Лобные доли являются инструментом и агентом контроля внутри центральной нервной системы. Может показаться, что их появление на позднем этапе эволюции должно было привести к более жесткой организации мозга. В действительности, однако, ситуация сложнее. В ходе эволюции мозга образовывались различные тенденции, которые уравновешивали друг друга. Эволюционное давление в направлении развития лобных долей было вызвано, вероятно, увеличением степеней свободы в организации мозга и грозящим потенциалом хаоса внутри него.
С начала 1980-х годов функциональная организация мозга находилась в центре интенсивных научных дебатов. Рассматривались два радикально отличающихся друг от друга принципа организации. Первый принцип основывался на понятии модулярности1. Как мы обсуждали ранее, модулярная система состоит из автономных единиц, каждая из которых наделена относительно сложной функцией и относительно обособлена от других. Отдельные модули передают и получают входные данные друг от друга, но они оказывают мало влияния, или вообще никакого влияния, на внутреннее функционирование друг друга. Взаимодействие между модулями ограничено и осуществляется через относительно небольшое число информационных каналов.
Альтернативный принцип — единый массивно запараллеленный, взаимосвязанный мозг2. Здесь единицы мельче, наделены намного более простыми функциями, но намного более многочисленны. Они тесно взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют через многочисленные каналы.
Понятие модулярности — это «высокотехнологичное» воспроизведение френологии восемнадцатого века. Оно предполагает не только отчетливые границы между дискретными единицами, но и их функциональную предопределенность. Согласно этому взгляду, каждой такой единице жестко предписана очень специфическая функция.
В отличие от этого, понятие массивно взаимосвязанного мозга берет свое начало, несколько кружным путем, от формальных нейронных сетей (или просто нейронных сетей) которые сами были инспирированы биологической нервной системой. Нейронные сети являются динамическими моделями мозга. Впервые этот подход был введен в 1940-е годы, но приход компьютеров вдохнул в него новую жизнь3. Нейронная сеть — это коллекция большого числа простых взаимосвязанных элементов, выраженная в форме компьютерной программы. Свойства элементов и взаимосвязей упрощенно имитируют свойства реальных биологических нейронов, а также соединяющих их аксонов и дендритов. Запуская программу на компьютере, исследуют «поведение» модели при решении различных задач, и это позволяет исследователю понять динамические свойства реального мозга. Накапливая «опыт», формальные нейронные сети приобретают богатый набор свойств, которые не были запрограммированы в них с самого начала, — «эмерджентные» свойства. Комбинации сил их связей меняются, так что различные части сети формируют «внутренние представления» различных поступающих типов информации.
Сегодня моделирование мозга с помощью нейронных сетей находится в числе наиболее мощных средств когнитивной нейронауки. Исследования «приобретенных свойств», наряду с клиническими данными о влияниях повреждений мозга и методами функциональной визуализации, рассматривающими локальные взаимодействия, дают картину альтернативного, амодулярного принципа организации мозга. Ранее в этой книге я описывал этот принцип как градиентный. Согласно градиентному принципу, в мозге присутствуют массивные непрерывные взаимодействия, при этом функции его частей относительно мало предопределены. Вместо этого предполагается, что функциональные роли различных корковых областей складываются в соответствии с определенными базовыми градиентами4.
Как модулярный, так и градиентный принцип имеют своих сторонников и критиков. Оба они отражают важные свойства мозга. Модулярность лучше всего применима к старой — с эволюционной точки зрения — структуре, таламусу, который состоит из большого числа ядер. Принцип взаимодействия лучше всего применим к относительно молодой эволюционной инновации в мозге, неокортексу (новой коре). В частности, принцип градиентного взаимодействия схватывает свойства самой молодой части неокортекса, так называемой гетеромодальной ассоциативной коры, которая играет решающую роль для высших психических процессов. Рептилии и птицы являются таламическими созданиями, с очень незначительным развитием5 коры. Вероятно, это было верно и для динозавров Млекопитающие, с другой стороны, имеют развитую кору, которая накладывается на таламус и подчиняет его себе.
