Александр Никонов - Между Сциллой и Харибдой. Последний выбор Цивилизации
Точно так же, как биологическая эволюция, то есть телесная изменчивость, в компьютерах моделируется и развитие интеллекта, то есть изменчивость ментальная, но об интеллекте мы поговорим чуть позже.
…Если вам по наивности кажется, что эти математические игры ума не имеют к реальной биологии никакого отношения, вы сильно ошибаетесь. «Математические игры» имеют отношение ко всем наукам, которые претендуют на точность. У вас в классе математики висел плакат о том, что математика — царица всех наук? А математичка объясняла вам, что любая наука является наукой лишь настолько, насколько использует в своем инструментарии математику? Если да, хорошо… Тогда вам будет понятно, что пришествие в биологию математики только придает этой науке солидности и веса. И лишний раз подтверждает на моделях правильность выводов биологов об эволюции. Причем не только биологической эволюции. Но и социальной. Так, автор упомянутой работы рассматривает возникновение и эволюцию кооперативного поведения в сообществах охотников-собирателей. Его работа, как любая теория социальной эволюции, берет свое начало в трудах тех эволюционных биологов, которые занимались социальным поведением у животных.
Эволюция работает! Она просто работает. Бесхитростно и тупо, точно так же бесхитростно и тупо, как мельтешат молекулы в броуновской среде. Собственно, и механизм-то у эволюции тот же — квантовое мельтешение. Принципиальная случайность, имманентно присущая квантовому миру. А уж дальше закон сохранения подхватывает и сохраняет то, что наиболее устойчиво в данных условиях.
На сегодняшний день, как я уже сказал, существует уйма эволюционных моделей. Они моделируют молекулярную эволюцию, популяционную, макроэволюцию (на уровне видов).
В конце восьмидесятых — начале девяностых годов прошлого века появились первые модели, исследующие психическую эволюцию. Общее название этого направления — «Адаптивное поведение».
Первая международная конференция по адаптивному поведению состоялась в Париже, и с тех пор наука без устали грызет гранит в этом направлении. Успехи есть, и они велики. Математики, программисты и биологи, собравшись в могучие кучки, создают искусственные виртуальные среды, запускают в них виртуальные организмы, обладающие набором характеристик и способные меняться при смене поколений. То есть индивидуальная смертность нужна для выживания вида в целом — она обеспечивает его изменчивость.
Называют эти виртуальные создания, живущие в виртуальной среде, «аниматами» — от двух английских слов: animal и robot. Аниматы имеют две точно такие же базовые потребности, как и биологические животные — индивидуальную потребность и коллективную потребность, то есть им нужно кушать, чтобы сохранить себя и размножиться, а в результате сохранить вид как единицу. За то что мы с вами кушаем и размножаемся, нам делается приятно. Это эмоционально-чувственное вознаграждение за «правильное» поведение, которое в виртуальной среде задается аниматам программно.
Так вот, будучи запущенной, эта модель биосферы позволяет продемонстрировать всем желающим, как идет эволюция, как живая система аниматов следует в русле меняющихся внешних условий виртуальной среды и меняется сама. Или погибает. Точнее, погибает та часть аниматов, которая «не сумела» приспособиться. А часть, имеющая положительные мутации, соответствующие новым требованиям среды, выживает и вытаскивает за собой весь вид.
Устроено все не слишком сложно для понимания. Вот для примера описание одной такой модели. Искусственная среда состоит из условных клеток, где растет условная трава. Анимат имеет внутренний запас энергии, которую с помощью поедаемой травы восполняет. Если запас внутренней энергии тает, анимат получает мотивацию к поиску еды. При этом он тратит энергию на поиски. Не успел найти траву до того, как иссякли запасы энергии, — помер. Аналогично осуществляется и мотивируется поиск самки.
Управляет поведением анимата простенький «мозг», состоящий из нескольких виртуальных нейронов. У каждого нейрона с десяток сигнальных входов снаружи и изнутри организма. Анализируя поступающие сигналы, нейроны «принимают решения» — дают команды на выполнение действий. Геном же моделируется особыми весовыми коэффициентами, которые определяют, насколько важен или неважен поступающий сигнал. Они могут меняться… Не очень сложная модель, правда? Но даже она, будучи запущенной, дает на выходе весьма сложное поведение аниматов.
