Текст книги "Супермозг человечества"

Автор книги: Виктор Луговской

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 15 страниц)

Оригинально решают муравьи проблему разогрева муравейника после зимы. Теплопроводность стенок муравейника очень мала, и естественный прогрев весною занимал бы очень долгое время. Для ускорения этого процесса муравьи переносят тепло внутрь муравейника «на себе».

Когда кончается зима, начинает пригревать солнце, с муравейника сходит снег, на поверхность его выползают муравьи и начинают «принимать солнечные ванны». Очень быстро муравей нагревается на 10–15 градусов и возвращается обратно в холодный муравейник, согревая его своим теплом. Тысячи муравьев, принимающих такие «ванны», быстро поднимают температуру внутри муравейника.

Бесконечно разнообразие муравьев. Так, например, не все муравьи строят гнезда. Есть так называемые бродячие муравьи, которые водятся в тропиках. Они не строят гнезд, а кочуют большими массами. На своем пути они уничтожают всё живое, и остановить их невозможно. Поэтому на жителей тропической Америки эти муравьи наводят ужас. При приближении колонны бродячих муравьев жители с домашними животными бегут из деревни. После прохода колонны через деревню в ней не остается ничего живого: ни крыс, ни мышей, ни насекомых.

При движении у колонны бродячих муравьев соблюдается строгий порядок. По краям колонну охраняют муравьи-солдаты с огромными челюстями, в центре колонны находятся самки и рабочие. Рабочие несут личинок и куколок, а самка еще не имеет большого брюшка. Движение продолжается весь световой день, на ночь колонна останавливается, а муравьи сбиваются в кучу. Но кочуют муравьи не все время. Для размножения они переходят на оседлую жизнь, но не строят себе муравейник. Муравьи строят гнездо из собственных тел. Они сбиваются в шарообразную кучу, полую внутри с несколькими каналами для входа и выхода. В это время у матки вырастает большое брюшко, и она начинает откладывать яйца. Рабочие муравьи ухаживают за ними и выводят из них личинок. Отряды муравьев-фуражиров время от времени выходят из гнезда за пищей для семьи. Оседлая жизнь продолжается до тех пор, пока личинки не подрастут. Тогда муравьиная семья опять двигается в путь.

О чудесах муравьиных семей можно рассказать еще очень много, но вот каждый отдельный обитатель муравейника – это, как ни удивительно, просто мелкое суетливое насекомое, в действиях которого часто трудно найти какую-либо логику и цель. Муравей перемещается по неожиданным траекториям, тащит в одиночку или в группе какие-нибудь грузы (кусок травинки, муравьиное яйцо, комочек земли и т. д.), но обычно трудно проследить за его работой от начала до результата. Более осмысленно выглядят его, так сказать, «трудовые макрооперации»: муравей сноровисто подхватывает травинку или кусочек хвои, включается в «групповую» переноску, умело и отчаянно сражается в муравьиных битвах. Удивительно не то, что из этого хаоса и, казалось бы, бесцельной суеты появляется и живет многоликое и мудрое существо – муравейник. Если с высоты сотни метров посмотреть на любое человеческое строительство, то картина будет очень схожа: там тоже сотни работников делают многие десятки, казалось бы, не связанных друг с другом операций, и в результате возникает небоскреб, домна или плотина. Удивительно и находится на грани чуда то, что в муравьиной семье не обнаруживается никакого «мозгового центра», который управлял бы общими усилиями для достижения желаемого результата, будь то починка муравейника, добыча пищи или защита от врагов.

Больше того, анатомия отдельного муравья – разведчика, работника или муравьиной матки – не позволяет поместить этот «мозговой центр» в отдельном муравье. Слишком малы физические размеры его нервной системы и слишком велик объем программ и накопленных поколениями данных, необходимых для управления жизнедеятельностью муравейника.

Можно допустить, что отдельный муравей может автономно на инстинктивном уровне выполнять небольшой набор «трудовых макроопераций».

Это могут быть и трудовые и боевые операции, из которых, как из элементарных кирпичиков, складывается трудовая и боевая жизнь муравейника. Но для жизни в муравьиной семье этого мало. Для существования в своей среде обитания муравьиной семье необходимо уметь оценивать и собственное состояние, и состояние окружающей среды, уметь переводить эти оценки в конкретные задачи поддержания гомеостаза, устанавливать приоритеты этих задач, следить за их выполнением и в режиме реального времени перестраивать работу в ответ на внешние и внутренние возмущения. Как муравьи делают это?