Таламус и неокортекс тесно взаимосвязаны. Таламус часто рассматривается как предшественник коры, содержащий в рудиментарном виде большинство ее функций. Будучи функционально близкими, таламус и неокортекс радикально различаются по нейроанатомической структуре. Таламус состоит из отдельных ядер, взаимосвязанных ограниченным числом проводящих путей, являющихся единственными каналами коммуникации. В отличие от этого, неокортекс — это поверхность без четких внутренних границ, с богатыми проводящими путями, связывающими большинство зон с большинством других.
Если таламус является близким прототипом коры, то в чем состояло эволюционное давление, приведшее к возникновению неокортекса? Что в эволюции привело к введению фундаментально нового принципа нейронной организации, вместо усовершенствования уже имевшегося? Почему появление нейронной мантии, неокортекса, было с точки зрения адаптации предпочтительнее, чем дальнейшее развитие таламического принципа: больше ядер и ядра побольше? Вопрос выглядит телеологическим, пытающимся найти «цель» там, где какая-либо цель отсутствует, но мы постоянно задаем телеологические вопросы, помещая их в кавычки с оговоркой «так сказать», в качестве эвристической метафоры в нашем поиске понимания эволюции сложных систем, и биологических, и экономических, и социальных.
Возможный ответ на наш телеологический вопрос может заключаться в том, что различные принципы нейронной организации оптимальны для различных уровней сложности. До какого-то момента модулярная организация является оптимальной. Но когда требуется определенный уровень сложности, переход к сильно взаимосвязанной сети, состоящей из большого числа более простых (но разнообразных по типу) взаимодействующих элементов становится необходимым для того, чтобы гарантировать успех адаптации. В ходе эволюции акцент сместился с мозга, наделенного жесткими, фиксированными функциями (таламус), к мозгу, способному к гибкой адаптации (кора). Это отразилось в экспоненциальном развитии неокортекса у млекопитающих.
По чисто комбинаторным основаниям, неокортекс делает возможным большее число специфических типов связности, чем система, организованная по модулярному принципу. Поэтому она способна поддерживать процессы значительно более высокой степени сложности. Более того, переход от одной констелляции связей к другой может происходить в неокортексе очень быстро, он характеризуется подлинно динамической топологией.
Переход от таламического к кортикальному принципу мозговой организации означает радикальное увеличение количества возможных типов взаимодействия среди различных мозговых структур, нейронных образований и индивидуальных нейронов. В ходе этого развития способность выбрать наиболее эффективную констелляцию в конкретной ситуации становится особенно важной. Но растущее число степеней свободы, доступное мозгу в принципе, должно было уравновешиваться эффективным механизмом ограничения в каждый данный момент; иначе возник бы нейронный эквивалент хаоса.
Чтобы удовлетворить эту «потребность», на поздней стадии эволюции коры сформировались лобные доли. (Мы не забываем помещать все телеологические метафоры в кавычки.) Тип контроля, предлагаемый лобными долями, вероятно, является слабым, накладывающимся на высокую степень автономии других структур мозга. В то же самое время, контроль лобных долей является «глобальным», координирующим и ограничивающим активность широкого набора нейронных структур в каждый момент времени и на всем его протяжении. Лобные доли не содержат специфических знаний или навыков для всех возможных задач, с которыми сталкивается организм. То, чем они, однако, располагают, — это способность «находить» зоны мозга, содержащие эти знания и навыки для любой специфической ситуации, и связывать их в сложные конфигурации в соответствии с потребностью.
В качестве нейрофутуристического упражнения предположим, что эволюция мозга продолжается (само по себе это предположение вовсе не очевидно). Будет ли она продолжаться по пути все более сложных и современных нейронных сетей, или появится качественно новый биовычислительный принцип? Как он будет выглядеть? Экстраполяция, основанная на предыдущем анализе, предсказывает появление качественно более сложной и динамически взаимосвязанной сети, состоящей из значительно большего числа более малых компонентов. Возможно, в частности, представить такую сеть, базовыми элементами построения которой являются различные молекулы, а не нейроны.
Принцип искусственных молекулярных биовычислительных систем уже исследуется в качестве основы для парадигматического сдвига в вычислительно-компьютерной технике. Жизнь может закончиться имитацией искусства, эволюция биологических вычислительных систем — имитацией искусственных вычислительных устройств. Но с другой стороны, именно эволюция искусственных вычислительных устройств, вместе с уже существующими культурными средствами накопления и передачи знаний, будет делать биологическую эволюцию мозга избыточной.
