0 просмотренных постов скрыто
Эволюция и самоорганизующиеся системы по Уильяму Эшби
Данная статья относится к Категории: Приёмы, инварианты, эвристики
«Уильям Росс Эшби на Аллертоновском симпозиуме себе и другим задал вопрос: «Как быть с изменениями, которые произошли миллиард лет назад и привели к тому, что бесчисленные атомы углерода, рассеянные в небольших молекулах двуокиси углерода, метана, карбонатов и т.д., сталкивались до тех пор, пока не образовали белков, а затем не сформировали те крупные активные глыбы плоти, которые мы называем сегодня «животными»? Может ли современная теория систем сказать что-нибудь по этому поводу?
Вопрос Эшби отнюдь не риторический - он сам спешит на него ответить. Но ответ этот настолько сенсационен, что я вынужден вновь цитировать во избежание недоразумений:
«Она может многое сказать, и в том числе нечто такое, что решительно противоречит всем высказываниям по поводу эволюции. В прошлом обычно предполагалось, что происхождение жизни - редкое и странное явление, а затем делались попытки показать, как же оно все-таки могло произойти. учёные пытались доказать, что есть какой-то путь перехода от двуокиси углерода к аминокислоте, от неё - к белку, а затем, через естественный отбор и эволюцию, - к разумным существам. Я утверждаю, что такие поиски специфических условий совершенно ошибочны.
Справедливо как раз обратное - каждая динамическая система даёт начало своей собственной форме разумной жизни и является в этом смысле самоорганизующейся».
Очевидно, последние слова, которые сам Эшби нашёл нужным выделить в стенограмме своего выступления, нуждаются в комментариях.
Итак, утверждается: если в каком-то замкнутом мире (это и есть «изолированная система») долго сохраняются постоянные условия, то в нем неизбежно возникнет разумная жизнь. Значит, если на любой планете достаточно долго не происходит революции в действующих там законах, то жизнь на ней должна появиться неизбежно! Таким образом, для Эшби не существует фельетонного вопроса: «Есть ли жизнь на Марсе?» Для него он звучит: «А давно ли там навели порядок с законами?»
Споры о происхождении жизни до сих пор шли «не о том». Дело не в том, как образовались белки из аминокислот, не в конкретных «кирпичиках» жизни и даже не в проблемах изменчивости и естественного отбора, а в общих законах самоорганизации. Жизнь может быть и кремниевой, и электронной, и какой угодно по «материалу». Но законы её возникновения одинаковы. Ни изменчивость, ни естественный отбор, никакие другие из известных закономерностей, по мнению Эшби, не объясняют ни происхождения жизни, ни её дальнейшей эволюции. В природе действуют куда более общие законы.
«Мы долго не понимали этого факта по той причине, что до недавнего времени не имели опыта обращения с системами средней сложности. Объекты наших исследований либо были похожи на часы или маятник - и тогда их свойства казались немногочисленными и тривиальными, либо же они являлись нам в виде собаки или человека - и тогда свойства их представлялись настолько богатыми и удивительными, что мы склонны были считать их сверхъестественными».
Что же произошло такого «в недавнее время», что раскрыло учёным глаза и позволило сбросить груз прежних заблуждений? Появилась универсальная цифровая машина. А тем самым в распоряжении учёных оказалась, наконец, «система средней сложности» - объект, достаточно богатый связями и свойствами, чтобы представлять интерес, и в то же время настолько простой, что его можно понять в деталях. Иными словами, появилась возможность создать модель полную и сложную и в то же время послушную и удобную. Ясно же ведь, что любая биологическая модель - хоть кролик, к примеру, - куда хитроумнее и интереснее по своим бесчисленным внутренним связям, чем любой вычислительный гигант. Но зато как трудно ставить (а потом интерпретировать!) на живом даже самый простой эксперимент...
