Фиксированные формы действий

 

АЙРИН ПЕППЕРБЕРГ

Научный сотрудник Гарвардского университета, младший профессор психологии Брандейского университета, автор книги Alex & Me: How a Scientist and a Parrot Discovered a Hidden World of Animal Intelligence – and Formed a Deep Bond in the Process («Алекс и я: как ученый и попугай открывали тайный мир животного интеллекта – и крепко подружились в процессе»)

 

Эта концепция берет начало в работах первых этологов, Оскара Хейнрота и Конрада Лоренца, которые определили «фиксированную форму действий» как инстинктивную реакцию, серию предсказуемых поведенческих актов, которые обязательно воспроизводятся при наличии определенных внешних сигналов, которые называют ключевыми стимулами. Когда фиксированные формы действий были впервые описаны, предполагалось, что они абсолютно лишены когнитивной переработки. Впоследствии выяснилось, что эти формы действий далеко не такие фиксированные, как считали этологи, но эта концепция сохранилась в исторической литературе как способ научного описания того, что в просторечии именуют «коленным рефлексом». Концепция фиксированной формы действий, несмотря на свою простоту, может быть ценным метафорическим средством изучения человеческого поведения.

Если мы заглянем в литературу, посвященную этому вопросу, то увидим, что многие инстинктивные реакции на самом деле были приобретены в ходе элементарного воздействия окружающей среды. Например, только что вылупившиеся птенцы серебристой чайки клюют красное пятно на родительском клюве, требуя пищи. Полагали, что это врожденная фиксированная форма действия, но оказалось, что все сложнее. Орнитолог Джек Хэйлман продемонстрировал, что врожденной является только склонность клевать колеблющиеся объекты, попадающие в поле зрения. Способность находить родительский клюв и красное пятно на нем приобретается с опытом, хотя и довольно быстро. Очевидно, определенная чувствительность должна быть врожденной, но развитие поведенческих актов зависит от того, как именно организм взаимодействует с окружающей средой и какова ответная реакция среды. Эта система не сводится к простому условному рефлексу «реакция А на стимул Б» – скорее, это детальный анализ как можно большего количества поступающих стимулов (особенно если речь идет о человеке).

Говоря об уместности этой концепции: если мы хотим понять, почему мы часто ведем себя определенным предсказуемым образом (и если нам хочется или нужно изменить эти поведенческие реакции), нужно вспомнить об унаследованной нами животной сущности и посмотреть, какие стимулы запускают наше стереотипное поведение. Может, фиксированная форма действий развилась постепенно, с течением времени, и изначально имела еще более фундаментальное значение, чем мы полагаем? Последствия такого подхода могут повлиять на самые разные аспекты нашей жизни, от социальных взаимодействий до принятия быстрых деловых решений. Осознав, что и в нашем поведении, и в поведении окружающих нас людей присутствуют фиксированные формы действий, мы – существа, обладающие способностью когнитивной переработки, – можем пересмотреть свои поведенческие реакции.

 

Мощь десятичных разрядов

 

ТЕРЕНС СЕЙНОВСКИ

Нейрокибернетик, профессор института Солка, соавтор (с Патрисией Чёрчлэнд) книги The Computational Brain («Вычисляющий мозг»)

 

Важная составляющая моего научного инструментария – умение думать о разных вещах в разных масштабах и в разных временных рамках. Для этого необходимо, во‑первых, понимать, что такое десять в степени, во‑вторых, уметь визуализировать информацию через разные величины на графиках с логарифмической шкалой и, в‑третьих, разбираться в значениях шкалы величин, такой как шкала громкости в децибелах или шкала Рихтера для измерения силы землетрясений.

Этими инструментами должны бы уметь пользоваться все, но, к сожалению, я обнаружил, что даже хорошо образованные люди не понимают, как устроена логарифмическая шкала, и очень смутно представляют себе разницу между землетрясением в 6 и 8 баллов по шкале Рихтера (хотя в последнем случае высвобождается в 1000 раз больше энергии). Думать в степенях числа десять – этот навык настолько важен, что его необходимо преподавать в школе вместе с интегралами.

