Игра «жизнь» и поиск генераторов

 

НИК БОСТРОМ

Руководитель Института будущего человечества, профессор философского факультета Оксфордского университета

 

Математическая игра «Жизнь» (Conway’s Game of Life) – это клеточный автоматический механизм, изобретенный британским математиком Джоном Конвеем в 1970 году. Многие знают, о чем речь; остальным советую ознакомиться с игрой помощи бесплатных приложений в Интернете (а лучше всего, если у вас есть какие‑то навыки программирования, сделать собственную версию).

Если вкратце, перед вами размеченная на клетки поверхность, каждая клетка которой может быть «живой» или «мертвой». Вы начинаете с того, что распределяете по поверхности несколько живых клеток. Затем система эволюционирует самостоятельно согласно трем простым правилам.

Что же здесь интересного? Безусловно, этой игре далеко до биологического реализма. И ничего полезного она не делает. Это даже не игра в строгом смысле слова. Но это блестящая демонстрация нескольких важных концепций, виртуальная лаборатория философии науки. (Философ Дэниел Деннет выразил мнение, что с этой игрой должен быть знаком каждый студент‑философ.) Игра демонстрирует достаточно простой и понятный микрокосм, способный развиваться и показывать интересные результаты.

Поиграв в игру в течение часа, вы начнете понимать следующие концепции и идеи:

• Эмерджентную сложность – как простые правила могут приводить к появлению сложных фигур.

• Базовые концепции динамики – например, различие между законами природы и исходными условиями.

• Уровни объяснения – вы быстро замечаете появление фигур (таких как бегунок, ползущий по экрану), которые хорошо описываются терминами высшего порядка, но которые сложно описать языком базовой физики (например, в терминах «жизни» или «смерти» отдельных пикселей).

• Супервентность заставляет задуматься о взаимоотношениях между разными науками в реальном мире. Химия выходит из физики? Биология из химии? Разум из физиологии мозга?

• Формирование концепций и разделение природы на феномены – как и почему мы распознаем определенные закономерности и даем им название. В игре выделяются устойчивые фигуры, которые остаются неизменными; периодические фигуры, у которых состояние циклично меняется; двигающиеся фигуры, которые перемещаются по сетке (такие как бегунки); «ружья» – стационарные фигуры, непрерывно испускающие из себя движущиеся фигуры; «паровозы» – фигуры, перемещающиеся по сетке и оставляющие за собой след.

Начав распознавать эти формы, вы увидите, что хаос на экране постепенно становится все более понятным. Развитие концепций – первый шаг к пониманию не только игры «Жизнь», но и научного понимания обычной жизни.

На более продвинутом уровне игра «Жизнь» соответствует полному множеству по Тьюрингу. Иными словами, можно выстроить фигуру, которая будет вести себя как универсальная машина Тьюринга (компьютер, способный имитировать любой другой компьютер). Таким образом, в игре может быть реализована любая вычисляемая функция – включая функцию, описывающую нашу Вселенную. Можно выстроить в игре универсальный конструктор – форму, способную создавать множество разных сложных объектов, включая собственные копии. Тем не менее структуры, возникающие в игре «Жизнь», отличаются от тех, которые мы видим в реальном мире. В игре они слишком хрупкие – изменение одной клетки часто вызывает исчезновение всей структуры. Было бы интересно разобраться, что именно в правилах игры и законах физики объясняет эти различия.

К игре «Жизнь» Конвея лучше относиться не как к одной условной абстракции, а как к их генератору. Она дает множество полезных абстракций – или, по крайней мере, рецепт их создания, – и все по цене одной. Это указывает на одну особенно полезную абстракцию – стратегию поиска генераторов. Нам приходится решать уйму разных проблем. Можно решать их по очереди, а можно попробовать создать генератор, вырабатывающий решения для множества проблем.

Например, нам необходим научный прогресс. Можно просто заниматься решением отдельных задач. Но возможно, целесообразнее сосредоточить усилия на некотором комплексе задач, чтобы заниматься такими, решение которых в наибольшей степени облегчит решение других задач? Этот подход подразумевает акцент на инновациях, имеющих наиболее широкое применение, и на разработке научных инструментов, которые позволят проводить множество разнообразных экспериментов, а также на совершенствовании процессов обработки результатов, включая экспертную оценку. Это поможет принимать правильные решения: кого нанимать, кого поддерживать и кого продвигать – причем на основании реальных достижений.