«С цифровой машиной в качестве наставника мы можем теперь начинать задумываться над системами, достаточно простыми, чтобы их можно было понять в деталях, и притом достаточно богатыми свойствами, чтобы давать пищу для размышлений. С их помощью мы сможем убедиться в справедливости утверждения о том, что каждая изолированная детерминированная динамическая система, подчиняющаяся неизменяющимся законам, создаёт «организмы», приспособленные к «окружающей среде».
Так говорил Эшби в Аллертоне. Аудитория у него была не из тех, где можно делать подобные революционные заявления, не подкрепив их научными аргументами. И потому сразу же последовало доказательство.
Все системы в природе стремятся к равновесию. Однако, если исключить часто встречающийся, но неинтересный крайний случай безразличного равновесия - раскрученная пружина, упавший камень, то придется признать: это стремление систем постоянно остается неудовлетворенным - огромное большинство состояний неравновесны. А это значит, что, достигнув равновесия, система переходит от большего числа состояний к меньшему. То есть она совершает выбор в том смысле, что некоторые состояния ею отвергаются - те, что она покидает, а некоторые сохраняются - те, в которые она переходит. «Нам до тошноты часто приходится слышать утверждение, - говорил Эшби, - что машина не способна к выбору. Справедливо как раз обратное: каждая машина, стремясь к равновесию, совершает соответствующий акт выбора».
То есть она улучшает свои «жизненные условия» и саму себя - самоорганизуется, усложняется, умнеет, наконец! В ней появляется «своя» жизнь и «свой» разум.
Но беда в том, что в простой системе равновесие тривиально, и мы этого интереснейшего процесса увидеть не можем. Чем, в самом деле, могут нас порадовать часы, у которых кончился завод, или куб, покоящийся на одной из своих граней? Если же система сложная и вдобавок подвижная, динамическая, то и равновесие, и устойчивость около него бывают куда более интересными. Но зато и анализировать, и даже просто наблюдать их куда труднее. Достаточно вспомнить автопилот, успешно справляющийся с воздушными потоками, или организм, преодолевающий тяжкое заболевание, или фирму, пополняющую свои запасы после внезапного роста потребления, или же, наконец, просто человека, который «умудряется есть по крайней мере один раз в день в течение всей своей жизни, полной тяжкого труда».
Очевидно, эти последние слова Эшби заключали в себе намёк на самоотверженность коллег, которая во время симпозиума лишала их непременных «ланчей» и «брэкфестов». Но, разумеется, соображения гастрономического порядка не могли заставить Эшби прервать свою речь на самом интересном месте.
«Переход к равновесию тривиален в простом маятнике, потому что равновесие тут представлено всего одной точкой, - продолжал Эшби. - Но когда, например, экономика целой страны переходит от методов военного времени к мирной жизни, тогда область устойчивости обширна и в её пределах могут разыгрываться много интересных событий.
В этом смысле вычислительная машина как бы послана нам небом, ибо она даёт возможность перебросить мост через пропасть, отделяющую понятия простого и тривиального от сложного и интересного. Она позволяет существенно продвинуться вперед в понимании так называемого спонтанного возникновения жизни - наблюдая, как в вычислительной машине возникают несколько более простые варианты тех же явлений. […]
…Эшби не страшится насмешек и не гонится за суперсовременной философской модой. В пережившей века манере мыслителей древности он ищет бетонные глыбы, на которых покоится мироздание.
И вот - всего только новый закон: постоянство условий ведёт к возникновению разумной жизни. «Биолог наблюдает лишь частное проявление этого закона, когда анализирует ход эволюции». Эволюция - «лишь частное проявление»!
«Вас что-то не устраивает, революционеры мысли? - словно говорит Эшби. - Ах, мне показалось! Ну, конечно, разве сейчас кого удивишь новой идеей?» И, не предполагая даже возможности полемики по самоочевидному вопросу, он предлагает коллегам рассмотреть обещанные «несколько более простые варианты тех же явлений», которые возникают в вычислительной машине:
«Конкуренция между видами считается чисто биологическим явлением, тогда как на самом деле это лишь выражение значительно более общего процесса».
