Предисловие
Мышление и его тайны настолько давно интригуют исследователей, что у многих невольно сформировалось убеждение вечности этой пьесы. Часто звучит фраза: «Современная наука очень многое узнала о строении мозга и происходящих в нем процессах, но пока далека от понимания сущности мышления». Иногда для яркости образа приводят историю, которая произошла много лет назад в Тбилиси на первом симпозиуме по искусственному интеллекту. Организаторы симпозиума были увлечены идеей искусственного воссоздания человеческого мозга, и им казалось, что они близки к реализации своей мечты. Они пригласили на симпозиум одного из виднейших физиологов того времени, специалиста по «естественному» мозгу академика Бериташвили и развернули перед ним захватывающую перспективу моделирования мозга и вскрытия всех его тайн. Иван Соломонович слушал молча и внимательно. В конце симпозиума энтузиасты-кибернетики спросили его, что он думает о предложенных перспективах. И Бериташвили ответил. «Я старый человек, и моя юность пришлась еще на дореволюционный период. В это время публиковалось много порнографических романов. Их отличительной особенностью было то, что писали их, в основном, старые девы, чья бурная фантазия не была ограничена их личным опытом».
Психология и философия описывают мышление, не объясняя того, как это реализуется мозгом. Они подмечают общие закономерности и строят теории исходя из придуманных ими терминов. Нейрофизиология опирается на опытные данные. Она изучает структуру мозга, свойства нейронов, прослеживает пути распространения сигналов, делает выводы о функциях определенных участков мозга и их взаимодействии. Но она упирается в «предел отслеживания». Начиная с определенного уровня, наблюдение за активностью отдельных нейронов уже не позволяет ничего сказать о происходящих информационных процессах. Кибернетика пытается моделировать мозг, не имея ни четкой психологической концепции, ни сформировав хоть сколько-нибудь законченного представления об информационных процессах реального мышления.
Собственно, то, что изучение мышления оказалось на стыке наук, и приводит к появлению «бурных фантазий» там, где исследователям приходится «играть на чужом поле». Но задача в том и состоит, чтобы из всего множества идей создать такую теорию, которая позволит заполнить интервал между нейрофизиологическими и психологическими знаниями. Про мозг известно настолько много, что обилие фактов маскирует спрятанные за этим базовые принципы. Маскирует настолько удачно, что многие начинают склоняться к мысли о невероятной сложности не только самой конструкции мозга, но и всех принципов, лежащих в ее основе. Но история познания всегда повторяется, и правильный ответ непременно оказывается неожиданным и простым.
Ценность всякой теории определяется: простотой, непротиворечивостью по отношению к известным данным и границами ее объясняющего эффекта. Иногда шутят, что Бог создал наш мир так, что из этих трех достоинств создатель теории может выбрать любые два. Когда есть хотя бы подозрение, что выполняются все три, это уже настолько интересно, что может рассматриваться как покушение на Божий промысел. Именно такое покушение мы и собираемся сделать. Нам предстоит убедиться, что существует несколько очень простых идей, которые в сочетании позволяют объяснить, как же устроен человеческий разум. Объяснить не отдельные его свойства, а все: что есть эмоции, какова природа красоты, гармонии, юмора, суть языка, как происходит мышление и что же это, в конце концов, такое – мышление. Мы не просто введем новые термины, позволяющие по-иному поговорить о мышлении, а постараемся дать понимание того, как смоделировать все процессы, свойственные реальному мозгу. Мы попробуем сделать это так, чтобы Оккам был нами доволен.
Уильям Оккам в XIV веке сформулировал принцип, который в упрощенном виде гласит: «Не следует множить сущее без необходимости». Интересно, что сам Оккам так доказывал существование Бога: дескать, его наличие объясняет все наиболее лаконичным и рациональным образом.
Итак, вызов брошен.