Если принять допущение об инстинктивных реакциях, то достаточно правдоподобный алгоритм поведения может выглядеть следующим образом. В памяти живого существа в том или ином виде должно находится нечто подобное таблице «ситуация – инстинктивный ответ на ситуацию».

В любой жизненной ситуации информация от органов чувств обрабатывается нервной системой и «образ ситуации», созданный ею, сравнивается с «табличными ситуациями». При совпадении «образа ситуации» с какойлибо «табличной ситуацией» выполняется соответствующий «ответ на ситуацию». Если совпадения нет – поведение не корректируется или выполняется некоторый «дежурный» ответ.

Ситуации и ответы в такой «таблице» могут быть обобщены, но и при этом ее информационный объем будет очень большим даже для выполнения относительно простых функций управления. «Таблица» же, которая управляет жизнью муравейника, и в которой перечислены варианты ситуаций трудовой деятельности и контактов с окружающей средой при участии десятков тысяч муравьев становится просто необозримой и для ее хранения потребуются колоссальные объемы «запоминающих устройств» нервной системы. Кроме того, время получения «ответа» при поиске в такой «таблице» также будет очень велико, так как его надо будет выбрать из необозримо большого набора схожих ситуаций. А в реальной жизни эти ответы надо получать достаточно быстро. Естественно, что путь усложнения инстинктивного поведения достаточно быстро заводит в тупик. И это происходит особенно быстро, когда требуются инстинктивные навыки коллективного поведения.

Для оценки сложности «таблицы инстинктивного поведения», посмотрим хотя бы, какие основные операции приходится выполнять муравьям-«животноводам» при уходе за тлями.

Очевидно, что муравьи должны уметь отыскивать на листьях «богатые пастбища» и отличать их от «бедных», чтобы вовремя и правильно перемещать тлей по растению.

Они должны уметь распознавать опасных для тлей насекомых и знать способы борьбы с ними. При этом вполне возможно, что способы борьбы с разными врагами отличаются друг от друга, и это, естественно, увеличивает необходимый объем знаний. Необходимо также уметь опознавать самок тлей, чтобы в определенный момент (в начале зимы) переносить их в муравейник, располагать в специальных местах и обслуживать всю зиму.

Весною же надо определить места их повторного расселения и организовать жизнь новой колонии.

Наверное, нет необходимости продолжать описание необходимых операций по уходу – уже перечисленные операции дают представление о объеме знаний и умений, которые для этого нужны муравью. При этом необходимо учитывать, что все такие операции – это операции коллективные, которые в разных ситуациях могут выполняться разным количеством муравьев. Поэтому невозможно выполнять эту работу по жесткому шаблону и надо уметь адаптироваться к меняющимся условиям коллективного труда. Но кроме «животноводческих» умений муравей-«животновод» должен знать, как участвовать в коллективной жизни муравейника, когда и где работать и отдыхать, начинать и кончать рабочий день и т. д.

Для координации действий десятков и сотен тысяч муравьев в безбрежном океане вариантов коллективной трудовой деятельности необходим уровень управления на порядки выше того, которое возможно при инстинктивном поведении. Элементарные интеллектуальные возможности появились у животного мира Земли именно как способ обойти это принципиальное ограничение. При этом вместо жесткого выбора из «таблицы» стал использоваться метод построения «ответа» на возникающую ситуацию из относительно малого набора элементарных реакций. Алгоритм такого построения хранится в «памяти», и специальные блоки нервной системы в соответствии с ним строят необходимый «ответ».

Естественно, что та часть структуры нервной системы, которая ответственна за реакции на внешние возмущения, существенно усложняется.

Вместо достаточно простого и единообразного «выбора» из таблицы приходится хранить и выполнять достаточно сложные программы реализации непростых алгоритмов. Это требует принципиально другого уровня «аппаратурного оформления» для анализа возникающих ситуаций и формирования ответов на них. Но такое усложнение окупается тем, что оно позволяет, не требуя нереально больших объемов нервной системы, практически неограниченно разнообразить поведение особи и сообщества.

Освоение нового типа поведения с этой точки зрения требует лишь добавления в «память» нового алгоритма формирования «ответа» и минимального объема новых данных. При инстинктивном поведении же, как показано выше, возможности нервной системы быстро ставят предел такому развитию.

Очевидно, что перечисленные выше функции управления муравьиной семьи, необходимые для поддержания равновесия с окружающей средой и выживания, не могут выполняться на инстинктивном уровне – это близко к тому, что мы привыкли называть мышлением.

