Дэниэл Деннет - Насосы интуиции и другие инструменты мышления [litres]

Также обратите внимание, что на физическом уровне нет никаких исключений из общего правила, а на конструктивном уровне наши обобщения требуют оговорок вроде “обычно” или “если не произойдет вторжения”. Осколки прошлых конфигураций могут “сломать” или “убить” один из объектов онтологии этого уровня. Их салиентность в качестве реальных объектов высока, но не гарантирована. Высокая салиентность предполагает, что можно без особенного риска подняться на этот уровень, принять его онтологию и предсказать – в общих чертах, с оглядкой на риски – поведение крупных конфигураций и систем конфигураций, не просчитывая при этом происходящее на физическом уровне. Например, можно поставить перед собой задачу создать интересную сверхсистему из доступных на конструктивном уровне “элементов”.

Именно этим занялись Конвей и его студенты, которые добились невероятных успехов. Они сконструировали и доказали жизнеспособность самовоспроизводящейся сущности, состоящей целиком из клеток “Жизни”. Работая в соответствии с принципом детерминизма на бесконечном поле, она идеально копировала саму себя, после чего эта копия копировала себя и так далее. Она также (вдобавок) представляла собой универсальную машину Тьюринга – двумерный компьютер, который теоретически может вычислить любую вычислимую функцию! Что же вдохновило Конвея и его студентов создать сначала этот мир, а затем и такого удивительного его обитателя? Они пытались на очень абстрактном уровне ответить на один из главных вопросов биологии: какова минимальная сложность самовоспроизводящегося организма? Они развивали блестящие ранние рассуждения Джона фон Неймана, который работал над этим вопросом до самой своей смерти в 1957 г. Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон открыли ДНК в 1953 г., однако принцип ее работы многие годы оставался тайной. Фон Нейман довольно подробно описал плавающего робота, который подбирал в воде обломки, чтобы сконструировать свою копию, способную впоследствии повторить тот же самый процесс. Его описание того (опубликованное посмертно, в 1966 г.), как автоматон читает собственную схему и копирует ее при создании нового робота, во многом предвосхитило целый ряд позднейших открытий о механизмах экспрессии и репликации ДНК, но чтобы сделать свое доказательство возможности существования самовоспроизводящегося автоманота математически точным и понятным, фон Нейман переключился на простые, двумерные абстракции, которые теперь называют клеточными автоматами . “Жизнь” Конвея представляет собой особенно покладистый клеточный автомат.

Конвей и его студенты хотели подтвердить доказательство фон Неймана, создав двумерный мир с простой физикой, где подобная самовоспроизводящаяся конструкция оказалась бы стабильной, работающей конфигурацией. Как и фон Нейман, они хотели получить как можно более общий ответ, который был бы максимально независим от фактической (земной? местной?) физики и химии. Им хотелось, чтобы модель получилась предельно простой для расчетов и визуализации, поэтому они не только перешли от трехмерного мира к двумерному, но и “оцифровали” пространство и время: как мы видели, время и расстояние в “Жизни” всегда выражается целыми числами “мгновений” и “клеток”. Именно фон Нейман взял абстрактную концепцию механического компьютера Алана Тьюринга (теперь ее называют машиной Тьюринга) и сделал из нее универсальный серийный компьютер с хранимой в памяти программой (теперь его называют машиной фон Неймана), а также в ходе блестящих исследований пространственных и структурных требований для создания такого компьютера обнаружил – и доказал, – что универсальную машину Тьюринга (см. раздел IV) теоретически можно “сконструировать” в двумерном мире [78]. Конвей и его студенты также решили подтвердить это, поупражнявшись в двумерной инженерии [79].

Им пришлось нелегко, но они показали, как “сконструировать” рабочий компьютер из простых форм “Жизни”. Потоки планеров могут, к примеру, служить “лентой” ввода и вывода, а в качестве управляющего устройства может использоваться крупная конфигурация пожирателей, планеров и других элементов. Как выглядит эта машина? Паундстоун (1985) вычислил, что вся конструкция займет около 10 13 клеток, или пикселей.

Для отображения 10 13 -пиксельного паттерна потребуется видеоэкран шириной, по меньшей мере, около 3 миллионов пикселей… [Представьте высокочеткий экран вашего ноутбука или планшета, но шириной около километра.] Перспектива скроет из виду пиксели самовопроизводящегося паттерна. Если вы достаточно далеко отойдете от экрана, чтобы увидеть паттерн целиком, пиксели (и даже планеры, пожиратели и ружья) окажутся слишком маленькими, чтобы их различить. Самовоспроизводящийся паттерн будет напоминать туманность или галактику. [pp. 227–228]

Иными словами, когда достаточное количество элементов составит способную к самовоспроизводству конфигурацию (в двумерном мире), эта конфигурация будет примерно во столько же раз больше каждого из элементов, во сколько организм больше атома. Вероятно, создать способную к самовоспроизводству систему значительно меньшей сложности невозможно, однако это пока не доказано.

Игра “Жизнь” иллюстрирует многие важные принципы и может быть использована для построения множества аргументов и мысленных экспериментов, однако я с ее помощью подчеркну лишь три момента, чтобы остальное вы открыли сами. Во-первых, обратите внимание, как в ней размывается различие между физической и конструктивной установкой. Считаются ли планеры, к примеру, сконструированными или природными объектами (подобно атомам и молекулам)? Если на то пошло, управляющее устройство, составленное Конвеем и его студентами из планеров, пожирателей и тому подобных элементов, уж точно должно считаться сконструированным, но его элементы представляют собой сырье – простейшие “объекты” мира “Жизни”. Никому не пришлось конструировать или изобретать планер – он был открыт как подразумеваемый физикой мира “Жизни” объект. Впрочем, это относится к любому объекту мира “Жизни”. В этом мире не происходит ничего, что не подразумевалось бы – то есть не было бы логически выводимо посредством доказательства теорем – физикой и изначальной конфигурацией клеток. Одни объекты мира “Жизни” просто более удивительны и неожиданны (для нас, с нашим жалким интеллектом), чем другие. В определенном смысле самовоспроизводящаяся компьютерная пиксельная галактика Конвея – “лишь” еще одна макромолекула “Жизни”, для которой характерна особенно долгая и сложная периодичность. Таким образом иллюстрируется параллельный тезис о биологии и происхождении жизни: можно сказать, что аминокислоты просто есть – их не нужно было конструировать. Но белки, состоящие исключительно из аминокислот, слишком сложны – они, по крайней мере, вроде каксконструированы. И снова мы сталкиваемся с градуализмом Дарвина.