Пусть у нас имеется вычислительная машина, память которой заполнена случайным образом цифрами, скажем, от 0 до 9. И пусть её работа подчиняется простому, но постоянно действующему закону: цифры попарно перемножаются и крайняя правая цифра произведения становится на место первого сомножителя. Запустим машину и дадим ей «эволюционировать». Что произойдет? По законам этого мира, чётное, умноженное на чётное, даёт чётное, а нечётное, помноженное на нечётное, даёт нечётное. Но чётное, умноженное на нечётное, даёт чётное! Поэтому после ряда смешанных встреч чётные числа имеют больше шансов выжить, то есть остаться в памяти машины. Таким образом, по мере эволюционирования системы мы увидим, как чётные числа постепенно будут замещать нечётные. И все это происходит только из-за того, что в замкнутой системе - вычислительной машине, - постоянно действовали одни и те же законы.
Конечно, эта модель эволюции серьёзна не на все сто процентов. Но зато она наглядна. Вот вам несколько видов животных, уцелевших за тысячелетия борьбы: 2 - это, если угодно, кошка; 4 - пусть будет собака; 6 - к примеру, лошадь, 8 - слон, а символ 0 - удобнее всего оставить для обезьяны.
Хотите увидеть, как появился человек? Пожалуйста!
Чётные числа, населяющие теперь машинную память, появляются не равновероятно: среди них наибольшей выживаемостью обладают нули, ибо только они не изменяются при умножении (помните школьную заповедь: «любое число, помноженное на нуль, есть нуль»?). Поэтому с течением времени нули вытеснят все другие числа и станут единственными обитателями своей необычной Вселенной.
«Поэтому, когда мы спрашиваем, что явилось необходимым условием возникновения жизни и разума, ответом будет не «углерод» или «аминокислоты» или какие-либо другие конкретные вещи, а лишь то, что динамические законы природы были неизменными».
Так формулирует Эшби причины возникновения жизни с точки зрения кибернетики. И вместе с тем это, конечно, его ответ на вопрос, что есть самоорганизация и как она получается. Вам нужна разумная жизнь? Рецепт Эшби прост: надо лишь изолировать достаточно сложную систему - создать в ней такие условия, чтобы законы стали постоянными и «система сама разовьёт организмы, приспособленные к внешней среде». То есть самоорганизуется. И притом «нет принципиальных препятствий к созданию искусственных организмов любой желаемой сложности и разумности».
Вот так формулируется другая крайняя точка зрения на происхождение жизни - «она не могла не возникнуть».
Левитин К.Е., Всё, наверное, проще…, М., «Знание», 1975 г., с. 38-41 и 42-44.
Дополнительные материалы
+ Плейлист из 27-ми видео:
+ Ваши дополнительные возможности:
Идёт приём Ваших новых вопросов по более чем 400-м направлениям творческой деятельности – на онлайн-консультацию в третье воскресенье каждого месяца в 19:59 (мск). Это принципиально бесплатный формат.
Задать вопросы Вы свободно можете здесь: https://vikent.ru/w0/
Изображения в статье
Уильям Росс Эшби — английский психиатр, один из первых исследователей в области кибернетики. В 1947 году впервые использовал термин: «самоорганизующаяся система» / Public Domain & Изображение Garik Barseghyan с сайта Pixabay
Изображение Reto Scheiwiller с сайта Pixabay
Изображение Garik Barseghyan с сайта Pixabay
Изображение Gerd Altmann с сайта Pixabay
Изображение 0fjd125gk87 с сайта Pixabay
Показать полностью
5
1
BMW 7 future concept
Решетка радиатора на всю ширину не очень нравится, вот решил поразмышлять над возможными вариантами дизайна легендарной марки.
