Стефано Манкузо - О чем думают растения?

Так вот, у растений сознание и функционирование не разделены, а присутствуют в каждой клетке: это реальный, живой пример того, что специалисты в области искусственного интеллекта называют «материализованным агентом», т. е. разумным агентом, взаимодействующим с миром посредством собственного физического тела.

Мы уже неоднократно повторяли, что в результате эволюции растения получили модульную структуру, при которой функции не сосредоточены в специализированных органах, а распределены по всему организму. Этот важнейший стратегический выбор, как мы видели, позволяет растениям терять даже значительные фрагменты тела без риска для жизни. Поэтому у растений нет легких, печени, желудка, поджелудочной железы или почек. Но они могут осуществлять все функции, которые эти органы выполняют у животных. Так почему же отсутствие мозга должно помешать им быть разумными?

Давайте поговорим о корнях – о той расти растения, с которой Дарвин связывал способность растений принимать решения и осуществлять движения. Крайняя точка, верхушка корня, отвечает за движения растения под землей и за анализ почвы на наличие воды, кислорода и питательных веществ. Конечно, можно предположить, что рост корня является автоматическим и направляется такими простыми инструкциями, как «найти воду» или «расти вниз». В таком случае, функция корней проста: найти воду и развиваться в этом направлении или расти вниз под действием силы гравитации. Но в реальности функция корней намного сложнее. У них множество задач и множество нужд; при продвижении в почве верхушки корней проводят сложный «анализ местности».

Кислород, минеральные соли, вода и питательные вещества обычно находятся в разных участках почвы, иногда достаточно далеко друг от друга. Поэтому корни вынуждены постоянно делать серьезный выбор: расти вправо и достичь столь необходимого растению фосфора или расти влево в поисках всегда недостающего азота? Расти вниз в поисках воды или вверх, где больше воздуха для дыхания? Как совместить решение столь разных задач? Кроме того, не забываем, что корням постоянно приходится огибать различные препятствия, а также ускользать или защищаться от врагов (других растений или паразитов). И это еще не все, поскольку местные нужды конкретного корня необходимо сопоставлять с общими нуждами всего растения в целом, а они могут не совпадать.

Так много переменных, и все они столь существенны для выживания! Как растению удается удерживать корни от роста в одном и том же направлении, например, в поисках воды? Автоматический контроль роста корней представлял бы реальную опасность. Чтобы понять ситуацию, нужно сначала понять устройство и функцию этой замечательной части корня, называемой верхушкой.

Рис. 5–2. Примеры корневых систем. Корни – скрытая под землей и наиболее интересная часть растения. На рисунке показано несколько типов корневых систем

Размер этой части корня разный у разных видов – от нескольких десятых миллиметра (например, у Arabidopsis thaliana) до нескольких миллиметров (например, у кукурузы). Эта жизненно важная часть корня обычно имеет белый цвет и обладает самой высокой чувствительностью. Кроме того, это область интенсивной электрической активности, основанной на потенциале действия – электрическом сигнале, напоминающем сигналы в нейронах головного мозга животных. Каждое растение имеет миллионы верхушек корней: корневая система даже очень маленького растения может иметь свыше 15 миллионов!

Верхушка каждого корня постоянно регистрирует множество параметров, таких как сила тяжести, температура, влажность, сила электрического поля, освещенность, давление, химические градиенты, наличие токсичных веществ (ядов, тяжелых металлов), звуковые волны, наличие или отсутствие кислорода и углекислого газа. Этот длинный список далеко не полный: ученые постоянно добавляют в него все новые и новые параметры. Верхушка корня в непрерывном режиме регистрирует эти параметры и направляет движение корня в соответствии с расчетами, учитывающими локальные и общие нужды растения.

Рис. 5–3. Верхушка корня. Каждая верхушка – сложный чувствительный орган

Никакой автоматический ответ не может удовлетворять таким запросам. На самом деле верхушка каждого корня представляет собой истинный «центр обработки данных» и действует не в одиночку, а в тесной связи с миллионами других корней, образующих корневую систему каждого растения.

До сих пор мы обсуждали функционирование верхушки каждого корня в отдельности, но даже такие небольшие растения, как рожь или овес, могут иметь десятки миллионов верхушек, тогда как у дерева их может насчитываться несколько сотен миллионов (хотя никто их специально не подсчитывал). Как все эти корни действуют сообща? Верхушки корней одного растения нужно рассматривать не как изолированные функциональные центры, но как совместно действующие составляющие единой сети.

Чтобы понять, о чем идет речь, представьте себе интернет – самую обширную и мощную коммуникационную сеть, когда-либо созданную человеком.

В последние десятилетия для выполнения сложных расчетов применяются главным образом два подхода (которые имеют непосредственное отношение к теме нашего рассказа). С одной стороны, создаются все более и более мощные суперкомпьютеры, способные выполнять невероятное количество вычислений за очень короткие промежутки времени (компьютер Sequoia марки IBM, выпущенный в 2012 г., за час может осуществить такое количество вычислений, которое 6,7 млрд человек, работая на простых калькуляторах по 24 ч в сутки, выполнили бы за 320 лет). С другой стороны, для той же цели используется гигантский вычислительный потенциал целой сети компьютеров, такой как интернет. Эти две противоположные стратегии напоминают две стратегии, выбранные эволюцией для повышения эффективности принятия решений живыми организмами. С одной стороны, все более крупный и эффективно работающий индивидуальный мозг (в данном случае аналог суперкомпьютера – человек), с другой стороны, распределенный разум, такой, как мы видим в сообществах насекомых или у растений.

Скорость вычислений, осуществляемых суперкомпьютером в единицу времени, превышает и всегда будет превышать скорость вычислений компьютерной сети, однако нельзя не учитывать и недооценивать такой важный фактор, как надежность, которую обеспечивает компьютерная сеть. Первая версия интернета (Arpanet) была разработана агентством DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) при Министерстве обороны США с целью противостояния масштабным ядерным ударам. Даже если бы большинство компьютеров, составлявших сеть, было уничтожено (так ставилась задача), модульная структура сети обеспечивала ее функционирование и продолжение передачи данных.