Станислав Лем
Метаинформационная теория эволюции
Следует сразу предупредить, что речь пойдет о вопросах сложных и не проверенных экспериментально — о том, что для информационного эволюционизма может стать областью эмпирических проверок, причем областью настолько сложной, насколько самый современный компьютер сложнее простейшего конечного автомата — машины Тьюринга. Хотя, на самом деле, разницу в степени организованности я считаю еще большей, но, несмотря на это, некоторую аналогию провести можно.
Чтобы лучше представить предмет разговора, приведу пример из географии — области, известной каждому бывшему школьнику. В старом атласе Ромера — моем гимназическом учебнике — были изображены одни и те же "куски" поверхности Земли, но в разном масштабе. В то время, конечно, было известно, что Земля круглая, но тогда этого нельзя было увидеть так, как сейчас — на фотографиях, сделанных с орбитальных станций, находящихся в космосе над атмосферой. Одни и те же районы планеты были представлены иногда в малом, иногда в большом, а иногда в очень большом, всепланетарном масштабе. В атласе Ромера можно было увидеть полушария Земли в разных сферических проекциях на плоскость вместе со всегда удивлявшей меня цилиндрической проекцией Меркатора. На этом сравнения можно закончить. Я просто хочу сказать, что одно и то же — Землю — можно видеть в разном масштабе, и то, что стоящему у подножия горной гряды кажется недосягаемым, как Гималаи, с космической перспективы является лишь слегка выступающим скальным "островком" земной поверхности, верхушки которого побелены снегом.
Теперь можно приступить к теме, обозначенной в названии эссе. Дарвин победил Ламарка в том смысле, что уже нет биологов, считающих, что приобретенные черты наследуются; наоборот, законы селекции (естественного отбора) и мутации укоренились в понятийном арсенале биологических наук, здесь: в сфере изучения способов, благодаря которым возникшая на Земле жизнь эволюционировала почти четыре миллиарда лет, пока не создала нас. Но сегодня внутри (или вокруг) дарвинизма и неодарвинизма ведутся бурные споры, поскольку само понятие "естественной эволюции" (путем отбора, в том числе и полового, благодаря генам, "расширенным фенотипам" и т.д.) является тем мешком, в который разные эволюционисты, такие как Гоулд (Gould) или Докинз (Dawkins), помещают нетождественные, а частично и противоречивые гипотезы. И не только мною выдвинут тезис о том, что "тотальный" редукционизм, который хочет "запихнуть" все движущие факторы эволюционных процессов в какой-то один "мотор", является грубым упрощением.
Наш объем знаний об эволюции, в значительной мере основанный на данных палеонтологии (хотя и не только), все еще не позволяет составить однозначное представление о четырехмиллиардолетнем процессе перемен жизни (даже если не вспоминать о том, что само возникновение жизни по-прежнему остается загадкой, хотя гипотез появилось очень много, но НИКОМУ НЕ УДАЛОСЬ "ВЫСЕЧЬ ИСКРУ" ЖИЗНИ В ЛЮБОЙ ФОРМЕ ИЗ НЕЖИВОЙ МАТЕРИИ). Можно долго перечислять оппонирующие друг другу теории, такие как "пунктуализм", "сальтационизм", "катастрофизм" (смысл последней изложен авторами, включая и меня, в немецкой книге "Das kreative Vernichtungsprinzip im Weltall" — "Созидательный деструктивизм, действующий в Космосе"), но я не намерен сейчас вступать в спор. Самое большее, что я могу сделать, — припомнить, о чем в них идет речь. Ричард Докинз (а несколькими годами ранее и автор этих строк) сформулировал гипотезу "эгоистичного гена", означающую, что эволюция принципиально идет на уровне "генетического инструктажа", а продуктом "генных инструкций" являются смертные организмы, которые служат "инструктору" в основном в качестве ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, передающих этот инструктаж дальше, следующим поколениям. Сильно упрощая, афористически, я когда-то назвал это "блужданием ошибки" [1], так как совершаемые при передаче "инструкций" "ошибки" генов становятся источниками многообразия, из которых естественный отбор может черпать "новые инструкции": таким простым способом то, что не умеет передать инструкцию, погибает, а между теми организмами, которые лучше сконструированы, начинается конкуренция, неправильно называемая борьбой за жизнь, потому что в прямом смысле это не является борьбой.
