Журнал «Вокруг Света» №09 за 2009 год

Журнал Вокруг Света

Парадокс, однако, состоит в том, что на самом деле швейцарские часы возникают именно в ходе естественной эволюции, движимой случаем, хотя она и воспринимается нами как воплощение замысла. Чтобы понять это, нам понадобится детально разобрать процессы, приводящие в движение техноэволюцию, рассмотреть ее механизм на микроуровне.

Измерение сложности

Турчин: теория метасистемного перехода

Уподобив творчество эволюции, мы должны бы перестать удивляться тому, что за миллиарды лет в природе возникли системы, которые превосходят по сложности творения человеческого разума. Но рациональные аргументы часто бессильны против эмоций. Изощренность устройства живых организмов производит такое неизгладимое впечатление, что трудно поверить в их появление путем случайных проб и ошибок. Сложность

и совершенство кажутся нам прямой противоположностью естественности и случайности. Но что мы знаем о них? По каким признакам отличаем сложное от простого? Сложность не измерить прибором, как массу или температуру. Часто для этой цели предлагают использовать энтропию, «меру беспорядка в системе», как объясняют ее смысл в популярных книгах. Казалось бы, чем сложнее система, тем выше ее организация и ниже энтропия. Скажем, у текста «Войны и мира» она в несколько раз меньше, чем у случайной последовательности букв (привет обезьяне за пишущей машинкой). Однако самая низкая энтропия у тривиального повторения одной буквы от «залипшей» кнопки на клавиатуре. Так что на роль меры сложности энтропия не годится. В повседневной жизни сложность оценивают по трудоемкости достижения того или иного результата. Но в таком случае ее мерилом становятся наши способности и ограничения. Однако у природы и человека разные представления о простом и сложном. Мастеру-граверу, например, нужно много дней, чтобы воспроизвести на стекле рисунок изморози, а молекулы воды сами складываются в этот узор, и, похоже, для них это не составляет труда. С другой стороны, за миллиарды лет эволюции природа так и не изобрела колеса. Сложностное «измерение» реальности еще ждет своего Коперника, который освободит его от антропоцентрических искажений. Один из подходов к этой проблеме предложил физик и программист Валентин Федорович Турчин в книге «Феномен науки. Кибернетический подход к эволюции», написанной все в те же 1970-е годы. Центральное понятие книги — метасистемный переход, случающийся, когда несколько однотипных объектов или структур соединяются и за счет совместного координированного поведения обретают качественно новые возможности для адаптации к окружающей среде. Подсчитайте число таких переходов, необходимых для постройки системы из элементарных кирпичиков, и вы получите грубую оценку ее сложности. Например, на пути от живой клетки до человеческой культуры Турчин насчитывает шесть крупных метасистемных переходов. Каждый из них был событием революционным и, вероятно, требовал огромного числа проб и ошибок. И все же серия таких переходов уже не выглядит столь невероятной, как случайная сборка 3 миллиардов нуклеотидов в цепочку ДНК.

Естественный отбор идей

Совершенствуя устройство, инженер стремится к определенной цели: достичь конкретных показателей по эффективности, надежности, функциональности, стоимости. Ему нужно, чтобы устройство было востребовано. Тогда компания получит прибыль, а инженер — зарплату. Рынок порождает конкуренцию и осуществляет отбор технических устройств, а инженер борется на нем за выживание своих разработок. Это прямое продолжение его собственного биологического стремления к выживанию и продолжению рода — он должен заработать на жизнь и обеспечить себе социальный статус. Инструментом этой борьбы служат технические идеи, меняющие конструкцию, или применение различных устройств.

Как возникают инженерные идеи? Часто говорят о творческой искре, вдохновении, озарении. Но рассмотрим процесс инженерного творчества подробнее. Пытаясь улучшить характеристики устройства, инженер перебирает в уме возможности: заменить одну деталь другой, пересмотреть компоновку узлов, выбрать иной режим работы... Из огромного числа вариантов выделяется несколько наиболее удачных для тщательного изучения. Достигается ли нужный эффект? Надежно ли решение? Совместимо ли с другими подсистемами? Не нарушаются ли чужие патенты? Хватит ли времени на отработку? В итоге все сводится к одному комплексному суперкритерию: окупятся ли затраты в установленные сроки, стоит ли овчинка выделки?