Но доступно ли это муравью?

По некоторым данным его нервная система содержит всего около 500 тыс. нейронов. Для сравнения – только в мозге у человека около 100 миллиардов нейронов. У первобытного человека размер мозга был не намного меньше. И если деятельность современного человеческого сообщества заметно сложнее жизни муравьиной семьи, то о жизни орды этого не скажешь… Но для жизни в орде первобытному человеку требовался мозг того же порядка, что и у современного человека.

А у муравья вся нервная система в миллионы раз меньше, хотя сложности поведения первобытной орды и муравьиного сообщества сопоставимы.

На загадку муравейника сегодня дается единственный ответ – инстинктивное поведение, дополненное особой генетической структурой муравьиной семьи. Но несоответствие анатомических характеристик муравья и объема информации, необходимой для управления инстинктивным функционированием, делает этот ответ неприемлемым. Только достаточно мощный мозг может управлять муравейником, но в муравье его разместить просто негде. Так почему же муравейник может делать то, что он делает, и жить так, как он живет?

Где размещается «мыслящий центр» муравьиной семьи, если в нервной системе муравья его разместить нельзя?

Скажу сразу, что таинственные «психополя» и «интеллектуальная аура» в качестве вместилища этого «центра» здесь рассматриваться не будут.

Будем искать реально существующие места расположения такого «центра» и способы его функционирования.

Супермозг муравейника

Известный французский энтомолог Р. Шовен так писал, пытаясь объяснить поведение пчелиного семейства, которое характеризуется высоким интеллектуальным уровнем, недоступным для одной пчелы.

«В труде англичанина Воулса автор делает упор на то, что нервные центры насекомых чрезвычайно малы и число клеток, содержащихся в них, очень невелико по сравнению с мозгом крупных млекопитающих; казалось бы, это должно ограничить психические возможности насекомых; насекомое, у которого гораздо меньше нервных клеток, чем, например, у крысы, не может обладать таким же пластичным поведением, как она.

Есть только одно исключение – общественные насекомые. Действительно, если отдельным организмам удается установить взаимосвязь, сложиться воедино, работать сообща, то их деятельность протекает на ином, гораздо более высоком уровне. В улье живет от 60 до 70 тысяч пчел, значит, столько же мозговых центров. Чтобы быть лучше понятым, я прибегну к аналогии.

Известно, что элементы памяти больших электронных вычислительных машин состоят из ферритовых колец, соединенных между собой чрезвычайно сложным образом. Предположим, что инженер, которому поручили сконструировать такую машину, имеет лишь одно ферритовое кольцо – он ничего не сможет сделать. Будь у него десяток или сотня таких колец, он не был бы ближе к цели, а вот если их дать ему несколько тысяч, то он сможет, соединив кольца надлежащим образом, создать из них орган машинной памяти. Тысяча элементов приобретают ценность и значение, какими ни в какой мере не обладали ни десяток их, ни сотня. Предположите теперь, что у маленьких ферритовых колец выросли ножки, что они умеют передвигаться и что они лишь в особых случаях соединяются и образуют единое целое: вы получите машину, во многом сходную с пчелиной семьей.

Понятно, простая аналогия, подобная приведенной выше, не может служить веской аргументацией, но есть в ней некая внутренняя очевидность, которая делает ее в наших глазах довольно правдоподобной.» [2] Конечно, аналогия не может быть доказательством, но давайте сделаем еще один шаг, разовьем эту замечательную догадку и позволим работать той «внутренней очевидности», о которой говорит Г. Шовен.

Трудно представить себе, что части нервных системы отдельных насекомых – это детали большого мозга, но вполне реально считать, что большой мозг состоит из большого количества малых мозгов отдельных насекомых.

Поэтому представим себе, что программы и данные гипотетического мозга, мощностью достаточно большой для управления сложной жизнью муравейника, разбиты на большое количество малых сегментов, каждый из которых размещен в нервной системе одного муравья, т. е. в малом мозге, который является составной частью супермозга. Для того чтобы эти сегменты могли работать, как единый мозг, надо соединить их линиями связи и в набор программ мозга включить программу-«надзирателя», которая следила бы за передачей данных между сегментами и обеспечивала нужную последовательность их работы. Кроме того, при «построении» такого мозга надо учесть то, что некоторые муравьи – носители программных сегментов – могут умереть от старости или погибнуть в тяжелой борьбе муравейника за выживание, а с ними погибнут и расположенные в них сегменты мозга. Для того, чтобы мозг был устойчив к таким потерям, необходимо иметь резервные копии сегментов в других муравьях и программа-«надсмотрщик» должна использовать их при гибели отдельных муравьев. Программы самовосстановления и оптимальная стратегия резервирования позволяют, вообще говоря, создать мозг очень высокой надежности, который сможет работать продолжительное время, несмотря на военные и бытовые потери и смену поколений муравьев. Такой «мозг», распределенный по десяткам и сотням тысяч муравьев, будем называть «распределенным мозгом муравейника», центральным мозгом или супермозгом.

