Огарок во тьме. Моя жизнь в науке
Шрифт:
Если в какой-то момент родился человек-мутант с неожиданной способностью к истинно иерархическому синтаксису, встает вопрос: с кем бы он мог разговаривать? Не было бы ему ужасно одиноко? Если бы гипотетический “ген рекурсии” был доминантным, это бы значило, что его экспрессия состоялась бы у первой особи с мутацией и у 50 % ее потомства. Жила ли на свете Первая семья владеющих языком? Важно ли, что ген FoxPz на самом деле оказывается доминантным? Вместе с тем даже если у одного родителя и половины детей было общее программное обеспечение для синтаксиса, трудно представить, как бы они сразу же начали им пользоваться.
Я еще раз упомяну возможность, о которой говорил в книге “Неутолимая любознательность”: это рекурсивное программное обеспечение могло применяться для неких доязыковых целей, например, планирования охоты на антилопу или битвы с соседним племенем. У гепарда в каждой стадии охоты есть ряд поисковых операций, вызываемых подпрограммами. Каждая из подпрограмм прекращается по “правилу остановки”, которое сигнализирует возврат к той точке вышестоящей программы, откуда
Пониманием иерархически организованной грамматики, а также многих других лингвистических принципов мы в основном обязаны гению Ноама Хомского. Хомский считает, что человеческие дети, в отличие от детенышей любых других видов, рождаются с генетически встроенным в мозг аппаратом для усвоения языка. Конечно, ребенок должен все равно выучить язык своего племени или народа, но это дается ему так легко именно потому, что он всего лишь дополняет подробностями то, что его мозг уже “знает” о языке, – ребенок пользуется наследственной языковой машиной. Теории, в которых наследственность играет важную роль, у современных интеллектуалов обычно ассоциируются с правым политическим уклоном (хотя так было не всегда), а Хомский происходит, мягко говоря, из противоположного края политического спектра. Эта нестыковка иногда кажется наблюдателям парадоксальной. Но позиция Хомского относительно наследственности в данном случае совершенно оправданна и, более того, интересна. Происхождение языка может представлять собой редкий пример теории эволюции через “обнадеживающих уродов”.
Могло существовать множество эмбриональных мутаций (пусть и не столь выдающихся, как обнадеживающие уроды, положившие начало сегментации или, возможно, языку), которые не давали своим первым обладателям кардинальных преимуществ в выживании, но открывали шлюзы для будущей эволюции. И вот мы возвращаемся к эволюции способности к эволюции. Формулируя это название на Лос-Аламосской конференции, я старался указать на естественный отбор высшего порядка, который мы замечаем, оглядываясь назад. Такое новшество – неважно, улучшает ли оно напрямую шансы индивида на выживание в краткосрочной перспективе или нет, – ведет к множественным эволюционным разветвлениям, и в итоге потомки того индивида наследуют землю. Основным примером я привел сегментацию, как яркий пример годится и язык, но есть и другие. Ранние приспособления, позволившие рыбам выйти из воды и населить сушу, не только дали этим первопроходцам новый источник пищи или новый способ избежать морских хищников. Рыбы освоили новые среды обитания – не только для своего индивидуального выживания, но и для тех филогенетических ветвей, что расцветут в будущие эпохи. Дарвиновский отбор благоприятствует приспособлениям, которые помогают индивидам выживать, – но может существовать и недарвиновский отбор высшего порядка (или дарвиновский в размытом и, вероятно, путаном смысле), отбор линий наследования по признаку способности к эволюции. Об этом я говорил в своей лекции “Эволюция способности к эволюции” на конференции в Лос-Аламосе, проиллюстрировав доклад компьютерными биоморфами и новыми перспективами эволюции, открывшимися перед ними, когда я переписал программу, включив новые гены сегментации и симметрию в различных плоскостях.
Когда после моей лекции задавали вопросы (которые благожелательно модерировал выдающийся биолог-теоретик Стюарт Коффман), кто-то в шутку спросил, может ли моя биоморфная программа выращивать не только алфавит, но и деньги. Я моментально вывел на экран вполне убедительный знак доллара (см. букву S в моей подписи на стр. 432), и так мой доклад завершился добродушным смехом.
Эмбриональный калейдоскоп
Хоть мой доклад в Лос-Аламосе и назывался “Эволюция способности к эволюции”, в тот момент я еще не развил эту тему на полную мощность. В главе “Эмбриональный калейдоскоп” в книге “Восхождение на гору Невероятности” я продвинулся в этой области дальше – в направлении, которое кажется мне весьма убедительным. Я уже упоминал о “зеркальных генах”, которые ввел в одной из поздних версий биоморфной программы. Можно представить, что гены, которые управляют симметрией животного в различных плоскостях, встраивают в эмбрион “зеркала”, подобные зеркалам в калейдоскопе. У большинства (но не у всех) животных такое зеркало стоит вдоль срединной линии: благодаря ему они двусторонне симметричны. Мутация в третьей ноге насекомого теоретически может затрагивать лишь правую сторону, но на практике отражается и на левой. Технически такое отражение ограничивает свободу эволюции: без него тоже можно было бы достичь – или, вернее, изловчиться построить – идеальную симметрию путем отдельных мутаций по двум сторонам (а еще так можно соорудить множество экзотических асимметрий впридачу). Но если предположить (основания для этого я приводил в книге “Восхождение на гору Невероятности”), что лево-правая симметрия сама по себе дает глобальные преимущества, то автоматическое отзеркаливание мутаций на обе стороны позволяет быстрее вносить эволюционные улучшения. Таким образом, необходимость симметрии (“зеркала” по срединной линии эмбриона-калейдоскопа) можно рассматривать не как ограничение (каким она, строго говоря, является), а, наоборот, как эволюционное усовершенствование способности к эволюции.
