Диалоги (июль 2003 г.)

Гордон Александр Гарриевич

Ж.Р. Давай, ты рассказываешь о том, что такое бит информации, а я рассказываю, как на дне вода, и как муравьи ходят, всё такое.

Так что давай сначала начнём с общей задачи.

Б.Р. …муравей. Вот видите, там раз, два, 8 листьев. Бинарное дерево называется. Значит, есть развилки, но последние из них – это листья. Вот на каждом из этих листьев была укреплена кормушка, то есть кусочек на самом деле ваты. Все ватки с водой, а ровно одна с сиропом.

А.Г. То есть из 8 вариантов был 1.

Б.Р. Да. И вот если, допустим, я, как муравей, хочу рассказать вам, где же там эта кормушка, я вам скажу, что…

А.Г. Второй слева.

Б.Р. Сначала лево, например, лево, потом право, право. Тогда, значит, вам станет понятно, где эта кормушка. И тем самым я передал 3 бита информации. Если там право – право – право, тоже 3 бита информации.

А.Г. Или всё время прямо.

Б.Р.

Но или мы можем придумать, например, так, что просто все листья конечные будут по-разному называться. Вот тот лист у нас будет называться коньяк, допустим, вот тот левый – будет называться виски, ещё, значит, придумаем 8 слов. Но суть в том, что всё это – всё равно 3 бита информации. Природу не обманешь. Вот как бы мы там их ни называли. Ну, для примера, эти 8.

Пусть у них будут такие имена: «Веточка та, где вчера был сироп». Или там, где вот на той неделе был сироп. Можно такие фразы использовать, но всё равно передаются те же 3 бита информации, вот в чем вся и прелесть. Мы совершенно не должны думать о строе языка, о словаре, о чём-то ещё.

А.Г. Передаётся 3 бита информации. Право – право – лево.

Б.Р. Да, в экспериментах подбрасывалась монета, я только это скажу о ходе опытов. Вот когда устанавливалась кормушка одна, сначала же подбрасывалась монета три раза. Если было 3 звена. Вообще были деревья от одной развилки, то есть совсем маленькие, до шести. Но вот здесь вот три развилки и соответственно три бита. Потом это дерево долго ещё там специально в контрольных опытах мучили вот именно с тремя развилками. Но, это уже сама биологическая часть, её лучше расскажет Жанна.

Ж.Р. Для того чтобы представить себе, как это всё делалось, нужно сказать, что муравьи жили на лабораторной арене величиной примерно с письменный стол. Ну, примерно как в рассказах Лема, когда учёные для своего удобства моделировали цивилизации, все более и более маленькие. И вот мы такую оптимальную нашли размером с письменный стол. И эта арена была разгорожена на две части. В одной части живут муравьи, они живут в прозрачном стеклянном, не гробу, чуть было не сказала, а гнезде. Это что-то вроде такой прозрачной шкатулочки с выдвижными ячейками. Так что в принципе всё видно. И эта часть арены, на которой они живут, отделяется от экспериментальной довольно высокой перегородкой, на которую ведёт мостик. Сначала они должны по мостику перейти на рабочую часть арены, вот за которой гнёзда уже не видно, а потом уже по второму мостику попасть на саму установку, вот в эту вот кювету с водой. Дальше они должны найти кормушку. Ну, это всё бы происходило очень долго, если бы мы в предварительных экспериментах не выявили активно работающие группы, что является само по себе, может быть, небольшим, но, так сказать, открытием в этой области. Дело в том, что, как оказалось, когда таким сложно организованным муравьям как рыжие лесные, ставят простую задачу, то ничего там в этом хаосе разобрать нельзя. Они скопом бегут и скопом находят. Но если задача сложная, то здесь можно наблюдать довольно чётко организованную структуру. Находят в сложных ситуациях, скажем, пищу разведчики. И каждый разведчик, как оказалось в предварительных опытах, общается только со своей небольшой группой фуражиров. С другими он не общается. Эта группа фуражиров примерно от 4 до 10 особей, которые специально его ждут. Вот в предварительных опытах мы выявляли таких разведчиков, выявляли их группы и метили их цветными пятнышками. Так что дальше было уже легче. После чего уже в текущих опытах можно было взять разведчика и посадить его на кормушку с сиропом. То есть просто ускорить этот процесс. Если разведчику предоставить возможность искать самостоятельно, это будет очень долго, особенно в случае с тремя развилками – это уже практически бесконечность. Если муравей ищет больше, чем полтора часа, он теряет интерес к данному, так сказать, объекту. После того как мы муравья сажаем на кормушку с сиропом, мы даём ему возможность выучить эту дорогу. Как правило, он не запоминаете её с первого раза. Разведчик бежит к гнезду и тогда, в то время когда он находится в гнезде, мы можем заменить эту установку на новую. Для того чтобы не использовался пахучий след, мы заменяем эту установку, их можно лепить много, на совершенно свежую. Поэтому, когда муравей приходит, он видит идентичную установку, но там, так сказать, никаких следов уже не остаётся. Обычно разведчику требуется 3–4 раза для того, чтобы запомнить дорогу в том случае, когда там 3 или 4 развилки. И после этого он начинает довольно активно общаться со своей группой фуражиров, придя в гнездо. Они уже приготовлены. То есть они видят, что их разведчик бегает и приносит корм. Вот после того как это общение уже начинается, мы можем зафиксировать время. Время, которое тратит разведчик на общение с фуражирами. И после того как он с ними пообщался, и мы видим, что группа выходит к этому мостику и движется компактно, мы разведчика изымаем пинцетом и отсаживаем в баночку. Он там спокойно сидит, ничего мы там ему не делаем. Группа должна найти эту кормушку, примерно так же как пчёлы пользуются указаниями разведчика, то есть, получив информацию. Поскольку дерево мы при этом в очередной раз заменили, там никакого пахучего следа не должно быть, кроме того,

мы даже убрали кормушку. Чтобы сироп, хотя он как бы, может быть, и слабо пахнет, но чтобы и этого фактора тоже не было. Они приходят на пустую веточку и сразу же получают от нас кормушку с сиропом, чтобы они не разуверились в нас.

