Коллектив авторов - Теории всего на свете Страница 19

Зато в те годы было опубликовано исследование Хьюбела и Визела, которое показало, что кора больших полушарий мозга перерабатывает сигналы органов чувств в соподчиненную систему отдельных признаков. В первичном слое зрительной зоны коры, например, каждый нейрон получает сигнал от единственного фоторецептора сетчатки глаза. Таким образом, когда стимулируется один фоторецептор, активируется «его» нейрон в первичном слое зрительной коры. При стимуляции соседнего рецептора активируется соседний нейрон. По существу, каждый из этих нейронов «знает» лишь одно – а именно как распознавать отдельное пятно света. Группы таких нейронов затем посылают сигнал единичному нейрону вторичного слоя коры. Если стимулировать определенную совокупность нейронов в первичном слое коры, то активируется единичный нейрон вторичного слоя. Следовательно, нейрон второго слоя «знает» только, как распознавать, скажем, луч света под углом 45°. Далее группы подобных нейронов пересылают сигнал в следующий слой.

Красивая концепция, объясняющая все: от точки к линии, к кривой, к совокупности кривых, от слоя к слою коры, и так до верхнего слоя, где нейрон обладает только одним сложным, специализированным «знанием», например, как распознать вашу бабушку. И точно так же устроена слуховая зона коры: нейроны первичного слоя умеют распознавать, практически, лишь отдельные ноты, нейроны вторичного слоя – пары нот, и, наконец, на самом верху какой-то нейрон способен распознать голос вашей бабушки, поющей под Лоренса Уилка[25].

Однако оказалось, что все работает несколько иначе. В коре немного «бабушкиных нейронов» (хотя в 2005 году в журнале Nature было опубликовано сообщение о нейроне Дженнифер Энистон). Кора не может полагаться на «бабушкины нейроны», потому что потребовалось бы неисчислимое количество подобных нейронов, чтобы приспособиться к такой неэффективной узкой специализации. Более того, в мире, где существуют только «бабушкины нейроны», невозможны множественные ассоциации (например, когда определенная картина Моне заставляет вспомнить круассаны, музыку Дебюсси и кошмарное свидание на выставке импрессионистов в Метрополитене). Вместо этого мы вступили в мир нервных сетей.

Что и приводит меня к моему выбору – «роевому интеллекту». Понаблюдайте за одиноким муравьем – он не производит осмысленного впечатления: движется в одном направлении, неожиданно, без видимой причины направляется в другом, идет по собственным следам. Совершенно непредсказуемо. То же самое происходит с двумя муравьями, с группой муравьев. Но колония муравьев чрезвычайно осмысленна. Разделение труда, эффективные способы использования новых источников пищи, сложные подземные убежища с регулируемой температурой с точностью до нескольких градусов. И на самом деле, нет плана или командного пункта – у каждого отдельного муравья свой алгоритм поведения. Но это не мудрость толпы, когда группа правильно информированных индивидуальностей превосходит одного эксперта. Муравьи не имеют представления о картине в целом. Алгоритм поведения каждого муравья содержит несколько простых правил взаимодействия с ближайшим окружением и соседними муравьями. И из этого складывается высокоэффективная колония.

Все колонии прокладывают кратчайшие из всех возможных пути сообщения, руководствуясь простыми правилами – когда оставлять след феромонов и что делать, столкнувшись со следом, оставленным кем-то другим, – своего рода оптимальными решениями для коммивояжера. «Муравьиный маршрутизатор» – электронная модель с виртуальными муравьями, использующими сходные правила, – способен создавать оптимальные пути, связывающие компьютерные узлы в сети, что представляет существенный интерес для телекоммуникационных компаний. Нечто подобное происходит и в развивающемся мозге, который должен связать многочисленные нейроны с множеством соединений, не расходуя при этом миллионы миль аксонов. И мигрирующие эмбриональные нейроны вырабатывают оптимальное решение на основе одной из версий «муравьиного маршрутизатора».