Я специально ввел термин "инструкция", потому что, по сути дела, речь идет об информации, о том, как создавать способные к выживанию системы. Это нам известно, но мы не знаем, почему земная жизнь в течение четырех пятых времени своего существования ограничивалась репликацией прокариотов, то есть микроскопических организмов, таких как бактерии и водоросли. Также не знаем, почему лишь несколько сот миллионов лет назад, в кембрии, дело дошло до "эволюционного взрыва", проявившегося в возникновении в океанах многоклеточных созданий, из них — рыб, затем земноводных, которые вышли на сушу, потом пресмыкающихся и наконец млекопитающих, каковыми являемся и мы. Сейчас уже точно известно, что после катаклизма, случившегося 65 миллионов лет назад на границе мелового периода, вымерли почти все пресмыкающиеся, господствовавшие на Земле в течение 150 миллионов лет. Предыдущая катастрофа в пермском периоде уничтожила почти 90% всей жизни; трудно установить, сколько еще таких катастроф перенесла жизнь, но, судя по статистике, "информационным носителям жизни" наносится поражающий удар из космоса или из недр Земли примерно каждые 100–200 миллионов лет. Однако оказалось, что информация несет достаточно "устойчивую жизнь", так как никакие катаклизмы были не в состоянии уничтожить ее полностью; иначе говоря, насколько нам известно, жизнь никогда не была "вынуждена" начинать генетическое возрождение из лона неживой материи. Но все, отмеченное до сих пор, является лишь прелюдией к дерзким мыслям, которые я хотел бы изложить далее.
Споры биологов-эволюционистов возникают в основном из-за того, что ни "тотальный адаптационизм", ни "сальтационизм", ни "лотерейность", ни "генный эгоизм", взятые по отдельности, не могут в нашем понимании объяснить ни "успехов" хода эволюции, ни чрезвычайного многообразия возникающих в ней видов, родов, классов, типов и отрядов; мы сегодня даже не можем присягнуть на том, что принцип прогресса вообще постоянно присутствует в эволюции. У этого принципа есть и противники. Так, Стефан Джей Гоулд говорит, что происходит возрастание сложности (вызванное, например, "состязанием нападения и обороны" хищников и их жертв, а равновесие — первым его математически смоделировал Вольтерра [Volterra] — показало, что возникают пики популяции с обеих сторон), но что в реальности нет "универсального прогресса", если формы, называемые "примитивными", являются таковыми только с субъективной антропоцентрической точки зрения! Насекомых насчитывается почти миллион видов, а то, что у них нет "человеческого интеллекта", — это лишь проявление нашего самолюбия, ведь "наивысшими созданиями из высших" (primates) мы назвали себя сами.
Итак, гены существ, размножающихся более эффективно, побеждают, но этот факт не объясняет того, почему в очередные геологические эпохи "примитивные" формы процветали, повторяясь миллионы и миллионы лет, то есть почему "успеха в эволюции" de facto было столько же, сколько и эпох стагнации. Похоже, что "рекомбинант ДНК", создающий такие гены, как интроны и экстроны, структурные гены и опероны, может складываться (только по-прежнему неизвестно, как и почему) во все более сложные наборы биоинструкций. Мы не знаем, почему пресмыкающиеся юрского периода (даже сухопутные) весили до ста тонн, а сегодня только китообразные, благодаря жизни в воде, приближаются к такому весу, а вес самых тяжелых слонов (proboscidea) не превышает семи тонн. Мы не знаем, ни почему именно обезьяны оптимально продвинулись в развитии к прачеловеку, ни почему наш мозг оказался способен к пониманию, к речи, к математике, ибо причины таких событий пытаются объяснить различные соперничающие гипотезы, все принципиально непроверяемые экспериментально. Поэтому вопрос, который я хочу задать, звучит следующим образом: возможна ли моделируемая метаинформационная эволюция, имитирующая на внебиологическом материале процесс самоорганизации, наделенной "созидающим автопотенциалом"? Процесс, который покажет, как возникает сложная система и может ли она сама разрастаться в искусственной среде обитания?
С тех пор, как начали говорить (пока только говорить) о будущих потенциальных возможностях переработки данных КВАНТОВЫМИ КОМПЬЮТЕРАМИ, функционирование которых основано на суперпозиционной игре квантов, та величина, что принималась за предельную производительность цифровых машин, оказалась лишь умеренным уровнем. Ясно, что сконструировать систему, способную привести в движение "самопроизвольную метаинформационную эволюцию", которая должна стать тем, чем являются шахматы по отношению к шашкам (а может быть, пропасть, которую нужно преодолеть, — намного больше?), это то же самое, что создать "виртуальную планету" вместе со всеми ее "виртуальными морями и сушами" и с "виртуальными частицами", которые будут одиноки до тех пор, пока не начнут быстро соединяться по законам "виртуальной биохимии" и не создадут "виртуальную жизнь" и ее "виртуальную эволюцию"! Вот тогда можно будет доказывать, какие возможности содержатся в чисто информационных материалах, использованных в этом процессе. Вместе с тем окажется просто фактом то, о чем сейчас биолог говорит на правах ГИПОТЕЗЫ, — что "эволюционирующие гены — это пакеты информации, а не физические объекты" (G. C. Williams в "The Third Culture", 1995). Каждая частица в геноме является лишь носителем информации, а то, что несколько миллиардов лет назад биогенез "выбрал" четыре основания нуклеиновых кислот, объясняется совпадением "химической данности" с "репликационной реактивностью" этих связей; может оказаться, что "жизнь стоит на углероде" потому, что он был субстанцией (элементом), исключительно подходящей Земле (а может, и еще какой-нибудь планете). Но нелинейные цифровые процессы, которые появятся в "метаинформационно" работающем супергиперкомпьютере третьего тысячелетия, может быть в ускоренные сроки (которые не слишком выйдут за рамки человеческой жизни), смогут показать нам, какие именно творческие или созидательные возможности скрывает в своем лоне космическая материя; я говорю "мета", потому что в этом случае происходит освобождение от сегодняшней зависимости только от лабораторно пригодных соединений, с помощью которых предпринимаются усилия "повторить биогенез". Биореакторы, работающие, например, в институтах Макса Планка и моделирующие возникновение "искусственных вирусов" и их "фазовых переходов" (в смысле "гиперциклов" по Манфреду Эйгену [Manfred Eigen]), могут сейчас не слишком много. В хорошем гигабайтовом компьютере можно моделировать "псевдоэволюционирование" виртуальных бета-фагов, насчитывающих максимум 50 генов. Это по-прежнему слишком мало: для моделирования, о котором я говорю, требуются их миллиарды. Конечно, имеются генетические алгоритмы, которые уже внедряются в практику, но этого тоже слишком мало. Наш информационный голод намного больше, и ни в этом веке, ни с началом XXI века достижения информационной инженерии его не утолят. Необходимы значительно большие — неизмеримо большие — вычислительные мощности.
