Анатолий Протопопов - Мозг экономичный

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.

Подобным образом живые существа постоянно должны выживать и воспроизводиться, что часто мешает эволюции строить по-настоящему оптимальные системы; эволюция не может "приостановить" жизнедеятельность своих созданий, как не могут этого сделать люди-инженеры, и в результате получаются такие нелепые конструкции, когда новую технологию наваливают на старую. Средний мозг человека, например, существует буквально поверх более древнего заднего мозга, а передний мозг надстроен на вершине их обоих...[Гари Маркус. Несовершенный человек. Случайность эволюции мозга и ее последствия.]

Итак, мозг живого существа, в своей первооснове, аналоговая система обработки информации, состоящая из совокупности более или менее специализированных блоков. Не приходится сомневаться в том - а порукой тому многочисленные примеры ныне здравствующих простейших живых организмов (типа гидр), что первоначальные варианты нервной системы были очень просты, и вполне подобны нашей гипотетической системе фототаксиса - то есть, были предназначены для решения узко-конкретных задач обеспечения жизнедеятельности, не предполагающих сложной обработки данных о внешней и внутренней среде и замысловатых поведенческих реакций. "Продвинутые" варианты нервных систем (не только млекопитающих с большим мозгом) уже могут оперировать кодами и символами (в чём можно усмотреть сходство с цифровыми компьютерами), но эта деятельность для них мало того, что вторична - она реализуется аналоговыми механизмами, которые не никак нельзя назвать "цифродробилками" - они не используют как таковых чисел в своей работе.

В 1970-ч годах Полом Мак-Лином предложена концепция "триединого мозга", которая затем была популяризована Карлом Саганом в его книге "Драконы Эдема". Концепция предполагает наличие в человеческом мозге трёх, так называемых "нейрошасси", названных как "мозг рептилий", "мозг млекопитающих", и "мозг человека" (неокортекс). Утверждалось, что все эти шасси морфологически отграничены, и отвечают за различный уровень поведения; от примитивного (мозг рептилий) - до высокорассудочного (неокортекс).

В настоящее время морфологическая часть этой концепции считается опровергнутой, так как уже у рыб головной мозг имеет все основные отделы, на которые подразделяется и мозг человека. Пусть и, разумеется, гораздо более примитивные, и нагруженные существенно иными функциями. Тем более это относится к рептилиям, у которых даже наблюдаются зачатки неокортекса. Тем не менее - главная мысль этой концепции вполне подтверждена - наиболее простые и "физиологичные" реакции обеспечивают наиболее глубокие и эволюционно-древние части мозга. И почему только три? их явно больше; а учитывая, что между ними нет чётких границ, можно полагать, что их бесконечно много, и все они пронизаны взаимовлиянием. Именно так - все сразу. Но гораздо важнее для нас сейчас отметить подразделение по функциям. За ту или иную деятельность как правило отвечают более-менее обособленные структуры и центры (зрение, обоняние, речь, и т.п.), но которые могут быть задействованы и в другой деятельности в рамках "авральных работ": например, если важная задача совсем нова для мозга.