорошей идеи, мелодии, стихотворения, свечи зажигания, ваше детище может продолжать жить через много лет после того, как ваши гены растворятся в общем генофонде. Может быть, в мире еще сохранилась пара генов Сократа, но кого это интересует? Мемо-комплексы Сократа, Леонардо, Коперника и Маркони живут и процветают.
