Супермозг человечества
Шрифт:
Так называемые «эволюционные тупики» — это как раз и есть результаты таких проб.
Недаром говорят, что «эволюция слепа» — слеп любой процесс самоорганизации. Это совсем не означает, что он не может получить требуемый результат — просто результат получается после многих неудачных попыток.
Динамичные процессы жизни муравейника, в которых принимают участия сотни, тысячи и десятки тысяч муравьев уже только по своим временным характеристикам не могут быть процессами самоорганизации. Координировать сложную жизнь муравейника без централизованного контроля параметров этой жизни, доверяя принятие решения отдельным муравьям, также невозможно, как нельзя доверить управление железнодорожным движением машинистам, сидящим в кабинах своих локомотивов.
Строительство термитника
Гипотеза «распределенного мозга» просто и наглядно объясняет и проявления личной инициативы муравьев, и способность сообщества к проведению сложных работ с участием тысяч работников. Набор «трудовых макроопераций», хранящийся в «собственном сегменте», позволяет муравью выполнять эти макрооперации самостоятельно без участия внешнего контроля. С другой стороны, «распределенный мозг» муравейника, органами чувств которого являются десятки тысяч рецепторов отдельных муравьев, хорошо представляет ситуацию, как в самом муравейнике, так и в его окрестностях. Опираясь на эту информацию, он инициирует необходимые действия муравьев, управляя выполнением соответствующих цепочек «трудовых макроопераций». Такие работы, как, например, строительство муравейника идут под непосредственным непрерывным контролем «распределенного мозга», в котором хранится как общий план муравейника, так и технология его строительства.
Р. Шовен в своей теории «смены стимулов» утверждает, что отдельный муравей действует как заранее запрограммированный автомат, отдельные программы которого по необходимости включаются семьей.
Это удивительно точное описание того, как внешне выглядит работа системы с «распределенным мозгом» и оно хорошо соответствует аналогии муравьиной семьи с вычислительной машиной, неоднократно высказываемой Р. Шовеном.
Очень интересным с точки зрения гипотезы супермозга феноменом являются так называемые «ленивые муравьи». Наблюдения показывают, что совсем не все муравьи в семье являются образцами трудолюбия. Оказывается, примерно около 20 % муравьиной семьи практически не принимают участия в трудовой деятельности — это и есть «ленивые муравьи».
Исследования этого очень интересного явления показали, что «ленивые муравьи» это не муравьи на отдыхе, которые после восстановления сил включаются в работу. Оказалось, что если удалить из семьи заметную часть «работающих» муравьев, то соответственно повышается темп работы оставшихся «работников», а «ленивые муравьи» в работу не включаются.
Поэтому их нельзя считать ни «трудовым резервом», ни «отдыхающими».
Сегодня предложено два объяснения явлению «ленивых муравьев». В первом предполагается, что «ленивые муравьи» — это своеобразные «пенсионеры» муравейника — состарившиеся муравьи, неспособные к активной трудовой деятельности. Второе — еще проще: это просто муравьи, которые почему-то не хотят работать.
Так как других, более убедительных, объяснений нет, считаю, что имею право на еще одно объяснение. Для любой распределенной системы обработки информации, — а супермозг является одним из видов таких систем, — одной из основных проблем является обеспечение надежности системы.
Вообще, для любой сложной системы повышение надежности — задача первоочередная. Для супермозга же эта задача жизненно важна. Основу любой системы обработки информации представляет ее программное обеспечение, в котором закодированы принятые в системе методы анализа данных и принятия решений. Это в равной степени справедливо и для супермозга. Наверняка его программы сильно отличаются от программ, написанных для современных вычислительных систем. Но в том или ином виде они должны существовать, и именно они ответственны за результаты работы супермозга, т. е. в конечном счете, за выживание популяции.
Но, как уже говорилось выше, программы эти и данные,
Но даже при очень большой надежности работы каждого элемента супермозга результирующая надежность системы получается невысокой.
Так например пусть надежность работы каждого элемента (сегмента) 0.9999, т. е. сбой в его работе возникает в среднем один раз на 10.000 обращений. Это высокая надежность, и очень неожиданный результат получается, если вычислить суммарную надежность системы, состоящей из, скажем, 60.000 таких сегментов. Она оказывается меньше 0.0025, т. е. по сравнению с надежностью отдельного элемента уменьшилась в примерно в 400 раз! В теории надежности разработаны и в современной технике используются различные способы повышения надежности больших систем.
Наверняка они известны и эволюции. Например, дублирование элементов резко повышает их надежность. Так, если при той же, что и в приведенном примере, надежности элемента его дублировать, то общее количество элементов возрастет вдвое, но зато суммарная надежность системы резко возрастет и станет практически равной надежности отдельного элемента.
Если вернуться к муравьиной семье, то нужно сказать, что надежность функционирования каждого сегмента супермозга значительно ниже приведенных выше величин, хотя бы из-за малого срока жизни и большой вероятности гибели носителей этих сегментов — отдельных муравьев.
Поэтому многократное дублирование сегментов супермозга является обязательным условием его нормального функционирования. Но, кроме дублирования есть и другие способы повышения суммарной надежности системы. Дело в том, что система в целом не одинаково реагирует на сбои в разных ее элементах. Есть сбои, которые фатально сказываются на работе системы: например, когда неправильно работает программа сегмента верхнего уровня, который обрабатывает информацию от группы узлов нижнего уровня или когда из-за сбоя теряются уникальные данные, повторно получить которые невозможно. Но если сбой происходит в сегменте, результаты работы которого можно каким-либо способом исправить, то эта неполадка приводит только к некоторой задержке в получении результата.
Кстати сказать, в реальных условиях большинство результатов, которые получает супермозг, относятся именно к этой группе и только в нечастых случаях сбои приводят к тяжелым последствиям. Поэтому, кроме дублирования, надежность системы можно увеличить еще и повышением, так сказать, «физической надежности» сегментов, в которых располагаются особо важные и невосстанавливаемые программы и данные.
Исходя из того, что сказано выше, можно предположить, что именно «ленивые муравьи» являются носителями специализированных особо важных сегментов распределенного мозга. Эти сегменты могут иметь различное назначение, например, выполнять функции поддержания целостности мозга при гибели отдельных муравьев, собирать и обрабатывать информацию с сегментов нижнего уровня, обеспечивать правильную последовательность выполнения задач супермозга и т. п.
Уход же от трудовой деятельности муравейника обеспечивает «ленивым муравьям» повышенную безопасность и «надежность существования». Так носители тех сегментов распределенного мозга, которые функционально особенно важны, защищаются от потенциальных опасностей, вероятность встречи с которыми при пребывании внутри муравейника существенно уменьшается.
Такое предположение о роли «ленивых» муравьев подтверждает эксперимент, проведенный в Стэндфордской лаборатории известного физика, лауреата Нобелевской премии И. Пригожина, который много занимался проблемами самоорганизации и коллективной деятельности. В этом эксперименте муравьиную семью разделили на две части, причем в одну вошли только «ленивые» муравьи, а в другую — «работники». Через некоторое время выяснилось, что «трудовой профиль» каждой новой семьи повторяет «трудовой профиль» исходной семьи. Оказалось, что в семье «ленивых» муравьев только каждый пятый остался «ленивым», а остальные активно включились в трудовую деятельность. В семье же «работников» та же пятая часть стала «ленивыми», а остальные остались «работниками».