Размышляя об этом, инженер мысленно моделирует возможный будущий отбор, с которым предстоит столкнуться новому устройству. Большая часть возникающих технических идей после секундного обдумывания отбрасывается. Лишь немногие удостаиваются более продолжительного внимания. Следующий уровень отбора — появление записей, эскизов, подсчетов. Символы на бумаге становятся первым материальным воплощением интересных конструкторских решений. Пройдя фильтр технического совета, они выражаются в форме документации разной степени проработанности: от эскизного проекта до детальных

чертежей и технологических схем — еще несколько уровней отбора. Затем изготавливаются и испытываются пилотные экземпляры нового устройства. Это весьма затратное дело, и лишь лучшие технические решения доживают до этой стадии, а успешно проходят ее буквально единицы. Наконец, устройства попадают с заводского конвейера на рынок, и теперь уже потребители решают, насколько удачным получился результат, готовы ли они за него платить. Успех позволит инженерам компании сделать следующий шаг в развитии своих разработок.

На всех этапах описанного процесса различные идеи могут взаимодействовать между собой, модифицируясь и приспосабливаясь к требованиям отбора. По Кудрину, роль генома в техноэволюции играет конструкторская документация. Но в отличие от живых систем в технике она не дублируется в каждом экземпляре устройства, а хранится отдельно, благодаря чему может заимствоваться и заменяться по частям. Удачные решения, найденные для одного вида техники, могут переноситься на другие, что значительно ускоряет техноэволюцию. В живой природе такого почти не случается (впрочем, генная инженерия уже работает над устранением этого недостатка).

Так в общих чертах выглядит механизм техноэволюции. Но в этой картине остается непроясненным одно ключевое звено: как возникают те первичные идеи, которые в дальнейшем подвергаются отбору? Поэтому присмотримся к инженерному творчеству еще внимательнее.

Вселенная слишком велика для человека в его нынешнем виде. Но техноэволюция может породить практически бессмертные гиперценозы, способные заселить безграничный космос. О жизни человека в их составе можно лишь фантазировать. Цивилизация боргов из сериала «Звездный путь» — одна из таких мрачных фантазий. Фото: ALAMY/PHOTAS

Анатомия творчества

В ответ на несложную задачу человек обычно сразу предлагает пару вариантов решения. Подумав, он назовет еще несколько, а если напряжется, то, возможно, добавит какие-то неожиданные идеи. Значит, решения не лежат «на поверхности сознания», чтобы в любой момент можно было их взять и перечислить. Варианты развертываются перед мысленным взором инженера, появляясь как будто ниоткуда. «А что если так?» — слова, зачастую сопровождающие такое появление. «Нет, не получится», — наиболее частый ответ самому себе на этот вопрос. Идеи выплывают из глубин подсознания, где идут безотчетные процессы: одни нейронные комплексы возбуждаются, другие затормаживаются. Мозговые процессы сложно интерферируют, гася или усиливая друг друга, и лишь некоторые «сполохи подсознания» порождают «вспышки» достаточной силы, чтобы привлечь осознанное внимание и запустить описанный выше процесс рационального отбора.

Нейрофизиологи пока не могут детально отслеживать протекающие в мозгу процессы, а тем более сопоставлять их с теми или иными аспектами поиска нужной идеи. Но в самой реальности подсознательного поиска сомнений нет. Опыт специалиста во многом определяется тем, что в его мозгу складываются нейронные структуры, быстро выдающие удачные подходы к решению определенного класса задач. Но эти структуры приводятся в действие спонтанной активностью мозга, которая не поддается сознательному контролю и протекает в значительной мере помимо воли человека. Субъективно это воспринимается как творческая деятельность.

Было бы неверно говорить, будто в подсознании обращаются готовые технические идеи. Скорее, это произвольно возникающие возбуждения, отвечающие определенному усилию или образу, вроде тех, что сопровождают поиск неожиданно забытого слова. Благодаря организации мозга и сосредоточению на поставленной задаче одни формы активности гасятся, другие усиливаются. Спонтанные мозговые возбуждения как бы борются за выживание в заданной окружающей среде и подвергаются отбору, конкурируя за доступ к ограниченному ресурсу сознательного внимания. Фактически это все тот же процесс естественного отбора.

С позиций этого анализа спор между эволюционистами и сторонниками «разумного замысла» получает неожиданный поворот. Оказывается, модель «цель плюс творчество», по сути, эквивалентна модели «случайность плюс отбор». Техника, на создание которой мы тратим свои творческие силы, в действительности возникает как продукт эволюции быстро меняющихся нейронных структур. С другой стороны, эволюцию жизни, которая складывается из отбора случайных мутаций, можно рассматривать как колоссальный творческий разум, далеко превосходящий по своим возможностям человеческий мозг, но работающий в миллион раз медленнее.