Многое в природе выстроено соответственно правилам масштабирования. Еще в 1638 году Галилей отметил, что у крупных животных кости ног непропорционально толще, чем у мелких животных, что позволяет им поддерживать больший вес тела. Чем тяжелее животное, тем крепче у него должны быть кости ног. Отсюда Галилей выводил предположение, что толщина кости ноги самых больших животных должна составлять длину кости, возведенную в степень ³/₂.

Другое интересное соотношение – это отношение объема белого вещества коры головного мозга, определяемого длиной волокон, соединяющих разные области коры, и серого вещества, в котором происходит обработка информации. У различных млекопитающих, отличающихся друг от друга по весу более чем на пять порядков, – от малых бурозубок до слонов – объем белого вещества равен объему серого в степени ⁵/₄. Это значит, что чем больше мозг, тем непропорционально большую долю его объема занимают кортикальные соединяющие волокна по сравнению с нервными клетками, осуществляющими анализ информации.

Меня тревожит, что студенты, которым я преподаю, утратили способность производить расчеты со степенями числа десять. Когда я был студентом, то пользовался логарифмической линейкой, но сегодня студенты предпочитают калькуляторы. Логарифмическая линейка позволяет производить длинные последовательности умножений и делений путем добавления или вычитания логарифмов чисел, но в конце необходимо приблизительно прикинуть степень числа десять. Калькуляторы все вычисляют автоматически, и если вы случайно нажмете не на ту кнопку, то можете получить результат на 10 порядков больше или меньше правильного – что нередко и происходит, если студент не имеет даже приблизительного представления о том, величина какого порядка должна получиться.

Наконец, знакомство со степенями числа десять украсит мыслительный инструментарий каждого человека, потому что это помогает понимать нашу жизнь и мир, в котором мы живем.

 

Сколько секунд в среднем продолжается жизнь человека? 10⁹ секунд.

Секунда – произвольно выбранная единица времени, и все же она основана на нашем опыте. Наша зрительная система воспринимает приблизительно по три изображения в секунду, которые мы считываем благодаря быстрым движениям глаз (так называемым саккадам). Спортсмены часто выигрывают или проигрывают в забегах из‑за доли секунды. Если в течение всей жизни вы будете зарабатывать по доллару в секунду, то станете миллиардером. Однако секунда может показаться минутой, когда выступаешь перед аудиторией, а спокойные выходные могут пролететь как одно мгновение. Когда я был ребенком, казалось, что лето продолжается целую вечность, а теперь оно заканчивается, не успев начаться. Как отмечал Уильям Джеймс, время субъективно растягивается при получении нового опыта, что с возрастом происходит все реже. Возможно, наша жизнь строится по логарифмической шкале и сжимается к концу.

 

Каков уровень мирового ВВП? $ 10¹⁴.

Когда‑то миллиард долларов был огромной суммой, но сегодня существует длинный список мультимиллиардеров. В свое время правительство США в рамках стимулирования мировой экономики одолжило банкам несколько триллионов долларов. Сложно себе представить воочию, что такое триллион долларов (10¹²), однако на YouTube есть несколько роликов, которые предлагают наглядную иллюстрацию: гигантскую стопку стодолларовых банкнот и примеры того, что можно приобрести на эту сумму (стоимость всех антитеррористических мероприятий, проводившихся в США в течение десяти лет после 11 сентября). Если размышлять в масштабах мировой экономики, то триллион долларов перестает казаться заоблачной суммой: подумаешь, триллион туда, триллион сюда. Однако триллионеров у нас пока нет.

 

Сколько синапсов у нас в головном мозге? 10¹⁵.

Два нейрона могут связываться друг с другом посредством синапса, который является вычислительной единицей мозга. Типичный кортикальный синапс имеет диаметр меньше микрона (10^‑6 м), что приближается к границе разрешения оптического микроскопа. Если уж мировую экономику сложно себе представить, то количество синапсов в голове просто ошеломляет. Если бы мне дали по доллару за каждый синапс, имеющийся у меня в мозгу, я смог бы поддерживать современную мировую экономику в течение десяти лет. Корковые нейроны разряжаются в среднем раз в секунду, что означает пропускную способность около 10¹⁵ бит в секунду, что больше, чем общая пропускная способность Интернета.

 

Сколько секунд еще будет светить солнце? 10¹⁷секунд.

