Анатолий Протопопов - Мозг экономичный

В аналоговом компьютере всё иначе. Логика его работы была бы задана схемой межсоединений его составных частей, а не кодам программы в его памяти. В рассматриваемом случае эта схема была бы упрощена до предела, не сильно отличающегося от примера со сливным бачком унитаза - простой (из одной-двух "деталек") аналоговый компаратор сравнивал бы сигналы непосредственно с датчиков (в каких-то, пропорциональных освещённости натуральных величинах), и выдавал бы результат сразу на исполнительные модули.

Аналогичная цифровая система была бы намного сложнее, потребляла бы больше энергии, срабатывала бы медленнее аналоговой. Важно также, что логика работы цифровой системы должна быть так или иначе заложена в неё каким-то достаточно разумным существом - не менее разумным, чем сама создаваемая система. Способности системы к самообучению принципиально дела не меняют - логику самообучения всё равно должен в неё закладывать кто-то разумный.

"Компьютеры", встроенные в живые организмы, их нервные системы, гораздо более схожи именно с аналоговыми компьютерами (в чём-то подобными вышеописанному регулятору), хотя некоторое сходство с цифровыми у них имеет место быть.

В живой нервной системе отдельно взятый нейрон тоже немного похож на цифовой переключатель, правда, его состояние лучше сравнивать не с двоичной, а с троичной цифрой. Он может находиться только в одном из трёх дискретных состояний: возбуждён-заторможен-пассивен, но на этом всё сходство, пожалуй, и заканчивается. В остальном он более похож на многовходовый интегрирующий усилитель аналогового компьютера: поступающие по дендритам входящие сигналы суммируются (каждый со своим знаком и весом, которые, кстати, могут изменяться "по ходу пьесы") и интегрируются по времени. Если результат этого интегрирования достаточен для возбуждения нейрона, он выдаёт импульс возбуждения на свою выходную линию - аксон. Импульсы возбуждения могут следовать по аксону с разной частотой и фазой, кодируя тем какие-то плавно меняющиеся величины. Дискретный характер межнейронного взаимодействия не превращает мозг в цифровую систему: числами он не оперирует. Интересно, что контакт между нейронами - синаптическая щель - тоже участвует в обработке информации, пропуская или не пропуская через себя импульсы возбуждения. В мире рукотворных компьютеров такое своенравное поведение контактов обычно считается недопустимым, и рассматривается как неисправность, здесь же - это норма, и фактическое участие в обработке информации... Впрочем, говорить про отдельные нейроны мы здесь практически не будем, ибо это частности.

Цифровые компьютеры начинали свой путь как помощники человека в решении им высокоинтеллектуальных задач - научных и военных расчётов. Однако их принцип действия придал им необычайную универсальность: чтобы изменить алгоритм работы этой системы, или даже нацелить её на другие задачи, потребовалось бы, вообще говоря, всего лишь заложить в её память другой набор управляющих кодов. В аналоговую систему пришлось бы добавлять новые блоки, или, как минимум, по другому соединить уже существующие, если их достаточно много. Впрочем, в очень сложных аналоговых системах эта перекоммутация может осуществляться динамически, что способно несколько сблизить её с цифровой, но это, опять же - только для сложных систем, и не более, чем сблизить. Такая принципиальная универсальность цифровых компьютеров позволила им в дальнейшем захватить едва ли не все возможные сферы примерения, практически вытеснив аналоговые устройства из промышленности и быта. Даже некогда казавшаяся незыблемой вотчина специализированных аналоговых компьютеров - гидромеханические автоматические трансмиссии автомобилей, ныне настойчиво вытесняется устройствами под управлением цифровых контроллеров.

Но для нервных систем живых существ такая, почти безграничная гибкость и универсальность недостижима. Перед живыми существами на арене эволюции никогда не стояли задачи научно-математических расчётов, но всегда стояли задачи сугубо прикладного и конкретного характера - того же фототаксиса. И всегда очень остро стоял вопрос экономичности строения и потребления ресурсов, что для цифровых компьютеров очень долго было неактуально. Но главным ограничителем в построении системы управления живым организмом была неразумность "творца" - эволюции. Этот "творец" не умеет предвидеть, строить планы и схемы; он может только слегка модифицировать то, что уже существует и работает. Особенно проблематично в этом смысле самое начало построения. Но аналоговый вариант нашей системы был бы настолько прост, что его самопроизвольное возникновение посредством отбора из незначительных модификаций (мутаций) изначальных простейших сущностей не выглядит невозможным - в отличие от цифрового. Логарифмическая линейка - один из простейших вариантов аналогового компьютера, вполне может - в грубом и неказистом, разумеется, варианте - возникнуть в результате хаотичного перемешивания дощечек, веточек, и щепочек, если этим заниматься достаточно долго.

Минимальный уровень сложности работоспособного цифрового компьютера гораздо выше, и практически исключает шансы на самопроизвольное спонтанное рождение из чего-то более простого. Конечно, такой примитивный вариант цифрового компьютера, как счёты, тоже может возникнуть в результате хаотичного перемешивания камешков, но такой "компьютер" не может быть использован с утилитарными целями без достаточно разумного "устройства ввода-вывода и управления" - чего-то или кого-то, что бы преобразовывало исходные сущности в расположение камешков (в числа), а также, строго в соответствии с математическими законами преобразования чисел, передвигало бы их для получения результата. И было бы способно утилитарно интерпретировать этот результат! Представим себе цифровой регулятор уровня воды в бачке унитаза: надо этот уровень выразить в числе (комбинации камешков) проделать математически корректное преобразование этих чисел (поразрядное вычитание этого числа из другого числа (порогового значения)), и в зависимости от знака результата, открывать или закрывать клапан. Ползунки же логарифмической линейки вполне могли бы быть органически сросшимися непосредственно с двигательными или чувствительными частями тела организма, возможно - полностью лишённого разума.

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.