Книга: ЧЕЛОВЕК И НООСФЕРА

Негенетические формы памяти

Негенетические формы памяти

Мы рассмотрели несколько непохожих друг на друга механизмов самоорганизации. Далеко не все детали их функционирования нам понятны. Еще труднее проследить развитие этих механизмов, в особенности понять, как происходили их становление и «запуск», как они начинали функционировать. Об этом можно только гадать.

Разумеется, в становлении механизмов самоорганизации — механизмов обратной связи, кооперативных механизмов и т. д. — огромную роль играет естественный отбор. Заметим одновременно, что эти механизмы, однажды возникнув, в свою очередь, превращаются в новые средства отбора.

Но объяснить появление этих механизмов и их утверждение в арсенале алгоритмов развития действием одного только естественного отбора тоже, наверное, нельзя. Огромную роль в этом процессе играют различные формы памяти. Мы уже говорили о генетической форме памяти. Но существуют и другие способы реализации наследственности в сохранении информации, играющие столь же важную роль в развитии живого мира. Развитие форм памяти и механизмов самоорганизации — это разные оттенки одного и того же процесса.

Термин «память» можно трактовать по-разному. Здесь мы понимаем его достаточно широко: говоря о памяти, мы имеем в виду систему, обеспечивающую запись (кодирование), хранение и передачу информации от одних поколений к другим. Каждый из этих процессов может быть объектом самостоятельного исследования, а структура их особенностей и их конкретных реализаций представляет интерес не только для биологов, но и для инженеров, занимающихся вычислительной техникой. Развитие этих процессов, то есть процессов формирования памяти, началось, вероятно, одновременно с появлением жизни. Оно шло многими путями и однажды привело к появлению существующих форм памяти и прежде всего к памяти генетической.

Хотя генетическая форма памяти существовала уже у прокариотов, решающий шаг в ее развитии был сделан, я думаю, лишь в эпоху эукариотов. В самом деле, обрести смерть эукариоты могли лишь при условии существования достаточно совершенного механизма передачи информации от одних поколений к другим. Генетическая память — это самый важный инструмент передачи наследственных признаков живыми существами.

Можно думать, что процесс ее утверждения был очень длительным: он продолжался, вероятно, около двух миллиардов лет и носил весьма драматический характер. Можно допустить, что существовало несколько конкурирующих структур памяти. А утвердилась в конце концов только одна, остался лишь один алфавит, который не только способен передавать все сведения, которые необходимы для воспроизводства и жизнеобеспечения последующих поколений. Эта система оказалась более устойчивой, более способной, чем другие, приспосабливаться к превратностям земной судьбы. А остальные конкуренты, если они и были, исчезли в процессе естественного отбора.

После того как генетическая память сформировалась, в дальнейшем, как затем ни усложнялась жизнь, какие бы новые свойства живого ни проявлялись и ни заносились в эту память, ее язык, способы кодирования информации, ее хранения и передачи уже больше не претерпевали изменений, хотя и появлялись новые слова, сам алфавит наследственности сохранил все те же «буквы», все те же четыре нуклеотида.

Примечание. Какова была истинная история становления генетического кода, можно лишь догадываться. Его появление и утверждение в земной жизни — это такие процессы, которые не оставили никаких следов, и вряд ли когда-либо удастся восстановить их детали. Если предполагаемая гипотетическая схема утверждения генетической памяти более или менее соответствует реальности, то можно предположить, что в других мирах, на других планетах, в других условиях совсем другие нуклеиновые кислоты кодируют наследственную информацию и формируют свои ДНК и свои алфавиты, порождающие иные механизмы передачи наследственной информации.

Естественно ожидать, что при разворачивании эволюционного процесса механизмы памяти не могли быть исчерпаны только памятью генетической. Рост разнообразия, усложнение живых форм и характера усложнения их жизнедеятельности, изменение условий их обитания неизбежно должны были потребовать целого набора механизмов памяти, в котором генетическая память могла выступать лишь в качестве одного из их представителей. И действительно, в процессе эволюции возникло много разнообразных форм кодирования, хранения и передачи информации.