Часть 1. Эмоции
Естественный отбор
Все гениальное – просто, но не все простое гениально. Критериев гениального открытия всего два. Первый: оно должно затрагивать фундаментальные основы наших знаний. Второй: оно должно быть настолько простым, чтобы, с одной стороны, было понятно, что более лаконичного объяснения не существует, а с другой стороны - возникало недоумение, как этого не заметили ранее. Если подходить с такой меркой, то, пожалуй, одно из самых гениальных открытий человечества - это эволюционное учение Чарльза Дарвина. Теория естественного отбора знакома, конечно, всем. Но, поскольку нам придется очень часто на нее ссылаться, напомним ее основные положения.
Чарльз Дарвин
Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный осуществляемому человеком искусственному отбору, впервые высказали английские ученые Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Смысл их идеи состоит в том, что для создания более совершенных организмов природе вовсе не обязательно понимать и анализировать, что у нее получается, а можно действовать наугад. Достаточно постоянно создавать у особей широкий спектр разнообразных качеств - и в конечном счете выживут наиболее приспособленные, сохранив и передав потомкам те свойства, которые окажутся полезными.
По Дарвину, эволюция описывается тремя принципами: наследственность, изменчивость и естественный отбор. В соответствии с ними:
Как мы теперь знаем, все свойства живого организма закодированы в его наборе хромосом, который называется геномом. Каждая хромосома состоит из последовательности генов. То, какие свойства кодируют гены, определяется их типом и местоположением в хромосоме.
При бесполом размножении происходит копирование генов родителя, и потомок получает все те же свойства, что и его предок. Однако под воздействием внешней среды (естественного радиационного фона, химических веществ и вирусов) происходят мутации, то есть изменения в геноме. Изменение генов приводит к появлению новых, порой совершенно неожиданных свойств. Если эти свойства оказываются не отрицательными, то существо выживает и передает их потомкам. Если мутация оказывается вредной, то существо, скорее всего, умирает. Среда обитания создает пищевые ограничения, а у многих существ есть враги, для которых они сами являются пищей. Естественно, в таких условиях конкуренции выживает тот, кто оказывается наиболее приспособлен.
Основной механизм появления новых генов – это дупликация. Случайное удвоение нуклеотидной последовательности приводит к тому, что одна из копий гена продолжает выполнять первоначальную функцию, а другая копия переходит в режим ожидания и может без ущерба для организма накапливать мутации. Спустя поколения суммарные изменения могут привести к появлению у этой копии новой, выгодной для организма функции. Обычно в качестве примера такой эволюции приводят миоглобин, предком которого является гемоглобин. Миоглобин также связывается с кислородом, но адаптирован для выполнения этой функции в скелетной мускулатуре и мышцах сердца.
Эволюция идет быстрее, если кроме мутаций происходит обмен генами между разными особями. Так, среди растений существует перекрестное опыление, и потомство, соответственно, получает наследственные свойства от двух родителей — частично от одного, частично от другого. Обмен генами существенно повышает скорость эволюции. Если у кого-либо появляется полезный признак, его получают его потомки. Если у другого существа этого же вида появляется другой полезный признак, то обмен генами дает шанс возникнуть существу, у которого эти два полезных признака пересекутся.
У бактерий существует так называемый горизонтальный перенос генов, когда одна бактерия передает генетический материал другой, не являющейся ее потомком. Это явление было открыто при изучении передачи между разными видами бактерий резистентности к антибиотикам. Сейчас считается, что горизонтальный перенос играет огромную роль в эволюции бактерий, так как позволяет ценному признаку, появившемуся в одной популяции бактерий, очень быстро распространиться среди большого количества видов.
Половое размножение, свойственное, в том числе, человеку, кроме того, что обеспечивает обмен генами, создает дополнительные инструменты конкуренции внутри вида, что имеет далеко идущие последствия.
В 1859 году Чарльз Дарвин издал свой основополагающий труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». С этого момента началась драма в умах людей. С одной стороны, абсолютно все в природе вроде как подтверждает правильность эволюционного учения. Но с другой стороны - как поверить, что такая невероятная сложность живых существ – результат всего лишь случайных экспериментов природы. Этот конфликт веры долго терзал людей, заставляя одних сомневаться в теории Дарвина, а других отчаянно ее отрицать. Слава богу, сейчас глобально сомневаться уже не принято. Но конфликт веры не исчез, он
