Александр Никонов - Эволюция на пальцах

Разные виды технических устройств размножаются (производятся на заводах). Одни системы вытесняют другие, менее удачные, которые снимаются с производства. Только роль естественного отбора здесь играет рынок, то есть люди, которые перестают покупать и использовать устройства. А изобретения и усовершенствования играют роль мутаций, вносящих изменения в конструкцию.

Альтшуллер открыл, что развитие технических систем в какой-либо области не линейно, а подчиняется так называемой логистической кривой. Она показана на рисунке ниже.

Рис. 17. Логистическая или S-образная кривая. Она имеет два характерных участка — участок ускоряющегося роста (1) до точки перелома (2), участок торможения до некоего уровня насыщения (3)

Эту кривую мы с вами потом увидим и в биологии, и в истории развития обществ, и в области демографического роста, и даже в эволюции всей вселенной целиком.

Посмотрите на график. Сначала идёт медленное накопление результата, небыстрый рост. Этот рост постепенно ускоряется, буквально ракетой взлетает к точке перелома, после которой начинаются торможение и выход на плато насыщения.

При химической эволюции мы видим ту же логистическую кривую: сначала медленный, потом резкий рост и торможение. Знаете, как проходит реакция Бутлерова в колбе? Несколько часов формальдегидный раствор греют, греют, греют. И ничего с ним не происходит. А потом в какой-то момент он начинает желтеть, причём всё быстрее и быстрее, и буквально на глазах у изумлённой публики содержимое колбы густеет, темнеет и карамелизуется, застывая. На последних этапах, когда «пищи» для автокатализа уже нет, скорость реакции замедляется, и когда загустевшими сахарами забивается вся колба, рост числа молекул наконец останавливается.

Но если колбу после этого остаётся только выбросить, то в технике (а также биологии) на место прекратившего своё развитие и канувшего в историю устройства приходит новое.

К примеру, когда-то люди изобрели весло. Они стали делать вёсельные лодки. Появились лодки с двумя гребцами. С тремя. С четырьмя. Потом появились вёсельные корабли — галеры. С одним рядом рабов на вёслах, с двумя, тремя! Огромные! А затем вёсельный флот, достигший пика своего могущества, был вытеснен парусным. Какое-то время они существовали параллельно, но парусное вооружение совершенствовалось, и постепенно парусный флот полностью вытеснил вёсельные корабли, как мелкие млекопитающие вытеснили устаревшие «конструкции» — огромных динозавров.

Вы можете возразить: но ведь вёсельные лодки кое-где ещё остались и используются! Да. Эволюция редко совсем убирает то, что сменилось более совершенными конструкциями. Старое не исчезает совсем, а просто уходит на второй план. Жизнь на Земле когда-то возникла из одноклеточных существ, а потом усложнилась неимоверно — организмы стали многоклеточными, клетки потеряли универсализм и получили специализацию. Так же, кстати, развивались и общества: люди теряли свой животный и первобытный универсализм и получали профессии, становясь более узконаправленными. Но одноклеточные не вымерли, они и сейчас прекрасно существуют на нашей планете — где-то на обочине прогресса. Так же как существуют и некоторые примитивные человеческие сообщества, в которых нет профессий, а каждый сам себе и охотник, и собиратель, и сам стрелы для лука может изготовить.

В общем, проанализировав десятки тысяч изобретений, наш Дарвин от изобретательства разработал четыре десятка универсальных решений, применяя которые, словно отмычки, можно было делать изобретения и устранять возникающие технические проблемы не тупым перебором, а действуя направленно, алгоритмически, сверхразумно.

Скажем, один из придуманных Альтшуллером приёмов — метод дробления. Иногда, чтобы решить какое-то техническое затруднение, можно разделить объект на части, сделав его составным, поменять структуру или форму объекта, применить принцип матрёшки, вложив одну деталь в другую, сделать материал пористым и так далее. Этот набор из четырех десятков типичных приёмов сильно облегчал изобретателям задачу. Они теперь не выходили на бесконечную равнину вариантов, а сразу получали нужное направление движения.

Например, нам нужно прокопать туннель. Как это делалось раньше? Вручную или с помощью машин понемногу долбили или крошили горную породу, затем в вагонетках вывозили на конной или машинной тяге наружу, где образовывались целые горы отвалов. А вот хорошо бы не долбить частями, а сделать огромную фрезу размером с весь диаметр туннеля! И пройти весь туннель за один проход! Но если механизм будет занимать всё сечение туннеля, как удалять выбранную породу наружу?

Можно быстро найти решение проблемы алгоритмизированным методом Альтшуллера. Можно медленнее — просто перебирать варианты, когда-нибудь да осенит! А можно подсмотреть, как это сделала природа. Но решение будет одинаковым во всех случаях. Вопрос: как убирает перед собой грунт дождевой червь, который в этом грунте ползает, ведь червь тоже занимает весь объем «туннеля», который сам и прокладывает? И за ним грунт никто вагонетками не вывозит.

Червяк просто пожирает почву, пропуская её через себя и выбрасывая с противоположного конца. Заодно его организм всасывает из съеденного полезные вещества, получая таким образом энергию. Аналогично действует и горнопроходческий механизм, напоминающий гигантского червяка, — он пропускает срезанную породу через себя, как через трубу. Вот только питательные вещества из грунта не всасывает.

Возникает резонный вопрос: если встаёт конструктивная проблема, которую можно решить и при этом не тратиться на разум, то зачем природа создала разум, ведь мозг — чрезвычайно энергозатратная штука. Мозг человека, например, имеет массу всего в 2 % от массы тела и при этом потребляет 25 % энергии. Улицу топим!

Мы знаем, природа лишнего не терпит, на лишнее она не расходуется. Значит, от мозга есть великая эволюционная польза, раз он, такой расточительный, существует и даже развивается.

Вопрос: какая? Ответ: мозг экономит время на перебор вариантов.

И ещё мозг управляет телом. Изначально назначение центральной нервной системы, в которую входит мозг, как раз и заключалось в управлении телом, в координации клеточного ансамбля. Раз уж многоклеточный организм специализировал свои клетки, чтобы они были узкими специалистами и занимались каждая своим делом для общей цели, для управления этим оркестром нужен дирижёр.

Кроме внутренней координации, должна быть также система, обрабатывающая внешние сигналы.