Аналогичным образом крайне важно разрабатывать эффективные биомедицинские средства для улучшения когнитивных функций и искать другие пути улучшения наших мыслительных способностей; в конце концов, человеческий мозг – самый совершенный генератор.

 

Крупный план

 

РОБЕРТ САПОЛЬСКИ

Нейробиолог, Стэнфордский университет; автор книги Monkeyluv: and Other Essay on Our Lives as Animals («Любовь обезьян и другие эссе о нашей животной жизни»)

 

Когда задумываешься о полезном когнитивном инструменте, на ум приходят самые разные концепции. Например, «эмерджентность». Или связанная с ней концепция «несостоятельность редукционизма»: не верьте, когда вам говорят, что если нужно понять сложный феномен, то единственным научным подходом будет разделить его на составляющие, изучить их по отдельности и затем слепить обратно. Это вовсе не всегда работает, а в случае наиболее интересных и важных феноменов, как правило, совершенно не годится. Например, если часы идут неточно, их можно починить, разобрав и определив, какая шестеренка сломана (хотя сомневаюсь, что на Земле еще остались часы с подобным механизмом). Но в случае засухи невозможно разбить тучу на составляющие. То же самое касается нарушения психических функций, проблем общества или экосистем.

К этому вопросу относятся и такие термины, как «синергизм» и «междисциплинарный», но эти слова стали слишком заезженными. Есть целые области науки, куда вас не примут, если название вашей работы не содержит одного из этих слов и если они не вытатуированы у вас на спине.

Еще одна полезная научная концепция – «генетическая предрасположенность». Хочется надеяться, что она войдет в общий лексикон, потому что ее мрачный кузен «генетический детерминизм» давно туда вошел и имеет долгую историю с множеством печальных последствий. Все должны знать о работах в области генетической предрасположенности, таких, например, как исследование Авшалома Каспи с коллегами, посвященное генетическому полиморфизму и системам нейротрансмиттеров, связанных с психическими расстройствами и асоциальным поведением. Многие, вспомнив об этой бесполезной концепции – генетическом детерминизме, скажут: «Ага, если у вас есть подобная мутация, ваша судьба предопределена». Но вместо этого ученые продемонстрировали, что сам по себе полиморфизм не повышает риск развития нарушений, если только вы не росли в исключительно неблагоприятных условиях. Вот вам и генетический детерминизм.

Но научная концепция, которую я выбрал, полезна просто потому, что она не совсем научная: это «крупный план». Она знакома каждому хорошему журналисту – начать ли статью со статистических данных об уровне банковской задолженности или с рассказа о конкретной семье, ставшей жертвой банка? Ответ очевиден. Показать сначала общую карту расселения беженцев из Дарфура или лицо голодающего ребенка в лагере беженцев? Опять же очевидно. Нужно сразу же взволновать читателя.

Но крупный план потенциально может привести к искажению картины. Прислушаться к научным данным и сократить потребление насыщенных жиров – или поверить подруге, дядя которой всю жизнь питается исключительно свиными шкварками и в свои 110 лет все еще выжимает штангу? Вспомнить о том, что одной из основных причин увеличения продолжительности жизни в XX веке стала вакцинация, и сделать ребенку прививки? Или все же поверить страшилкам об опасностях вакцинации и отказаться?

Я с содроганием вспоминаю о потенциальных последствиях еще одного «крупного плана». В свое время я написал заметку о Джареде Лофнере, который стрелял в конгрессмена Габриэль Гиффордс и ранил еще девятнадцать человек. На основании этой заметки некоторые специалисты, в том числе и уважаемый психиатр Фуллер Торри, заключили, что Лофнер страдает параноидальной шизофренией. Если это так, то этот частный случай может быть использован как подтверждение трагического заблуждения, что психически больные люди опаснее здоровых.

Предлагая включить крупный план в набор своих когнитивных инструментов, я советую учитывать два момента: во‑первых, осознавать, насколько сильно этот подход может исказить общую картину, а во‑вторых, помнить о прекрасных работах таких ученых, как Амос Тверски и Даниэль Канеман, а также о магнетической притягательности крупного плана, о том удовлетворении, какое он дарит. В качестве общественных приматов, наделенных специальной областью мозга, отвечающей за распознавание лиц, мы чувствуем, что отдельные лица – реальные или метафорические – обладают особой силой. Но несимпатичные и контринтуитивные законы статистики говорят нам намного больше.