Если вам доведется увидеть муравьиную тропу от гнезда к источнику пищи и обратно, проведите эксперимент: поставьте на их пути препятствие так, чтобы вокруг него были короткий и длинный обходные пути. Например, муравьи, подойдя к препятствию, могут повернуть направо и пойти коротким путем или повернуть налево и пойти длинным. Понаблюдайте за их поведением. А если муравьев под рукой нет, просто попробуйте предсказать, как они поступят.

Развернутся ли муравьи, идущие от гнезда, и пойдут обратно? Или разделятся на два примерно равных потока – половина длинным путем, половина коротким (рисунок 2.2, третий ряд)? Или каким-то образом сообща выберут короткий обход?

Оказывается, муравьиные колонии превосходно находят оптимальный маршрут. Буквально за несколько минут почти все муравьи начинают обходить препятствие коротким путем (рисунок 2.2, нижний ряд). Словно знание о кратчайшем пути мгновенно становится достоянием всей колонии.

Как такое возможно? Откуда берется интеллект муравьиной колонии?

Когда мы задаем людям этот вопрос, первым делом они начинают очеловечивать муравьев. Может, возвращающиеся муравьи как-то сообщают встречным, чтобы те поворачивали направо, а не налево? Но для этого муравьям нужно было бы оперировать довольно абстрактными понятиями длинного и короткого расстояния и уметь осмысленно передавать эти понятия сородичам. Нет никаких свидетельств, что муравьи обладают такими способностями. Может, более разумная королева-матка как-то направляет колонию по лучшему маршруту? Но матка обычно остается в гнезде, да и будь она рядом, у нее нет интеллекта, позволяющего осмыслять расстояния.

Рисунок 2.2. Муравьи словно «знают», где более короткий путь обхода препятствия

О муравьях известны два общих факта. Во-первых, передвигаясь от гнезда к источнику пищи и обратно, они оставляют следы химических веществ – феромонов. Во-вторых, муравьи склонны идти по феромонным следам, проложенным сородичами. Для объяснения выбора маршрута достаточно предположить, что муравей пойдет по пути с наибольшей концентрацией феромонов.

Вот как можно объяснить коллективную способность муравьев выбирать короткий обход препятствия, опираясь на эти два факта. Представим мир, в котором живут всего два муравья, путешествующих от гнезда к источнику пищи (рисунок 2.3). По дороге они натыкаются на препятствие (1). Первый муравей по имени Лев обходит препятствие слева, а второй, Прав, – справа. Оба оставляют за собой феромонный след. Как видно на рисунке, препятствие устроено так, что путь Права оказывается короче пути Лева.

Идя коротким путем, Прав добирается до пищи первым (2). Он хватает кусочек и должен нести его в гнездо. Но какой дорогой возвращаться? Феромонами помечен только один путь – тот, которым Прав сюда пришел. Поэтому Прав идет назад по собственным следам.

Между тем Лев, выбравший длинный обходной путь, наконец добирается до пищи (3). Он тоже хватает кусочек и должен возвращаться. Но каким путем? Теперь у него два варианта: короткая дорога, которой Прав прошел дважды (туда и обратно), или длинная, которой только что пришел сам Лев. На коротком пути больше феромонов, ведь Прав прошел по нему дважды. Поэтому на обратном пути Лев выберет короткую дорогу (4).

Рисунок 2.3. Когда один муравей (Прав) находит пищу и возвращается своим путем, второй муравей (Лев) следует за ним. Оба муравья просто идут по самому сильному феромонному следу домой

Механизм, работающий для Лева и Права, действует и для всей колонии. Последующие муравьи, выбирая дорогу к пище и обратно, обнаружат более высокую концентрацию феромонов на коротком пути. Следовательно, они тоже предпочтут его.

Мы описали модель – упрощенное представление реальности, которое показывает последствия двух базовых принципов: откладывания феромонов и следования по феромонным следам. Модель демонстрирует, что способность колонии находить кратчайший обход препятствий может быть эмерджентным следствием этих двух простых форм поведения, определяющих поведение всей популяции. При этом ни одному отдельному муравью не нужно взвешивать альтернативы и сознательно выбирать оптимальный маршрут.