В духе междисциплинарных параллелей, принятых в этой книге, я попытаюсь применить анализ эволюции мозга к пониманию актуальных исторических изменений, разворачивающихся сегодня перед нами. В науке конвергенция выводов, базирующихся на весьма различных источниках знания, высоко ценится. Она повышает правдоподобие предсказаний и указывает на универсальные принципы, лежащие в основе различных сложных систем. Поиск таких универсальных принципов, общих для внешне различных систем, лежит в основании новой области — «науки о сложности», возникшей на переднем крае науки и философии. В наших попытках понять историю мы можем, в какой-то мере, опираться на наши знания нейробиологии. Сегодня все более очевидной становится поразительная параллель между изменяющимся мировым порядком и эволюцией мозга.
В Восточной и Западной Европе развиваются внешне различные, но существенно схожие процессы. На востоке распался Советский Союз. Хотя советские правители превозносили свой режим как начало новой эры, будущие историки будут рассматривать его как последний спазм Российской империи в тех границах, которые она имела в середине девятнадцатого века. Если двигаться дальше на восток, подобная судьба может в итоге ожидать Китай.
Советского Союза более не существует. Россия реконструировала себя как имперское образование, включив в себя территориальные приобретения царизма шестнадцатого и семнадцатого веков. Сегодня различные этнические группы, населяющие ее, требуют автономии или даже прямой независимости. Эта тенденция приняла крайнюю и особенно деструктивную форму в Чечне, но татары, башкиры, калмыки, якуты, осетины, дагестанцы, ингуши и другие также неспокойны. Абхазы и мингрелы пытаются отделиться от Грузии. Но фрагментация бывшего Советского Союза идет еще глубже. В течение 1990-х годов первого десятилетия после распада Советского Союза даже некоторые области, населенные большей частью этническими русскими, начали требовать автономии, и на Западе слышат о Калининградской республике, Уральской республике и Приморской республике со столицей во Владивостоке.
С тех пор была предпринята попытка обратить этот центробежный процесс вспять и вновь централизовать страну. Надо посмотреть, как пойдут дела, принесут ли эти попытки стабильность и благополучие стране, или же, если воспользоваться высокопарной марксистской фразой, столь знакомой россиянам моего поколения, они представляют отчаянную, обреченную на провал попытку «повернуть назад колесо истории» во имя имперского идеала, время которого ушло. Западные политологи все более осознают неизбежность фрагментации Российской империи — пережитка прошлого, — а также потребность в новых внешнеполитических подходах, чтобы реагировать на это6.
Вслед за распадом режимов, контролировавшихся или инспирированных Советским Союзом, аналогичные изменения разворачиваются в Центральной Европе. Там, где была Чехословакия, теперь Чехия и Словакия. Результаты распада титовской Югославии, с его кровавыми последствиями, хорошо известны.
В Западной Европе возрождение этнической раздробленности бросает вызов современным национальным государствам. Прованс и Бретань утверждают свою автономию во Франции; Страна Басков и Каталония — в Испании; Валлония и Фландрия — в Бельгии; Северная Ирландия, Шотландия и Уэльс — в Великобритании; северные области в Италии. В результате «старые языки процветают в ходе возрождения региональных культур»7. С размыванием национальных границ беспрецедентное возрождение испытывают полузабытые языки — бретонский в Бретани, гэльский в Шотландии, фриуланский в северной Италии, фризский и лимбургский в Нидерландах, саамский в Финляндии, баскский и каталонский в Испании. Во все большей степени претензии на культурное возрождение выходят за пределы простого поиска культурной автономии, принимая форму сепаратизма или прямого призыва к независимости.
И в Восточной, и в Западной Европе стабильные, статичные, большие и модулярные национальные государства заменяются меньшими, более текучими политическими образованиями. В то время как события на Востоке имеют понятную причину и в большинстве случаев (но с печально известными кровавыми исключениями) воспринимаются как процесс освобождения, фрагментация на Западе часто встречается с тревогой и более трудна для понимания. «Возврат к средневековому состоянию» многими в Европе рассматривается как нежелательное возвращение к пре-модерной организации.