А.Г. Чтобы не побили разведчика.

Ж.Р. Да, да. И это тоже правильно, чтобы не побили разведчика. Поэтому здесь важно зафиксировать вот такой момент. Во-первых, муравьи могут использовать только один способ передачи и получения этой информации. То есть мы исключаем все остальные.

А.Г. Запах исключается.

Ж.Р. Запах исключается. Во-вторых, мы измеряем время, которое тратит муравей-разведчик на общение с этими фуражирами.

А.Г. На передачу 3 бит информации.

Ж.Р. Как он при этом общается – нам неважно. Может быть, он при этом ещё что-то выкрикивает, какие-то, может быть, даже лозунги.

А.Г. Может быть, говорит о качестве пищи, о количестве её.

Ж.Р. Да. Мы измеряем только время. И это чисто эмпирический подход. Мы знаем, сколько времени затрачено на передачу скольких бит информации в этом случае. Вот так вот это чисто биологически выглядит…

А.Г. А в этих экспериментах ошибки были? То есть бывало такое, что разведчик неверно объяснял дорогу?

Б.Р. Да, бывали ошибки. Ну, во-первых, у одних разведчиков бывало много ошибок, у других мало. Некоторые вообще были или опытные, или умные, или с хорошей памятью, наверное, скорее всего. Некоторые были вообще не способны… просто бесполезно было, они не могли передать, скорее всего, запомнить не могли. Значит, дальнейшие опыты с ними не проводились. Но многие разведчики запоминали до 6 последовательностей поворотов, и у них процент ошибок был очень небольшой. Ну и всё это было, конечно, статистически обработано и опубликовано в приличных журналах. Это всё нормально.

Ж.Р. Даже существуют количественные данные, чтобы ответить на ваш вопрос более подробно. Если предоставлялась простая задача, то практически все разведчики могли с ней справиться. Если сложная, ну, начиная с трех развилок, она уже сложная, то с ней справлялось, ну, где-то около половины разведчиков, которые работают в данной лабораторной семье. И наконец, при шести развилках с такими задачами справлялись уже только единичные разведчики. Лучше так сказать. Что касается ошибок, то мы просто эмпирически, ну, как бы положили себе некоторые пределы. Это ведь животные и животные, как мы сейчас видим, достаточно сложно устроенные. У них могут быть, наверное, и собственные ошибки и какие-то настроения. То есть далеко не всегда группа механически, прямо вот таким компактным шариком шла по бинарному дереву. Вот это уже получается, во-вторых. Во-первых, могут ошибаться разведчики, а во-вторых – группа. Поэтому мы считали, что если в группе больше, чем два отставших, то она уже в целом ошиблась, несмотря на то, что пусть, скажем, 4 нашли, 2 не нашли. Всё-таки мы считаем это ошибкой.

А.Г. То есть если два сачкуют…

Б.Р. И всё это обрабатывалось статистически. Вероятность случайно найти – одна восьмая.

А.Г. А вот какой у меня вопрос ещё возник. Разведчик передаёт информацию только своей группе? При этом, если рядом находится другая группа, она не реагирует на слова разведчика?

Ж.Р. Да, она не реагирует.

А.Г. Видите, я сказал – «слова».

Ж.Р. Она не реагирует, и мы не знаем, из каких соображений. На самом деле меня как зоолога очень интересует вопрос о том, как взаимодействуют эти группы в семье между собой, как они координируют свои действия при решении каких-нибудь, ну, более общесемейных задач. Этого я пока не знаю. Дело в том, что, видимо, группа, которая наблюдает за действиями разведчика, в какой-то степени аналогична так называемым танц-группам у медоносных пчёл. Но только у медоносных пчёл это очень большие группы, которые как бы наблюдают издали. А здесь происходит такой процесс очень тесного соприкосновения. И разведчик общается обычно с одним-двумя, ну, редко тремя муравьями, ещё два-три наблюдают, очень тесно, так сказать, прижавшись к этой группе. Они, может быть, сами-то ничего и не поняли, но зато они будут знать, за кем держаться, когда эта группа пойдёт по бинарному дереву. Что касается остальных, они практически не реагируют на то, что происходит между данным разведчиком и его группой.

А.Г. Скажите, пожалуйста, вы пытались определить способы передачи информации? Это механические действия или запах?

Ж.Р. Ну, это хороший вопрос. Мы не то чтобы пытались, мы как бы исходили из того, что ещё в конце 19 века немецкий зоолог Вассманн предположил, что у муравьёв есть так называемый антеннальный код. И опять же далеко не у всех муравьёв, а только у высокосоциальных видов. Ну, так или иначе, муравьи касаются усиками друг друга всякий раз, когда передают пищу. Вассманн предположил, что именно с помощью антеннального кода муравьи, по-видимому, как Данте и предполагал, передают некую информацию. Поэтому мы взяли за основу, что, по всей видимости, во время вот этих антеннальных контактов некий такой информационный контакт происходит.