С трудом подхожу к тривиальному, по сути, заключению: развитие информатики прежде всего приводит в движение ее коммерциализацию, то есть развитие того, что может принести непосредственную прибыль, а не познавательную. "Что быстро себя не окупает, то еще на стадии зарождения идеи погибает" — такую разновидность эволюционного, якобы, прогресса создал себе рынок. Отсюда шум о будущем как о всеземной сфере компьютерных игр, отсюда потоки глупости и "псевдовоплощений" в разных интернетах, отсюда свобода Сети как территории популярных педофильских игрищ, отсюда "мультимедийная интерактивная забава" — то есть мир, погруженный в развлечения. Я не ярый аскет и не противник фантоматизированных видеомахий, но только будущее — в виде хорошо сфальсифицированной программистами, обслуживаемой и заказываемой "псевдожизни", переживаемой в роли Завоевателя, Казановы, Калигулы и т.д., — я считаю вполне возможной деградацией и отказом от другого, высокого полета. Ни моделирование возникновения галактик, ни имитация циклонов или проектирование супероружия вовсе не кажутся теми высокими целями, к которым должно стремиться третье тысячелетие.
Потенциальная сила, которую таит в себе информация, названная "метаинформацией", — это оторванная от итерационных, поступательных и линейных процессов самоорганизация, которая уже не настолько зависит от своего носителя, как жизнь в природе или как компьютерные модели, созданные программистами. Жизнь сама создавала свои программы, и к этой суверенной, комплексной виртуализации наши потомки должны прийти таким образом, что их "метаинформационные махины", "КОМПЬЮТЕРОВЕЙНИКИ", окажутся только зародышами, колыбелью, только "началом, направленным в бесчисленные, возможно, усилия самопроростков", — это только покажет, что биоэволюция была одной из частных, отдельных дорог, что могут возникать другие формы жизни, не основанные ни на углероде, ни на белке, ни на том или ином металле, — но здесь я уже стою над пропастью воображения, поскольку для тех явлений, что могут возникнуть, мне сейчас не хватает названий. "Метаинформационность" означает отказ от программ, устанавливаемых нашими программистами, в пользу программ-ИНИЦИАТОРОВ, программ, которые будут только СТАРТЕРАМИ развития, ограниченными в какой-то мере определенными условиями, но не обязательно жестко нацеленными на ожидаемый результат "освобожденного развития" информации, "высвобожденной" из неволи ее конкретных носителей. При этом, возможно, будет множество преждевременных ходов и выходов, и таких "переходов", которые ничего нового не создадут, но, вместе с тем, во всем этом множестве скрывается шанс получения ответов на некоммерческие вопросы: как возникла жизнь на Земле, почему все шло от катастрофы к катастрофе, является ли возрастание сложности "неотъемлемым показателем процессов, носящих характер скопления ИГР НА ВЫЖИВАНИЕ", и так далее. С такого высокого уровня свободной эволюции мы увидим то, к чему ни одна необходимость не приведет. Это только шанс, гарантом которого должен стать наш разум.
Написано в апреле 1997 года [2].
Примечания переводчика:
[1] Три закона эволюции (из фантастического эссе "Голем XIV", 1973 г.):
1) Смысл посланца — в послании.
2) Виды рождаются из блуждания ошибок.
3) Созидаемое менее совершенно, чем созидатель.
[2] Эссе включено в сборник "Мегабитовая бомба" (см. КГ с №26/99).
Перевел с польского Виктор Язневич (yaznevich@mail.ru)
|