Но не может ли быть, что пре-модерное является также пост-модерным? Можно утверждать, что эти явления на Востоке и Западе представляют один и тот же естественный процесс и один и тот же диалектический парадокс. Парадокс в том, что распад сильно интегрированных национальных государств и империй может быть решающим шагом к динамической, «слабо» интегрированной Европе и интегрированному миру. Фрагменты, получающиеся в результате этого распада, — это строительные блоки нового порядка. То, что кажется регрессивным, на самом деле является возникновением новой общественной организации, новой спирали в эволюции общества. Природа этого перехода проясняется аналогией с мозгом.
Если мы верим в значимые параллели между сложными системами, то мы можем использовать знания о мозге для экстраполяции направлений в изменениях общества и, до некоторой степени, хода истории. Переход от таламического к корковому принципу мозговой организации имеет свою параллель в виде перехода от макронациональных к микрорегиональным структурам социальной организации как элементам глобальной сети. Согласно этой аналогии, национальные государства являются модулями: автономными, относительно самостоятельными образованиями с взаимодействиями, регламентированными и ограниченными институциональными каналами. Сегодня мы наблюдаем их распад и переход к новому геополитическому порядку, базирующемуся на глобальной сети, составленной из микрорегиональных организационных единиц. Точная природа будущих геополитических образований еще должна проявить себя. Подобно компонентам мозга, они не обязательно будут гомогенными и могут объединять различные типы элементов.
Этнические регионы могут стать одним типом этих элементов в рамках нового порядка. Они меньше, чем национальные государства, и являются более древними. Но их сосуществование на протяжении нескольких последних столетий внутри национальных государств и все более глобальной экономики сделало их весьма взаимозависимыми и взаимодействующими. Общая история трансформировала их из изолированных элементов в элементы сети. Они могут стать строительными блоками глобального политико-экономического порядка, выходящего за пределы национальных границ. Парадоксально, но переход от национальной к этнической молярности общества может облегчить переход от локальной идентичности к глобальной идентичности именно потому, что сегодня этничность менее самодостаточна и сосредоточена на самой себе, чем национальность (в рамках национального государства). Может оказаться, что этническая идентичность легче согласуется с пан-европейской федералистской идентичностью, чем с национальной. Мой друг-баск однажды сказал мне, что ему было бы легче забыть о своей баскской идентичности в пользу европейской идентичности, чем в пользу испанской.
Микроэлементы, основывающиеся на чисто экономических факторах и взаимосвязанные потоками торговли, финансов и коммуникаций, могут возникнуть как другой тип элементов рождающегося нового порядка. Это вывод, сделанный Кенчи Охмае в его книге «Конец национального государства»8. Распространение многонациональных корпораций продвигает этот тип организации.
Эволюция мозга учит нас тому, что жестко организованные системы не могут совладать с высокой степенью сложности. Высокая сложность требует распределенных функций и локальной автономии. Приход коры на эволюционную сцену сигнализировал о подлинном сдвиге парадигмы в организации мозга. Возникла значительно более динамичная, быстрее работающая центральная нервная система. Результатом стал экспоненциальный рост вычислительной мощи мозга, кульминацией чего стало сознание.
Если мы последуем этой аналогии, то сейчас происходит переход от мирового порядка, построенного из небольшого числа больших автономных геополитических единиц, к сети из большого числа малых, но сильно взаимозависимых геополитических единиц. Этот переход является также не чем иным, как сдвигом парадигмы. Он возвещает новый общественный динамизм и квантовый скачок в интенсивности общественных изменений в грядущие столетия. Это различие подобно различию между последовательностью полотен и калейдоскопом. Эта ситуация далека от конца истории, объявленного некоторыми учеными. Совсем наоборот, следует ожидать намного более быстрого движения истории.
Но в мозге наступление динамического «нового порядка», связанное с появлением новой коры, было сбалансировано появлением лобных долей с их способностью упорядочивать возникающее ошеломительное многообразие возможных выборов. Появится ли с нарастанием глобализации социальных и экономических взаимодействий подобная организация высшего порядка в глобальном обществе? Как она будет выглядеть? Как улучшенная версия Лиги Наций или Организации Объединенных Наций? Как разновидность Экономического совета мультинациональных корпораций? Является ли родившийся Европейский Союз прототипом такой глобальной организации со «слабым» контролем, с Брюсселем в качестве европейской «префронтальной коры»? Неизбежно ли появление всемирной аналогии Европейского Союза? Аналогия с мозгом предсказывает возможное возникновение такой организации.