Наше солнце светит уже миллиарды лет и будет светить еще миллиарды лет. В течение нашей жизни Вселенная, как нам кажется, находится в спокойном состоянии, но в космических масштабах она просто бушует, она полна событий. Пространственная шкала безгранична. Наша пространственно‑временная траектория составляет крошечную часть Вселенной, но мы можем по крайней мере использовать мощь десятичных разрядов, чтобы взглянуть на нее со стороны.

 

Код жизни

 

ХУАН ЭНРИКЕС

Управляющий компании Excel Venture Management, автор книги As the Future Catches You: How Genomics & Other Forces Are Changing Your Life, Work, Health & Wealth («Когда будущее ловит вас: как геномика и другие силы изменяют вашу жизнь, работу, здоровье и благополучие»), соавтор (со Стивом Галлансом) книги Homo Evolutis: Please Meet the Next Human Species («Homo Evolutis: познакомьтесь с новым человеческим видом»)

 

Все слышали о цифровом коде и информационных технологиях. Возможно, скоро все будут обсуждать код жизни.

Чтобы научиться читать этот код, потребовалось немало лет. Работы Менделя были в свое время почти полностью проигнорированы. Дарвин многое понял, но в течение нескольких десятилетий не хотел публиковать столь спорную теорию. Даже ДНК, которая сегодня упоминается в любой эффектной рекламе, идет ли речь о джинсах или популярных книгах по психологии, – была открыта еще в 1953 году, но на это открытие довольно долго обращали мало внимания. В течение почти десяти лет Уотсона и Крика мало цитировали, и на Нобелевскую премию их номинировали лишь после 1960 года, несмотря на то что они по сути дела расшифровали код жизни.

Пренебрежение и противоречия продолжили преследовать этот код и тогда, когда человечество перешло от его чтения к его копированию. Головастиков клонировали еще в 1952‑м, но клонирование почти не привлекало внимания до 1997 года, когда было объявлено о клонировании овечки Долли, и это вызвало удивление, ужас и самые разнообразные опасения. То же самое касается экстракорпорального оплодотворения и Луизы Браун – первого «ребенка из пробирки» (1978). Этот революционный прорыв был отмечен Нобелевской премией в 2010 году, то есть только тридцать два года спустя. Копирование генов различных видов и получение сотен тысяч идентичных животных сегодня стало обычным делом. Вопрос о том, как относиться к клонам, забыт, всех волнует только одно – можно ли их есть.

Многое изменилось с тех пор, как мы научились читать и копировать код жизни, но последние исследования все еще не поняты до конца. Все же самое серьезное и важное сейчас – третья стадия, написание и исправление жизненного кода.

Мало кто осознает, что новые технологии, использующие этот код, уже распространяются в индустрии, экономике и культуре. Когда мы начнем «перезаписывать» жизнь, станут возможными очень странные вещи. Можно будет запрограммировать бактерию, чтобы она решала судоку, и научить вирусы создавать электронные схемы. Путем написания жизни с нуля Крейг Вентер и Хамилтон Смит совместно с корпорацией Exxon пытаются реформировать мировой энергетический рынок. Другие примеры больших перемен – искусственные гены, которые вводятся с помощью ретровирусов; созданные с нуля органы и первые синтетические клетки.

Возникает все больше продуктов, полученных благодаря исследованиям жизненного кода. Это касается энергетики, текстильной и химической промышленности, информационных технологий, фармакологии, исследований космоса, сельского хозяйства, моды, финансов и недвижимости. Концепция жизненного кода, на запрос о которой в 2000 году Google выдавал всего 559 результатов, а в 2009‑м – менее 50 000, постепенно становится частью нашей повседневной жизни.

В прошлые десятилетия значительные изменения произошли в области цифрового кода, что привело к развитию таких компаний, как Digital, Lotus, HP, IBM, Microsoft, Amazon, Google и Facebook. А в следующее десятилетие многие ведущие компании будут заниматься исследованиями и применениями кода жизни.

Но это только начало. Настоящие изменения начнутся, когда мы сможем, переписывая жизненный код, изменять человека как вид. Мы уже превратились из гуманоидов, которые формируются под действием окружающей среды (в свою очередь формируя ее), в Homo evolutis – вид, который сознательно планирует и формирует собственную эволюцию и эволюцию других видов.