Простейшие самодельные программы эволюции типа упомянутой выше программки «Ходоки» могут занимать всего ничего места — 16 килобайт. Большие же программы просчитываются на суперкомпьютерах. Но в каждой из них эволюция исправно идет, если заданы случайная изменчивость и закон сохранения, то есть базовые физические закономерности, действующие в нашем реальном мире.
Как видите, все получается. Без всяких чудес, только с помощью заданных законов. Бог не нужен. Зачем бог, если работает закон? Только в отсталых странах догоняющего развития, где живут не по законам, а по понятиям, то есть апеллируют к высшему авторитету пахана при разрешении вопросов, склонны и к вере в Отца небесного.
И вовсе нет необходимости «воспроизводить эволюцию опытным путем в масштабах планеты», как на том настаивают креационисты и прочие упертые боговеры. Если масштабный фактор не позволяет проделать эксперимент на целой планете, можно обойтись виртуальной планетой и провести эксперимент в компьютере, задав те же законы, которые работают в реальном мире.
Есть физический маятник. Но он движется так же, как виртуальный маятник в компьютере, поскольку законы движения маятника известны.
Есть реальная эволюция с известными механизмами. И в компьютере она будет работать точно так же — рождать новые виды, проявлять изменчивость, давать усложнение.
Любопытно, что эволюция самодостаточна и может даже порождать массовые вымирания, которые сейчас списываются на масштабные катастрофы типа падения метеоритов. Это, например, убедительно показано в работе В. Найдича «Компьютерное моделирование биологической дивергентной эволюции в однородной среде», где возникшие было и царящие в биосфере крупные хищники внезапно вымирают и мельчают.
— Э-э! Компьютерные игрушки компьютерными игрушками, а тем не менее биологам еще ни разу не удавалось увидеть своими глазами рождение нового вида! Значит, сие есть чудо божие! — и такой «аргумент» приходится слышать.
Ну, во-первых, вовсе не «значит», это обычный провал в логике. Если я никогда не видел живых негров или миллиардеров, это не значит, что их не существует в природе. А во-вторых, биологи рождение вида очень даже наблюдали. Больше того, человечество само путем селекции давно и успешно занимается выведением новых видов. Известно, что все собаки — потомки волка. А теперь мысленно поставьте рядом левретку, сенбернара и волка, после чего наберитесь смелости сказать, что крохотная дрожащая левретка или огромный сенбернар — это тот же серый волк. Встретив столь непохожие существа в дикой природе, любой зоолог отнесет их к разным видам.
— Но все породы собак могут скрещиваться! — возразят воинствующие боговеры. — А известно, что главным фактором, разделяющим виды, является их неспособность скрещиваться с другими видами.
И это очень большое заблуждение! Вид характеризуется не только возможностью или невозможностью скрещиваться с «соседями» по эволюционному древу, но и морфологией (строением тела), образом жизни, поведенческими особенностями. Одни собаки караульные, а другие охотничьи. Одни норные, другие загонные.
А по поводу скрещивания… Разные виды, принадлежащие к одному роду, вполне могут скрещиваться и даже давать плодовитое потомство. Никто же не сомневается, что волк, лиса, шакал, койот — разные виды. Но они могут давать потомство.
Наблюдать воочию разделение одного вида на два мешает тот же самый масштабный фактор, который пока не дает нам зажечь звезду, только в данном случае помеха не пространственная, а временная — на то, чтобы один вид в естественных условиях отделился от другого, требуются десятки тысяч лет. Однако этот процесс можно ускорить, взяв для опыта короткоживущие и быстроразмножающиеся виды — микроорганизмы или мух дрозофил.
Лет десять тому назад американские биологи собщили, что им удалось пронаблюдать появление нового вида плодовых мушек в естественных условиях, причем в данном случае дело дошло уже до невозможности одного вида скрещиваться с другим — все, как любят креационисты. (Если быть точным, потомство этих расходящихся видов еще рождается, но уже с многочисленными уродствами.)
Вот еще пример, на сей раз лабораторный. Эксперименты, проведенные в 1993 году с мухами Cyrtodiopsis dalmanni показали следующее. У этих мух глаза расположены на стебельках. Так вот, ученым удалось искусственным отбором разделить вид на два подвида — мух с длинными глазными стебельками и с короткими.