Мы точно так же рассматриваем разум как эмерджентный результат активности нейронов в мозге. Мыслительные способности нашего разума вовсе не обязаны зависеть от мыслительных способностей отдельных изолированных нейронов.

Мы предлагаем вам рассмотреть возможность того, что некоторые способности муравьиной колонии служат удачной метафорой мыслительных способностей разума. Как внешне целенаправленное поведение муравьиной колонии возникает из действий муравьев, которые на индивидуальном уровне не преследуют никакой конкретной цели, так и мощные возможности человеческого разума могут возникать из взаимодействия нейронов, которые поодиночке не способны на то, что мы считаем интеллектом.

Главная цель этой книги – показать, как именно способность к мышлению возникает из совместной деятельности множества нейронов, порождающих опыт, мысль и действие. Нейронные сети станут ключевым инструментом в поиске ответа на этот вопрос «как».

Интерлюдия. Интеллект слизевиков

Сентябрь 1999 г. Токио. Тосиюки разглядывает плазмодиального слизевика. Вид, который он изучает, Physarum polycephalum, ярко-желтый, как Губка Боб, и немного напоминает коралл или лишайник. У него в буквальном смысле нет мозга. И все же Тосиюки, похоже, пытается выяснить, способен ли слизевик выбраться из лабиринта. Он нарезал одного polycephalum на кусочки и разместил их по всему пластиковому лабиринту. На двух концах лабиринта он положил корм для слизевика. Между источниками пищи есть только один прямой путь – все остальные ведут в тупик или петляют. Слизевик кажется совершенно неподвижным, да и Тосиюки тоже замер. Через несколько минут он засыпает. В комнату входит его дочь Марико, только что вернувшаяся из школы, и начинает разглядывать слизевика. Спустя некоторое время…

Тосиюки (просыпается, смотрит на дочь). Почему ты улыбаешься?

Марико. Ты проснулся как раз вовремя!

Тосиюки. В каком смысле?

Марико. Когда ты заснул, слизевик был только там, куда ты его поместил. Потом он разросся по всему лабиринту – заполнил каждый проход, включая тупики. Но теперь посмотри! Он остался только на кратчайшем пути между двумя кусочками еды! Твой эксперимент удался!

Тосиюки (кивает). Я много раз наблюдал это явление, но оно все равно меня поражает.

Марико. Как он вообще может знать, где кратчайший путь между двумя точками?

Тосиюки. Вот это, Марико-тян, правильный вопрос. Досадно, но мы пока точно не знаем ответа. Моя догадка – слизевик выделяет химический маркер в слизи, который помогает ему помнить, где он уже побывал.

Марико. То есть кусочки слизевика могут общаться друг с другом?

Тосиюки. Да, примитивным способом, через химические сигналы.

Марико. Ты хочешь сказать, что слизевик разумен?

Тосиюки. Давай подумаем, на что он способен. Ты видела, что он находит самый эффективный путь между двумя точками. Он выбирает условия, наиболее благоприятные для выживания, – по сути, принимает решения. Так что да, я бы сказал, что слизевик обладает своего рода интеллектом.

Марико. Как что-то может быть разумным, если ни одна его часть не обладает разумом?

Тосиюки. В природе такое происходит постоянно. Муравьиные колонии умеют находить кратчайший путь в обход препятствия, но отдельный муравей на это не способен. Пчелиные рои выбирают лучшие места для ульев, но одна пчела этого сделать не может. Со слизевиком та же история. Эти формы интеллекта возникают из взаимодействия элементов системы, которые сами по себе интеллектом не обладают.

Марико. Но это же просто иллюзия интеллекта! Группы, о которых ты говоришь, только выглядят разумными. Они не обладают разумом так, как им обладают люди.

Тосиюки. Почему же?

Марико. Хотя бы потому, что люди – не колония и не суперорганизм. Мы индивидуальности.

Тосиюки. А что, если представить человеческий мозг как своего рода колонию нейронов? Ни один нейрон не обладает разумом, но вместе…

Марико (после паузы). Мне все равно кажется, что это не так. Мы действуем через мышление. А слизевик не думает.

Тосиюки. Я понимаю твои чувства. Но природа как будто подсказывает нам, что пора пересмотреть наши представления о собственном мышлении.