То же верно и для других плоскостей симметрии, хотя они реже встречаются в биологической реальности. На иллюстрации на следующей странице слева изображен компьютерный биоморф, обладающий четырехсторонней симметрией (два “калейдоскопических зеркала”
Иглокожие (морские звезды, морские ежи, змеехвостки и др.) в основном обладают пятилучевой симметрией. Опять же, мне кажется практически очевидным, что соответствующее правило симметрии скрывается в глубинах эмбриологии, и таким образом мелкая мутация, скажем, на кончике одной руки морской звезды, зеркалится на все пять рук (иногда рождаются морские звезды, у которых больше пяти рук, но это не опровергает мое обобщение). Опять же, с учетом того, что симметрия морской звезде чем-то полезна, отзеркаливание мутаций помогает “срезать дорогу” (по сравнению с отдельными мутациями в каждой руке по очереди) и внести изменения, не отступая от пятилучевой симметрии. Следовательно, это явление вполне заслуживает, чтобы его учитывали по категории “эволюции способности к эволюции”. И важно, что все мои попытки вывести пятисторонне-симметричных биоморфов на экране компьютера окончились провалом. Это практически очевидно. Пятилучевой симметрии можно добиться, только если кардинально переписать эмбриологическую схему – что снова возвращает нас к теме эволюции способности к эволюции. “Иглокожие” биоморфы, которых мне удалось вывести на экране, – сплошное надувательство (см. иллюстрацию на этой странице). С виду они напоминают плоского морского ежа, морскую лилию, морского ежа, змеехвостку и двух морских звезд соответственно – но ни один из них не обладает пятилучевой симметрией.
Во времена конференции в Лос-Аламосе цветной “Мак” еще не придумали. Когда я наконец им обзавелся, очевидным шагом в расширении генома биоморфов было добавить новый набор генов, задающих цвет. Тогда же я добавил гены, влияющие на линии, которыми были нарисованы первичные деревья эмбриологического алгоритма. Простые линии все еще дозволялись, но я ввел новый ген, меняющий их толщину, и другие гены, что превращали простые линии в прямоугольники или овалы, оставляли эти формы пустыми или закрашивали их, а также управляли цветом линий и заливки. Эти дополнительные гены открыли дорогу для новой мощной эволюции, искушая человека отбирать биоморфы, чтобы выводить подобия экзотических цветов, ковриков и бабочек. Мне вздумалось вынести компьютер в сад и предложить настоящим пчелам и бабочкам выбирать “цветы” и “бабочек” на экране. Я надеялся, что настоящие насекомые выведут из неопределенных форм подобия настоящих цветов. К сожалению, оказалось – как мне следовало предвидеть, – что яркий дневной свет, привлекающий насекомых, делает изображение на экране практически невидимым. И, как часто бывает с идеями, которые кажутся великолепными, я засунул ее в дальний угол и больше к ней не возвращался. Быть может, подойдут ночные мотыльки? Быть может, сенсорный экран, например, как у iPad, мог бы напрямую реагировать на мотылька, бьющегося о нужную картинку?
Я работал над созданием цветных биоморфов, когда познакомился с Лаллой. Среди множества ее талантов – вышивка крестом (тогда она еще не увлеклась мозаикой, росписью керамики, ткачеством, а также вышивкой на машинке – причем последними двумя она занимается и ныне). Цветные, четырехсторонне-симметричные биоморфы вдохновили ее вышивать подушки и чехлы для стульев: стежки вышивки в точности соответствуют пикселям с экрана компьютера (см. цветную вклейку). Они вызывают восхищение и двадцать лет спустя.
Во всех моих биоморфных программах действовал искусственный, а не естественный отбор. Намного более трудная задача – в интересной форме сымитировать естественный отбор; об этом я мог лишь мечтать. Показательно уже само то, насколько это трудно. Можно представить, как встроить в биоморфную программу критерий отбора – скажем, по “колючести” или “округлости”. Ради эксперимента так я и сделал. Таким образом удалось обойти человеческий глаз как субъект отбора, и это сработало. Но это не представляло особого биологического интереса. Чтобы сымитировать выживание в мире, пришлось бы сконструировать этот мир, его физику, его (в идеале трехмерную) географию, его правила, по которым биоморфы взаимодействуют с другими объектами и с другими биоморфами, правила, по которым разные предметы не могут занимать одно и то же физическое пространство, и так далее. За годы, прошедшие с публикации “Слепого часовщика”, умные программисты разрабатывали подобные искусственные миры и их физику: например, Стив Грэнд и его Creatures (“Существа”), Торстен Рейл и его Natural Motion (“Естественное движение”) и разнообразные фантазийные среды вроде Second Life (“Вторая жизнь”). Все это за пределами моих возможностей, да и в любом случае я уже избавился от пристрастия к программированию.