Однако природа ряда механизмов памяти нам до сих пор непонятна, и мы можем строить о них лишь более или менее правдоподобные гипотезы. Так, например, мы не знаем, как происходит передача принципов поведения у насекомых с прерывающимися поколениями.

Подробное обсуждение гипотез, объясняющих действие подобных механизмов, заслуживает специальной работы и уведет нас в сторону от основной задачи. Здесь мы проследим только одну линию развития негенетической памяти, так или иначе связанную с обучением. Она играет решающую роль в организации сообществ животных, ведущих стадный образ жизни, и является предтечей механизмов памяти, которые возникают вместе с появлением интеллекта. Но разговор об интеллекте будет уже в следующих главах.

Мы уже говорили о кооперативных структурах. Они дают пример организационных форм, которые не могут возникнуть и не могут существовать без специально организованной формы памяти, поскольку подобные кооперативные структуры обладают наследственностью и способны к развитию, а генетическая память их не наследует. Пример тому — поведение домашних оленей. Оказавшись в стаде диких оленей, они нарушают его образ поведения.

Описание различных вариантов механизмов памяти, которые способны обеспечить функционирование кооперативных структур, сегодня вряд ли может быть сколько-нибудь полным. Более или менее очевидно, что генетическая память здесь ни при чем. Кроме того, в целом ряде важнейших ситуаций мы можем вполне отчетливо представить себе основные особенности передачи поведенческой информации следующим поколениям и без участия генетической памяти.

Этот механизм основан на обучении. Он является одним из широко распространенных механизмов хранения и передачи информации у высших животных. Особенно он распространен в стадных и подобных им кооперативных сообществах. Его схема очевидна: старшие учат младших. Учат по принципу «делай, как я!». Этот механизм рождает своеобразный и очень эффективный язык, в котором важную роль играют не только примеры, но и поощрения и наказания.

Это удивительный механизм: он обеспечивает определенные стандарты поведения, без которых сообщество не могло бы выжить. Хотя такие стандарты и не наследуются отдельными организмами с помощью генетического кода, но обойтись без них животным столь же невозможно, как и без наследственных качеств, например, без обоняния или хвоста.

Животное должно знать, где и как находить пищу, что опасно, а на что можно и не обращать внимания. Конечно, многое приобретается и собственным опытом. Но этого опыта недостаточно. Жизнь, увы, скоротечна, а внешние обстоятельства столь сложны и изменчивы! Бот и возникает потребность в системе воспитания, и появляется эта удивительная форма памяти.

Мы хорошо видим, как работает этот механизм, но практически ничего не можем сказать о том, как он возник. Важно, что появился новый язык, с помощью которого передается информация, не регистрируемая генетической памятью.

Заметим, что с любой формой памяти в живом мире всегда связан определенный язык, с помощью которого информация записывается, запоминается и передается. В рассматриваемом случае языком являются прежде всего стереотипы поведения. Но как возник этот язык, почему его понимают только что родившиеся животные, какова его связь с генетической памятью — хороших ответов на эти вопросы пока еще нет.

Конечно, целый ряд особенностей механизма памяти, основанного на обучении, мы сегодня понимаем уже достаточно отчетливо. Например, мы видим связь между системой воспитания по принципу «делай, как я!» с той системой памяти, которой обладает нервная система любого уровня. Каждое животное способно запомнить определенный объем информации — полностью беспамятливых животных не существует. Именно поэтому, помимо безусловных рефлексов, у животных возникают и рефлексы условные. Благодаря этому свойству нервной системы у животных появляется собственный опыт, но он не наследуется генетически, а передается лишь с помощью обучения.