Мои предсказания относительно эволюции общества, базирующиеся на аналогии с мозгом, могут показаться диковинными и слишком далеко идущими. Но они резонируют с некоторыми наиболее современными мыслями политологов. Моя любимая газета «Нью-Йорк Тайме» снова доказала, что она лучшая в мире, предоставив мне необходимое полемическое подкрепление. Пол Льюис написал обзор, помещенный в номере «Нью-Йорк Тайме» от 2 января 1999 года под интригующим названием: «Когда государства утрачивают свою роль, не движемся ли мы к средневековью?»9. Он цитирует Хедли Балла, недавно умершего профессора международных отношений в Оксфордском университете, предсказывавшего, что существующая система национальных государств будет заменена «современным и секулярным эквивалентом универсальной политической организации того типа, который существовал в западном христианстве в Средние века».
К концу тысячелетия «Нью-Йорк Тайме» снова вернулась к этой теме. Когда мои сограждане, ньюйоркцы, готовились встретить 2000 год в нервном ожидании бурного празднования смены тысячелетия, разрушения инфраструктуры и террористических атак, в номере от 27 декабря появилась статья, озаглавленная «Может ли это быть новым миром?» В ней Роберт Каплан описал сценарий Судного Дня для приходящего столетия: распад национальный государств на меньшие города-государства, с картой Нового Мира, становящегося «голограммой постоянного движения» или, если использовать заглавие его новой книги, «грядущей анархией»10. Но может появиться механизм, уравновешивающий грядущую анархию социальным эквивалентом лобных долей.
Аналогичный аргумент был приведен Стефеном Кобрином из Университета Пенсильвании в его статье, помещенной в «Journal of International Affairs»11. Кобрин предсказывает, что обязан возникнуть «центр» универсальной власти, призванный сбалансировать тенденцию к растущей фрагментации, текучести и калейдоскопической взаимосвязанности регионов. Он указывает, что большая часть международных, межправительственных организаций была создана совсем недавно.
Какую форму примет постмодернистский секулярный аналог папской власти? Эта проблема для раздумий футурологов, и аналогия с мозгом может стать полезным, хотя и не совершенно прозрачным, «кристальным шаром».
Интересное эпистемологическое отношение между человеком и машиной сложилось за несколько последних десятилетий. Оно работает в обоих направлениях. Наше понимание работы мозга большую часть двадцатого века стимулировались компьютерной аналогией, так же как в предшествующие века оно стимулировалось ведущими технологиями тех времен. С другой стороны, на проектирование некоторых наиболее мощных компьютерных устройств прямо влияла аналогия с мозгом. Первые формальные нейронные сети, введенные Мак-Каллоком и Питтсом, были непосредственно инспирированы аналогией с биологическим нейроном; а проектирование определенных компьютерных языков было явно инспирировано понятием психолингвистического контекста12.
Рассмотрим интригующий вопрос: обнаруживают ли биологическая эволюция мозга и технологическая эволюция компьютеров сходные направляющие принципы? Если выявить такие принципы, они будут информировать нас о путях, какими различные развивающиеся сложные системы — возможно даже большинство их — справляются с растущими вычислительными потребностями. Я попытаюсь показать на нескольких следующих страницах, что переход от модулярного принципа организации к распределенному градиентному принципу организации, который, вероятно, характеризует эволюцию мозга и общества, применим также к миру искусственных вычислительных систем. Я попытаюсь показать далее, что на поздней стадии эволюции компьютеров появился вычислительный аналог лобных долей, уравновешивающий «грядущую цифровую анархию», если заимствовать тревожную фразу Роберта Каплана13.
В связи с этим возникает следующий интригующий вопрос: отражают ли инвариантные законы эволюции, общие для мозга, общества и искусственных систем переработки информации, единственно возможный или оптимальный путь развития? Или люди воспроизводят, сознательно или бессознательно, свою внутреннюю организацию в рукотворных устройствах и социальных структурах? Обе возможности интересны по-своему. В первом случае наш анализ укажет на некоторые весьма общие правила развития сложных систем. Во втором случае мы сталкиваемся с загадочным процессом бессознательной рекапитуляции, ибо ни эволюция общества, ни эволюция цифрового мира не направлялись в явной форме знанием нейронауки.
