Мозг экономичный (СИ) - Страница 3

Какое это имеет значение для нашей задачи?

Дело в том, что эти два типа "вычислителей" существенно отличаются по способу их возникновения, развития и совершенствования. И соответственно - спецификой подхода к решению задач, вытекающей из логики развития - а не только из специфики типа.

Эволюция, будучи совершенно неразумным процессом, может достигать своих блистательных высот исключительно мелкими шажками. Построить что-то сложное на "с нуля" - в отличие от человека - она не может; она может лишь шаг за шагом производить над своими "подопытными" какие-то простые преобразования. Например, чуть изменить форму ушей, или...удвоить (утроить, и т.д.) число каких-то органов! Например - члеников тела, и связанных с ними конечностей. При всей, казалось бы, радикальности этого шага, он прост по своей сути. Создание органа-то уже отработано! Надо только повторить этот процесс ещё раз - или два, три, четыре, или сколько получится. Всё вышесказанное справедливо и в отношении количества "извилин" в мозгу. А затем, после этого простого шага, сурово протестировать: получше стало, или похуже? И если эта, образно говоря, "извилина" оказывается полезной, то носитель этого варианта оставит больше потомков, тем самым генетическая информация о ней (извилине!) закрепится в генофонде, и у живых существ данного вида станет одной извилиной больше; они станет "умнее". Если нет - то, скорее всего, этот вариант исчезнет.

Впрочем, если станет немного хуже - это не обязательно приговор. Если резерв жизнестойкости не исчерпан, а обстоятельства случайно благоприятствуют, то это небольшое ухудшение может стать нормой вида, и послужить основой для последующих шажков, которые могут, опять же случайно - оказываться более удачным, чем изначальный устоявшийся, относительно удачный вариант. За счёт такого дрейфа, эволюция может "выпрыгивать" из "тёплых постелек" локальных оптимумов строения - в оптимумы более глобальные.

Важно, что сама по себе потребность в повышенном разуме привести к поумнению вида не может! Эволюция может только отбирать особей, случайно оказавшихся более умными (если имеется давление отбора в пользу большего ума); но если в "исходном материале" никаких "вариаций на тему ума" не имеется, то любая "потребность" будет бессильна.

Для нашей темы это важно постольку, поскольку современная структура мозга точно так же складывалась поэтапно - постепенным наслоением друг на друга простейших структур. Фон Неймановский же цифровой компьютер не может быть слишком простым - чтобы он был работоспособен, он должен быть достаточно сложен сразу.

Какие преобразования должна претерпеть наша простая аналоговая система, чтобы ответить на потребность в переработке большего объёма информации - хорошей и разной? Что, если нашему существу уже недостаточно информации об освещённости, и пришла пора расширить набор источников сведений об окружающем мире? Примем, что информация об освещённости, и стремление к свету сохраняют своё значение, и пока не нуждаются в усовершенствованиях.

Очевидно, что нужно добавлять новые, так или иначе специализированные блоки. Допустим, наш организм нужно дополнить функцией реагирования на вибрации. Тогда нужны датчики вибрации, какой-то узел их простейшей обработки (например, компаратор-определитель опасного уровня, возможно - совмещённый с датчиком), и какой-то исполнительный механизм, скажем, придающий организму шарообразную форму. Систему фототаксиса как-то изменять не нужно; более того - раз она работает, и её работа нас устраивает, то что-то в ней изменять - от греха подальше - лучше не надо. Разумеется, какие-то её улучшения и усложнения вовсе не запрещены, и даже возможны, но они не обязаны иметь отношение к системе контроля вибраций. А если учесть, что система фототаксиса появилась раньше, то можно предположить, что она успела как следует отшлифоваться, и что-то новое скорее всего будет работать хуже. Старый же конь борозды не испортит, как известно.

Остаётся один путь - добавить к уже существующей новую структуру. Важно для нас то, что эта система может быть изначально очень простой, и потому тоже может возникнуть посредством отбора спонтанных мутаций первоначальных простейших сущностей. Впрочем, возможен вариант спонтанного удвоения (о возможности которого мы говорили выше) структуры, отвечающей за фототаксис (целиком или частично), а затем медленно-пошаговое перепрофилирование одной из них в нужную нам систему реагирования на вибрации. Впрочем, принципиальной разницы между этими двумя путями нет - и тот, и другой возможен как результат отбора случайных мутаций - мелких простых шагов.

Если же мы захотим возложить дополнительные задачи на цифровой компьютер, то весьма вероятно, что нам не потребуется добавлять в него новые аппаратные блоки. Но обязательно потребуется добавлять новые управляющие коды в программу, управляющую его работой. И только в том случае, если эти коды, или данные перестанут помещаться в его памяти, нам потребуется что-то наращивать в смысле аппаратуры. Но именно наращивать, увеличивать объём уже существующей структуры. Каких-то специализированных блоков, кроме датчиков вибрации, не потребуется. Другими словами - как таковая, структура цифрового компьютера не изменится, и в этом - одно из основных промышленных достоинств цифровых компьютеров, обеспечивших им процветание в мире людей.

Структура же аналоговой системы, хотели бы мы этого изначально, или нет - сразу изменится. И вполне можно будет говорить об удвоении сложности. Ну вернее - это пока ещё не совсем сложность, но эти изменения открывают кое-какие перспективы. Общее-то количество блоков обработки информации возрастает, а стало быть, появляются возможности их использовать совместно, и даже возлагать на них задачи, которые они по отдельности решить не могут. Причём, для такого расширения функций, не потребуется вмешательства извне, оно может произойти и вполне спонтанно, о чём мы тут постоянно напоминаем.

Да, в случае построения очень сложной системы, "цифра" была бы намного экономичнее, но этой гипотетической системе надо как-то родиться! Ну если не рассматривать, конечно, участие в этом процессе другого, уже высокосложного существа. По мере роста сложности, аналоговая система вполне приближается в степени универсальности к цифровой, что мы видим на примерах нервных систем высших млекопитающих и птиц, но к рассматриваемой системе фототаксиса это не относится. Впрочем, даже сложная аналоговая система универсальна не так, как была бы универсальна аналогичная цифровая система; а как именно - мы узнаем далее.

Нет причин полагать, что принцип добавления новых структур для нервных систем живых организмов в ходе их эволюции относится лишь к простейшим функциям типа фототаксиса. Сформировавшийся комплекс таких структур, хорошо отлаженный и как-то взаимоувязанный, к тому же обеспечивающий важные функции организма, вполне может, и как правило переходит к следующему этапу эволюции в готовом, мало изменённом виде. А структуры, обеспечивающие новые возможности, могут наслаиваются на старые структуры сверху или сбоку, хотя вовсе не исключено и встраивание "между", и даже "сквозь"; фактически, это непринципиально.

...эволюция часто происходит путем наваливания новых систем на крышу старых. Прекрасно описал эту аналогию нейрофизиолог Джон Оллман. Как-то он посетил электростанцию, где одновременно сосуществовали по меньшей мере три поколения технологий, прилаженных друг к другу. Новейшая компьютерная технология работала не сама по себе, а на службе у электронных ламп (наверное, образца 1940 года), которые в свою очередь управляли еще более старыми пневматическими механизмами, приводимыми в действие сжатым газом. Если бы инженеры станции могли позволить себе роскошь приостановить работу всей системы, без сомнения, они начали бы с нуля и избавились от устаревших систем разом. Но постоянная потребность в энергии препятствует такой решительной реконструкции.