Связь механизма обучения с той физиологической системой памяти, которая ответственна за формирование условных рефлексов, определяет возможность изменения стандартов поведения и, следовательно, развитие, эволюцию системы обучения, ее адаптацию к изменяющимся условиям обитания. Однако это важное обстоятельство никак не проясняет нам начального этапа в истории «системы обучения» — сам факт ее становления, прежде всего системы, действующей по принципу «делай, как я!», приходится считать «эмпирическим обобщением».

Этология ставит бесчисленное множество подобных вопросов. Об одном из них я уже упомянул: вряд ли поведение насекомых с непересекающимися поколениями, изолированными друг от друга по времени, контролируется генетическим кодом. О системе обучения здесь тоже речи быть не может. Но тогда как объяснить их совершенно однотипное поведение? Или же: почему вдруг начинается массовое переселение леммингов, когда для этого, казалось бы, нет никаких причин?

Таким образом, кроме генетической памяти, изучение которой так далеко продвинулось за последнее время, существуют и другие формы памяти, механизмы которых изучены в гораздо меньшей степени, а чаще и вовсе непонятны.

Эту главу я хотел бы закончить двумя замечаниями.

Первое связано с тем, что понятия «наследственность» и «память» часто отождествляются. Возможно, в этом есть некоторый смысл. Но мне представляется, что понятие наследственности следует трактовать значительно более широко. Память — это, как мы уже говорили, всегда некоторый конкретный механизм кодирования, хранения и передачи информации. Наследственность же — это понятие, обозначающее характер влияния прошлого на настоящее и будущее.

Вводить понятие памяти, как и понятие информации, необходимо лишь при описании процессов, протекающих в живом мире и обществе, или для анализа процессов в техносфере, созданной деятельностью человека. При описании процессов, протекающих в неживой природе, можно обойтись и без этих понятий.

Что же касается наследственности, то это фундаментальное понятие дарвиновской триады можно использовать для описания процессов самоорганизации любой природы.

Второе замечание касается тех целей, которые я преследую в этой книге. Анализ, предпринятый в этой работе, имеет в конечном счете прикладное значение. Человек в своей деятельности всегда обращается за советами к Природе. Правда, он не всегда их у нее получает. И тогда возникают «чисто» человеческие изобретения, например, колесо или воздушный винт.

Но, размышляя о том, что такое искусственный или коллективный интеллект, какими должны быть пути его создания, хочется увидеть и понять: каким образом жизнь оказалась наделенной интеллектом, как он складывался в Природе, как из первой, может быть, единственной клетки возникло в конце концов образование из многих десятков миллиардов нейронов — мозг, — способный не только изобретать, не только творить, но и познавать самого себя?

И мы видим, что на этом пути естественного развития в этом процессе самоорганизации материи возникают различные «самоорганизующиеся» конструкции и прежде всего память. Не поняв их смысла, вероятно, невозможно осознать и особенности мышления. Феномен мозга, способного мыслить, — это тоже «произведение самоорганизации». И память в его становлении занимает совершенно особое место.

Я думаю, что проблема генезиса памяти и ее различных форм и проблема их развития и совершенствования — это проблема не только физиологии. В равной степени она значима и для теории искусственного интеллекта. Ее решение необходимо для создания тех конструкций, которые, будучи плодом рук человеческих, плодом деятельности его мозга, смогут бесконечно расширить возможности нашего интеллекта в познании окружающего мира, столь необходимого нам именно теперь, в эпоху, когда человечество столкнулось с проблемой сохранения цивилизации на планете.

Примечание. Для того чтобы лишний раз подчеркнуть сложность обсуждаемых вопросов и показать читателю, как мало мы здесь преуспели, я хотел бы заметить, что даже само понятие «память» не имеет пока однозначного толкования. То определение, которое было использовано в этой главе, носит чисто прагматический характер и отвечает тому интуитивному пониманию, которое существует у каждого человека. На самом деле понятие памяти гораздо глубже: оно тесно связано с проблемой времени и с феноменом необратимости процессов, протекающих в макромире. Я еще вернусь к этому вопросу.