Компьютерная технология развивалась от больших компьютеров к персональным, а затем к сетям персональных компьютеров. Большой компьютер — это «динозавр» цифрового мира. Он занимал несколько этажей в гражданских или военных исследовательских учреждениях. Каждый такой мэйнфреймовый компьютер имел сложную организацию и большую вычислительную мощь. Он проводил вычисление задачи от начала до конца. Было сравнительно мало таких компьютеров, и связи между ними были ограниченными; практически они были изолированы друг от друга. Цифровой мир, в котором доминировали мэйнфреймовые компьютеры в 1950-е, 1960-е и частично в 1970-е годы, был по своей природе модулярным. Однако постепенно начали создаваться ограниченные связи между большими мэйнфреймовыми компьютерами, положив начало распределенным вычислительным системам и, в итоге, сетевым вычислительным системам.
В 1970-е годы начали распространяться персональные компьютеры (ПК). Вычислительная мощь отдельного ПК не может сравниться с вычислительной мощью мэйнфреймового компьютера, но их намного больше. Внутри этой распределенной сети может выполняться больший объем разнообразных задач. В цифровом мире перестали доминировать большие, функционально фиксированные устройства. Они частично были заменены меньшими, но значительно более многочисленными персональными компьютерами. Чтобы обеспечить взаимодействие максимального числа индивидуальных компьютеров, быстро усилилась их стандартизация. Это сигнализировало о следующей стадии в эволюции компьютерных устройств.
В 1980-е годы произошла быстрая интеграция ПК и мэйнфреймовых компьютеров. Вычислительные процессы становились распределенными среди многочисленных устройств. Многочисленные ПК приняли на себя все растущее число вычислительных задач, ограничивая, но не отрицая полностью важность мэйнфреймовых компьютеров.
В 1990-е годы Интернет получил повсеместное распространение. Он предоставил формальную структуру для создания связей между отдельными компьютерами в соответствии с требованиями задач, в рамках практически бесконечного многообразия комбинаторных возможностей. Цифровой мир стал все более походить на нейронную сеть. Эта тенденция была усилена приходом совершенно нового класса компьютеров, «сетевых ПК», устройств ограниченной мощности, чья основная функция состояла в предоставлении доступа к Интернету. Хотя мэйнфреймовые компьютеры продолжали выполнять определенные функции, постепенный переход от преимущественно модулярного к преимущественно распределенному типу организации реформировал цифровой мир. Как в эволюции мозга, так и в эволюции цифрового мира дальнейший рост вычислительной мощи небольшого числа самостоятельных центров оказался менее эффективным, чем развитие сетей, состоящих из многочисленных относительно простых, меньших устройств.
Но приход «цифровой анархии» был близок. При взрывном росте объемов информации, помещаемой во «Всемирной паутине», стало все сложнее находить специфическую информацию, требуемую для решения определенной задачи. Как и в эволюции мозга, возросло адаптивное давление в направлении создания механизма, способного ограничить степени свободы системы в любой специфической, целенаправленной ситуации, при сохранении этих степеней свободы в принципе. Это привело к изобретению «поисковых машин».
Подобно лобным долям, поисковые машины не содержат точных знаний, необходимых для решения рассматриваемой проблемы. Но подобно лобным долям, они умеют обозревать всю систему с «высоты птичьего полета», что позволяет им найти те специфические места в сети, где содержатся эти знания. И подобно лобным долям, поисковые машины появились на относительно поздней стадии перехода цифрового мира от преимущественно модулярного к преимущественно распределенному «организму». Поисковые машины предоставляют управляющие функции внутри Интернета. Они являются цифровыми лобными долями.
Итак, существует сильное сходство между эволюцией мозга, общества и искусственных вычислительных систем. Все они характеризуются переходом от модулярного принципа организации к распределенному, градиентному принципу. На продвинутой стадии этого процесса возникает система «управляющего» контроля, позволяющего предотвратить анархию и хаос, которые парадоксальным образом растут вместе с ростом сложности любой системы. Причудливое отношение между автономией и контролем, воплощенное в управляющей функции лобных долей, было схвачено в известной фразе Фридриха Энгельса: «Свобода — это осознанная необходимость»14.
| НАЗАД | Оглавление | ВПЕРЁД |