Надо сказать, что в современной технике системы, сходные по структуре с супермозгом, уже не новинка. Так, американские университеты уже использовали тысячи компьютеров, подключенных к Интернету, для решения актуальных научных задач, требующих больших вычислительных ресурсов.

Кроме сегментов распределенного мозга, в нервной системе каждого муравья должны быть заложены и программы «трудовых макроопераций», которые выполняются по командам этого мозга. Состав программы «трудовых макроопераций» определяет роль муравья в иерархии муравейника, а сегменты распределенного мозга работают как единая система, как бы вне сознания муравья (если бы оно у него было).

Итак, предположим, что сообщество коллективных насекомых управляется распределенным мозгом, причем каждый член сообщества является носителем частицы этого мозга.

Другими словами, в нервной системе каждого муравья находится небольшой сегмент центрального мозга, который является коллективной собственностью сообщества и обеспечивает существование этого сообщества как целого. Кроме того, в ней находятся программы автономного поведения («трудовые макрооперации»), которые являются как бы описанием его «личности» и который логично назвать «собственным сегментом».

Малый объем сегмента центрального мозга компенсируется большим количеством этих сегментов, так что суммарная мощность мозга получается достаточно большой. Даже при самом высоком уровне дублирования, которое необходимо для повышения надежности супермозга, его рабочий объем получается в десятки тысяч раз больше, чем объем нервной системы одного муравья.

Объем нервной системы муравья оценивается величиной порядка 200 тыс. нейронов*, и, значит, сегменты супермозга муравейника могут содержать до 1011 нейронов**. [3]

Так как объем нервной системы каждого муравья мал, то и объем программы «трудовых макроопераций», которая имеется у каждого муравья, тоже получается малым. Поэтому такие программы могут обеспечивать самостоятельное поведение насекомого только при выполнении элементарного действия и требуют управляющего сигнала в начале и конце макрооперации или цепочки макроопераций.

*) Нервная система муравья состоит из надглоточного и подглоточного нервных узлов (ганглиев), а также ганглиев брюшной нервной цепочки. Надглоточный нервный узел функционально соответствует головному мозгу. С передней частью надглотчного узла связаны грибовидные тела, являющиеся высшими ассоциативными центрами. Если оценки общего объема всей нервной системы муравья колеблются от 0.5 млн. до 1.0 млн. нейронов, то грибовидные тела состоят примерно из 200.000 нейронов.

**) По другим данным суммарный объем нервных систем пчелиной семьи тоже может доходить до 1010 нейронов.

Надо отметить, что это приводит к тому, что супермозг оказывается сильно загруженным передачами команд отдельным муравьям и эта, казалось бы, маргинальная особенность работы системы супермозга приводит к очень важным эволюционным последствиям, о которых более подробно будет сказано ниже.

О передаче информации между сегментами супермозга

Говоря о супермозге, нельзя обойти проблему связи между его сегментами, расположенными в нервной системе отдельных муравьев.

Если мы принимаем гипотезу распределенного мозга, то должны учитывать, что для управления системой муравейника необходимо быстро передавать из сегмента в сегмент мозга большие объемы информации, и отдельные муравьи должны часто получать управляющие и корректирующие команды мозга.

Однако многолетние исследования муравьев (и других коллективных насекомых) не обнаружили сколько-нибудь мощных систем передачи информации: найденные «линии связи» обеспечивают скорость передачи порядка единиц бит* в минуту и могут быть только вспомогательными.

*) Бит – единица информации, позволяющая выполнить один двоичный выбор «данет», «лево-право» и т. п.

Такие линии связи достаточны для информационного обмена между отдельными муравьями при выполнении ими «трудовых макроопераций», но их пропускная способность совершенно недостаточна для связи между сегментами супермозга. Сегодня мы знаем только один канал, который мог бы удовлетворить требованиям работы распределенного мозга – это электромагнитные колебания в широком диапазоне частот.

