Дэниэл Деннет - Опасная идея Дарвина: Эволюция и смысл жизни

Скоро становится ясно, что одни простые конфигурации интереснее других. Возьмем отрезок диагонали (ил. 16). Это не маячок; в каждом следующем поколении в изоляции гибнут две крайние ВКЛЮЧЕННЫЕ клетки, а новых клеток не появляется, и вскоре весь отрезок исчезает. Помимо неизменных конфигураций (натюрмортов) и конфигураций, со временем полностью исчезающих (например, только что описанная диагональ), существуют конфигурации, приводящие к появлению разнообразных циклов. Как мы видели, полный цикл маячка занимает два поколения и продолжается ad infinitum , если в пространство не вторгнется иная конфигурация. Такие вторжения и делают «Жизнь» интересной: помимо цикличных конфигураций, существуют и те, что, подобно амебам, плывут по поверхности. Наиболее простая из них – планер : на ил. 17 показано, как эта состоящая из 5 пикселей конфигурация продвигается на один шаг к юго-востоку.

Мир игры «Жизнь» населяют также пожиратели , паровозики , космические ракеты и множество иных удачно названных «существ», возникающих на новом уровне. (Этот уровень аналогичен тому, что в предыдущих работах я называл физической позицией .) У этого уровня свой собственный язык, краткая и упрощенная версия утомительных описаний, которые можно создавать на физическом уровне. Например:

За четыре поколения пожиратель может съесть планер. Что бы ни поглощалось, основной процесс неизменен. Между пожирателем и его жертвой появляется мост. В следующем поколении область моста отмирает из‐за перенаселенности; при этом и пожиратель, и жертва теряют фрагменты тел. Затем пожиратель восстанавливается, а жертва обычно на это не способна. Если, как в случае с планером, остальная часть жертвы гибнет, та считается поглощенной 225.

Ил. 18

Заметим, что, стоило нам перейти на новый уровень, как с нашей «онтологией» (каталогом существующих объектов) произошло нечто странное. На физическом уровне движение отсутствует, есть лишь ВКЛЮЧЕННЫЕ и ВЫКЛЮЧЕННЫЕ клетки, определяемые их неизменным местом в пространстве. На уровне замысла устойчивые объекты внезапно начинают двигаться; на ил. 16 показан один и тот же (хотя в каждом поколении состоящий из разных клеток) планер, двигающийся на юго-восток, меняя при этом форму. И в мире станет одним планером меньше после того, как тот, что изображен на ил. 18, будет съеден пожирателем.

Отметим также, что в то время, как на физическом уровне нет и не может быть никаких исключений из общего правила, на новом уровне наши обобщения требуют оговорок: нужно добавлять «обычно» и «при условии, что ничто не вторгнется в пространство». На этом онтологическом уровне заблудшие фрагменты осколков более ранних событий могут «сломать» или «убить» какой-либо объект. Степень их онтологической самостоятельности существенна, но не гарантирована. Сказать, что она значительна, значит согласиться, что можно, почти ничем не рискуя, подняться на этот уровень замысла, принять его онтологию и начать предсказывать (неточно и в общих чертах) поведение более крупных конфигураций или их систем, не заботясь о том, чтобы просчитать происходящее на физическом уровне. Например, можно задаться целью сконструировать некую интересную суперсистему из «частей», доступных на уровне замысла.

Именно это и хотели сделать Конвей и его ученики – и их ожидал невероятный успех. Они спроектировали самовоспроизводящуюся систему, состоящую исключительно из клеток «Жизни», которая также (в значительной степени) была универсальной машиной Тьюринга – двумерным компьютером, который, в принципе, может вычислять любые вычислимые функции (и доказали возможность ее создания). Что могло вдохновить Конвея и его учеников на создание, во-первых, этого мира, а во-вторых, его удивительных жителей? Они пытались на очень абстрактном уровне ответить на один из важнейших вопросов, занимающих нас в этой главе: каков минимальный уровень сложности, потребный для существования самовоспроизводящегося предмета? Они руководствовались давними блестящими рассуждениями Джона фон Неймана, который занимался этой проблемой незадолго до своей смерти в 1957 году. В 1953 году Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон открыли ДНК, но принципы ее работы в течение многих лет оставались загадкой. Фон Нейман довольно подробно описал своего рода дрейфующего робота, который подбирает осколки и обрывки, из которых можно построить его копию, затем повторяющую процесс. Опубликованное посмертно (в 1966 году) описание того, как автомат стал бы считывать собственные чертежи и затем строить по ним новую копию, в потрясающих подробностях предвосхитило последующие открытия механизмов экспрессии и репликации ДНК, но, чтобы сделать свое доказательство возможности самовоспроизводящегося автомата математически строгим и простым, фон Нейман обратился к элементарным двумерным абстракциям, ныне известным как клеточные автоматы . Клетки «Жизненного» мира Конвея – это особенно удачный пример клеточных автоматов.

Вместе со своими учениками Конвей хотел подробно обосновать доказательство фон Неймана, сконструировав двумерный мир с простой физикой, в котором подобная самовоспроизводящаяся конструкция окажется стабильной, рабочей структурой. Подобно фон Нейману они желали дать как можно более общий (и тем самым как можно более независимый от существующей в действительности – земной? локальной? – физики и химии) ответ. Они стремились к чему-то элементарному, что будет легко визуализировать и просчитать, а потому не только перешли от трехмерных моделей к двумерным, но и «оцифровали» время и пространство: как мы видели, все отрезки времени и расстояния описываются целым числом «скачков» и «клеток». Именно фон Нейман взял рожденную Аланом Тьюрингом абстрактную концепцию механического компьютера (который сейчас называется «машиной Тьюринга») и на ее основе разработал техническое описание универсальной электронной вычислительной машины с неизменной программой, осуществляющей последовательную обработку данных (которую сейчас называют «машиной фон Неймана»). В ходе своих блестящих исследований пространственных и структурных требований к такому компьютеру он осознал – и доказал, – что Универсальная машина Тьюринга (машина Тьюринга, способная без всяких исключений вычислить любую вычислимую функцию), в принципе, может быть построена в двумерном пространстве 226. Конвей и его ученики также хотели подтвердить это своей собственной попыткой проектирования в двумерном пространстве 227.

Было это непросто, но они показали, как можно «построить» рабочий компьютер из более простых «Жизненных» форм. Например, вереницы планеров могут обеспечить «ленточный» ввод/вывод, а устройство считывания с ленты может представлять собой огромный конгломерат пожирателей, планеров и прочей всячины. Как выглядит подобная машина? Паундстоун полагает, что вся конструкция будет состоять из порядка 10 13 клеток или пикселей.