Конструкция мозга. Происхождение адаптивного поведения - Росс Э.У.
Скачать (прямая ссылка):
СИСТЕМА. С ПОЛНОЙ ВЗАИМОСВЯЗЬЮ ЭЛЕМЕНТОВ
11.1. Гомеостат, конечно, во многих отношениях резко отличается от головного мозга; одно из самых очевидных различий состоит в том, что если мозг имеет огромное число составных частей, то в гомеостате их, по существу, всего четыре. Это различие не означает, что теория ультрастабильной системы совершенно неприменима к головному мозгу, так как многое в этой теории верно независимо от числа частей, которое здесь просто безразлично. Тем не менее есть опасность, что мы, потратив так много времени на изучение системы из четырех частей, усвоим себе некий комплекс образов или комплекс рабочих гипотез, который окажется совершенно несоразмерным, если рассматривать его как инструмент для мысленного подхода к изучению реального мозга. Поэтому нам нужно специально рассмотреть особенности ультрастабильной системы, состоящей из очень большого числа частей. Мы увидим, что одна трудность становится здесь доминирующей;
о ней мы и будем говорить во всей остальной части книги, так как это главная проблема, с которой связана адаптация больших систем.
Время, необходимое для адаптации
11.2. Представим себе, что гомеостат состоял бы из тысячи блоков. Это число очень мало в сравнении с числом элементов головного мозга, но для нашей цели оно достаточно. Такая система будет иметь тысячу реле
(F на фиг. 35); предположим, что все они, кроме ста, закорочены, так что в системе остается только сто существенных переменных. Возможно, что это число того же порядка, что и число существенных переменных в живом организме.
Поскольку эти переменные жизненно важны, адаптация должна означать, что все они удерживаются в надлежащих пределах. Попробуем сделать грубый предварительный расчет. Чтобы еще больше упростить дело, предположим, что при изменении ступенчатых функций каждая существенная переменная имеет одинаковые шансы войти в свои пределы и выйти из них и что эти шансы для разных переменных независимы. (Согласно нашей основной стратегии, нужно рассмотреть случай их независимости, так как это центральный случай.) Зададим себе вопрос: сколько проб в среднем потребуется для адаптации?
Для каждой переменной вероятность остаться в своих пределах равна 1/2. При каждой пробе вероятность того, что все 100 переменных не выйдут из пределов, составит (1/2)100, и поэтому среднее число проб должно быть равно 2100 (см. § 22.7). Сколько это займет времени, скажем, при 1 пробе в секунду? Ответ: около 10*2 лет — время невообразимо огромное по сравнению с любым астрономическим периодом! Практически это все равно что никогда, и мы, таким образом, подошли к нашей главной проблеме: мозг, хотя он и состоит из множества частей, действительно адаптируется в сравнительно короткое время, а гомеостат, содержащий 1000 блоков, т. е. неизмеримо меньшее число частей, на это не способен. В чем же дело?
Вряд ли возможно, что мозг не использует основного принципа ультрастабильности, так как аргументы, приведенные в § 7.8, показывают, что любая система, части которой подчинены обычным законам причины и следствия, должна использовать этот метод. Точно так же нет оснований предполагать, что описание числа необходимых проб функцией 2N, где N — число существенных переменных, совершенно ошибочно, хотя оно
и несколько ‘неточно: другие способы рассуждения (см. ниже) приводят к величине того же порядка, явно слишком большой, чтобы ее можно было совместить с известными фактами. Едва ли можно сомневаться в том, что гомеостат, состоящий из 1000 блоков, по медленности своей адаптации совершенно несравним с мозгом млекопитающего. В чем же тогда эта система существенно несходна с системой, состоящей из мозга и окружающей среды?
11.3. В предыдущем параграфе мы, в сущности, игнорировали динамическую природу мозга и среды, так как расчет был основан на прямой связи между ступенчатыми механизмами и существенными переменными, а то, что соединяет их, не учитывалось. Теперь зададим себе тот же вопрос, игнорируя существенные переменные, но учитывая динамические системы среды и реагирующей части (см. фиг. 22). Рассмотрим два типовых случая (согласно § 2.17).
В первом случае система, подобно гомеостату, имеет только одно состояние равновесия, которое может быть устойчивым или неустойчивым. В этом случае нестабильные (неустойчивые) поля для организма бесполезны, так как они не сохраняются; лишь стабильные (устойчивые) поля могут долгое время приносить пользу, так как только они сохраняются. Теперь поставим такой вопрос: если бы гомеостат состоял из 1000 блоков, сколько потребовалось бы проб для нахождения стабильного поля? Хотя ответ еще не известен, так как математические проблемы не решены, есть данные (§ 20.10), указывающие на то, что в некоторых типичных случаях получится число порядка 2N, где N — число переменных. По-видимому, нет сомнений в том, что если бы гомеостат состоял из 1000 блоков, то практически каждое поле было бы нестабильным и шансы на появление одного стабильного поля на протяжении жизни практически равнялись бы нулю. Таким образом, мы приходим, в сущности, к тому же выводу, что и раньше.