Хотя до настоящего времени такие каналы не найдены ни у муравьев, ни у термитов, ни у пчел, из этого не следует, что они отсутствуют. Правильнее говорить о том, что использованные методики исследования и аппаратура не позволили обнаружить эти каналы связи.

Современная техника, например, дает примеры совершенно неожиданных каналов связи в, казалось бы, хорошо изученных областях, причем обнаружить их можно только специально разработанными методами.

Хорошим примером здесь может быть улавливание слабых звуковых колебаний или попросту говоря – подслушивание.

Решение этой задачи искали и находили и в архитектуре древнеегипетских храмов и в современных направленных микрофонах, но с появлением лазера неожиданно выяснилось, что есть еще один надежный и высококачественный канал приема весьма слабых акустических колебаний. Причем, возможности этого канала далеко превосходят все, что считалось в принципе возможным, и кажутся сказочными.

Оказалось, что без всяких микрофонов и радиопередатчиков можно хорошо слышать все, что вполголоса говорится в закрытой комнате, и делать это с расстояния 50-100 метров. Для этого достаточно, чтобы в комнате было застекленное окно.

Дело в том, что звуковые волны, возникающие при разговоре, вызывают колебания оконных стекол с амплитудой микроны и доли микрона. Лазерный же луч, отражаясь от колеблющегося стекла, позволяет фиксировать эти колебания на приемном устройстве, и после соответствующей математической обработки их можно превратить в звук.

Как мы видим, здесь тоже в качестве физической основы высокоскоростного информационного канала используются электромагнитные колебания (луч лазера), но совсем не так, как обычно принято использовать электромагнитные волны. Принципиально новый, ранее не известный способ использования электромагнитных колебаний позволил улавливать неощутимо слабые звуки в условиях, когда их обнаружение казалось принципиально невозможным.

Очевидно, что здесь эксперимент, опирающийся на традиционные способы поиска электромагнитных сигналов, не смог бы обнаружить этот канал.

Почему же нельзя предположить, что распределенный мозг использует какой-то неизвестный нам способ передачи информации по тому же каналу электромагнитных колебаний? И именно поэтому он еще не обнаружен?

С другой стороны можно найти примеры каналов передачи информации, которые четко проявляются в нашей повседневной жизни и о физической основе которых ничего не известно.

Я не имею в виду исполняющиеся предчувствия, эмоциональную связь между близкими людьми и другие подобные случаи передачи информации без участия каких-либо известных каналов связи. Вокруг этих явлений, несмотря их на безусловное наличие, накопилось столько мистических и полумистических фантазий, преувеличений, а иногда и просто обмана, что я просто не решаюсь ссылаться на них. Но известно, например, такое распространенное явление, как «ощущение взгляда». Практически каждый из нас может припомнить случаи, когда он оборачивался, «ощущая чей-то взгляд». Сомнений в существовании информационного канала, который ответственен за передачу «ощущения взгляда» нет, но нет и объяснения, каким образом некоторые особенности состояния психики смотрящего передается тому, на кого он смотрит. Электромагнитное поле мозга, которое могло бы быть ответственно за этот информационный обмен, практически неощутимо при удалении на десятки сантиметров, а «ощущения взгляда» передается на десятки метров.

То же можно сказать о таком общеизвестном явлении, как гипноз. Гипнотические способности имеет не только человек – известно, что некоторые змеи используют гипноз при охоте.

При гипнозе также происходит передача информации от гипнотизера к гипнотизируемому по каналу, который хоть и безусловно существует, но природа которого неизвестна. Причем, если гипнотизер-человек использует иногда голосовые приказы, то змеи звуковой сигнал не используют, и их гипнотическое внушение от этого не теряет силу.

И никто не сомневается в том, что можно почувствовать чужой взгляд, и не отрицает реальности гипноза из-за того, что в этих явлениях каналы передачи информации неизвестны.

Все сказанное выше можно рассматривать как подтверждение допустимости предположения о существовании канала передачи информации между сегментами распределенного мозга, природа которого нам еще не известна. Так как наука, техника и практика повседневной жизни дают нам неожиданные и неразгаданные примеры разнообразных информационных каналов, то и в предположении о наличии еще одного канала, физическая основа которого нам пока не известна, нет, видимо, ничего необычного.

Для объяснения того, почему линии связи у коллективных насекомых еще не обнаружены, можно привести много различных причин: от вполне реальных (недостаточная чувствительность исследовательской аппаратуры) до фантастических (связь через скомпактированные измерения нашего мира). Проще, однако, просто допустить, что эти линии связи существуют, и посмотреть, какие следствия из этого вытекают.