Вот вам превосходный пример – правила притяжения и отталкивания (иначе говоря, положительный и отрицательный заряды) позволяют простым молекулам в органическом бульоне случайным образом формировать более сложные соединения. Жизнь могла возникнуть именно таким образом, без участия разрядов молнии, чтобы катализировать образование сложных молекул.

Почему самоорганизация так привлекательна на мой атеистический взгляд? Потому что, если сложные, способные к адаптации системы на нуждаются в плане, они не нуждаются и в Создателе Плана.

Язык и естественный отбор

Кит Девлин

Исполнительный директор Института H‑STAR[26] Стэнфордского университета; автор книги The Man of Numbers: Fibonacci’s Arithmetic Revolution («Человек чисел: Фибоначчи и революция в арифметике»)

Эволюция путем естественного отбора объясняет не только наше происхождение, существование и поведение, но также и то, почему множество людей отказываются с этим согласиться, а еще большее число людей верит во всемогущее Божество. Но раз другие корреспонденты Edge склонны считать естественный отбор самым глубоким, элегантным и красивым объяснением (а оно обладает всеми тремя качествами, а также дополнительной возможностью широкого толкования), я остановлюсь на одном отдельном случае: объяснении, как люди приобрели язык, имея в виду грамматическую структуру.

Существуют основания, позволяющие предположить, что наши предки развили эффективные способы словесного общения примерно 3 миллиона лет назад. Но грамматика появилась намного позже, возможно, около 75 000 лет назад. Как же это произошло?

Каждый, кто путешествовал за границей, знает – чтобы сообщить окружающим вас людям о простейших потребностях, желаниях или намерениях относительно объектов в пределах видимости, достаточно нескольких соответствующих слов, сопровождаемых жестами. Вся необходимая грамматика состоит в случайном сочетании двух слов (яркий классический пример из Голливуда: «Я – Тарзан, ты – Джейн», – служит информацией и намеком). Антропологи называют общение с помощью таких простых пар слов протоязыком.

Но для обсуждения вещей, не находящихся здесь и сейчас, вам нужно нечто большее. Эффективное планирование будущих совместных действий нуждается в практически полноценной грамматической структуре, особенно если план включает более двух людей. Еще большие требования к грамматике предъявляются, если план нуждается в координации действий между группами людей, не все из которых присутствуют в данном месте или в данное время.

Если учесть степень зависимости выживания человечества от способности планировать и координировать действия, а также обсуждать проблемы, когда дела идут плохо, чтобы избежать повторения ошибок, то становится очевидно, что грамматическая структура чрезвычайно важна для Homo sapiens. В самом деле, многие считают, что это наша определяющая характеристика. Но общение, очевидно, не может быть причиной помещения грамматики на первое место в генетическом фонде по очень простой причине. Если грамматика нужна, чтобы с помощью словесного общения выразить идеи, более сложные, чем способен передать протоязык, то она возникает лишь тогда, когда мозг в состоянии сформулировать подобные идеи. Эти соображения привели к тому, что сейчас принято (хотя и не без возражений) в качестве Стандартного объяснения овладения языком. В очень упрощенном виде Стандартное объяснение представляет собой следующее.

1. Мозг (или то, что позднее стало мозгом) первоначально возник, чтобы связать сигналы органов чувств с двигательными реакциями.

2. У некоторых существ мозг стал более сложным, исполняя роль посредника между сигналами органов чувств и двигательными реакциями.

3. У некоторых из этих существ мозг получил возможность управлять автоматической последовательностью «стимул-реакция».

4. У Homo sapiens и в меньшей степени у других видов мозг приобрел способность работать автономно, эффективно моделируя действия и не нуждаясь ни в сигналах от органов чувств, ни в ответной реакции на них.

Четвертый этап связан с приобретением мозгом грамматики. То, что мы называем грамматической структурой, на самом деле представляет собой описательно-коммуникативное проявление структуры мозга, моделирующей мир.

Мне, как математику, в этом объяснении нравится то, что оно также сообщает нам, как мозг приобрел способность к математическому мышлению. Математическое мышление, по существу, – еще одно проявление способности мозга к моделированию, но не в описательно-коммуникативном отношении, а в количественно-связанно-логическом.