Гений мышления «снизу вверх» у муравьев

Итак, полученные извне данные представлены в мозге; что дальше? Как мозг обрабатывает эти сведения? Нейроны у нас в мозге – в некотором смысле предметы незатейливые. Каждый получает тысячи электрохимических сигналов в секунду от других нейронов, с которыми связан. Как нули и единицы в языке компьютеров, эти сигналы бывают двух видов: возбудительные и тормозящие. Никакого ума нейрон, оценивая эти входящие сигналы, не применяет, он просто добавляет возбудительные сигналы и вычитает тормозящие. Если суммарный сигнал за короткий период времени достаточно силен, нейрон срабатывает, отправляя свой собственный сигнал (возбудительный или ингибиторный) другим нейронам, с которыми связан[88]. Как же из такой примитивной системы принятия решений отдельного нейрона – попросту сработать или нет – возникают мысли и вообще интеллект всех животных?

Если поведение гусыни – хороший пример автоматического, бездумного поведения, мир насекомых дарит нам мощный пример, как разумная обработка данных может возникать из простых правил, которым подчиняется большое количество отдельных компонентов. Так получается потому, что в трудной и часто меняющейся среде, для которой простых запрограммированных способностей недостаточно, некоторые насекомые развили метод изобретательной групповой переработки данных, и этот метод, подобно нашим нейронам, производит разумный отклик от группы неразумных составляющих – отдельных насекомых.

На такое поведение способны муравьи, пчелы, осы и термиты – они называются общественными насекомыми. С эволюционной точки зрения, эти насекомые преуспели больше всех. Хоть и составляют всего два процента от всех насекомых в мире, они процветают в таких громадных количествах, что составляют половину биомассы насекомых всей планеты. Более того, несмотря на то, что любая отельная особь по размерам меньше одной миллионной части человека, если всех муравьев на свете можно было бы положить на весы, их общая масса равнялась бы массе всех людей на Земле.

Понятие «общественное насекомое» в некотором смысле ошибочно: эти живые существа о своих соплеменниках не тревожатся нисколечко. У них нет друзей, а в кафе они ошиваются ради крошек, которые вы роняете, а не для встреч с приятелями. На самом деле вот к чему я клоню: представители видов общественных насекомых – неосмысленные роботы, каждый откликается на сигналы из внешней среды в соответствии с набором простых прописанных программ. Но отличает общественных насекомых то, что за миллионы лет эволюции эти не сознающие себя программы развились так, что, взятые вместе, позволяют обращаться с информацией по-новому. Режим обработки информации у них как у отдельных особей – прописанный и жесткий, зато как у группы он эластичен. Вот поэтому, пусть не индивидуально, а как группа, они умеют оценивать сложные новые обстоятельства и действовать в них осмысленно. У них имеется коллективный разум, именуемый в понятиях математической теории сложности эмергентностью.

Чтобы понять, как это устроено, рассмотрим, как муравьи приспосабливают метод поиска пищи, когда физические границы доступных им территорий сжимаются или расширяются. Поскольку начальства у муравьев нет, нет и центрального плана. И все же, если поместить муравьев на площадку размером десять на десять футов, а затем внезапно расширить ее вдвое во все стороны, муравьи усвоят эти сведения и изменят последовательность охвата территории, чтобы действеннее исследовать бо́льшую площадь. Хотя ни один отдельный муравей не понимает, что поменялось, как группа они распознают перемену и откликаются на нее. То, что выглядит как осознанное поведение на групповом уровне, есть не более чем простой алгоритм на уровне отдельного насекомого: каждый муравей улавливает антеннами соприкосновение с другими муравьями и, применяя неизменную формулу, корректирует маршрут своего исследования в соответствии с частотой таких столкновений.

Пример этот простой, но вместе с тем такое же безнадзорное мышление позволяет муравьям как коллективу достигать многих успехов настоящего разума. Муравьи-легионеры совершают охотничьи вылазки силами аж до 200 000 рабочих особей[89]. Рабочие муравьи-ткачи, формируя себе гнезда, создают цепочки из собственных тел, что позволяет им преодолевать широкие бреши между листьями и стягивать их края вместе. Муравьи-листорезы срезают листву с растений, чтобы растить себе грибы. Аризонские муравьи-жнецы отправляют фуражиров искать еду, но если идет дождь и повреждено гнездо, фуражиры меняют ремесло, чтобы помогать наводить порядок. Все это достигается без всякого «начальствующего» муравья, управляющего вниманием группы, ее соображениями, планированием или действием.

В целом колонии общественных насекомых выказывают такой сплоченный коллективный ум, что некоторым ученым нравится считать, будто организм – это вся колония целиком, а не отдельная особь. Это применимо даже к их воспроизводству, говорит стэнфордская исследовательница Дебора Гордон. «Муравьи никогда не плодят муравьев – колонии плодят колонии», – замечает она[90].

Процесс выглядит так: каждый год в один и тот же день – никто не знает, как колонии дается этот финт со временем, – каждая колония отправляет своих крылатых самцов и королев-девственниц на место спаривания, где они совокупляются. Затем все самцы умирают, а королевы разлетаются по новым местам. Там каждая сбрасывает крылья, выкапывает ямку, откладывает яйца и основывает новую колонию. Так воспроизводится исходная колония. Та просуществует со своей королевой от пятнадцати до двадцати лет. Каждый год королева будет откладывать яйца и тем пополнять колонию, используя все ту же сперму – от первого соития (большинство потомства – бескрылые рабочие, неспособные к воспроизводству, однако некоторые – новые королевы и самцы, существующие исключительно для того, чтобы оплодотворять королев).

Если вдуматься, способ существования сообществ насекомых нам совершенно чужд. У наших корпораций иерархическая структура, во главе которой стоит отдельный человек или небольшая группа людей – они и руководят деятельностью тех, кто им подчинен, а те, в свою очередь, возможно, управляют теми, кто еще ниже по служебной лестнице. Страна или компания, где никто не стоит у руля, для нас едва ли мыслимы. Такое положение дел мы называем анархией. Но муравьиная королева, в отличие от людских монархов, не имеет власти и не принуждает других муравьев выполнять какие бы ни то ни было действия. Никакой управляющий муравей не распоряжается поведением никаких других муравьев. Так устроены муравьиные колонии: до полумиллиона особей прекрасно обходится без всякого управления.

Эволюционная цель всех организмов – понимать окружающую среду и откликаться на ее воздействия достаточно эффективно, чтобы выжить и оставить потомство. Но отдельные особи в муравьиной колонии не собирают данные и не формируют единого представления о мире или о задачах, которые им необходимо решать. Они принимают лишь простые решения, основанные на том, что осязают в своем непосредственном окружении. Муравьи понятия не имеют ни о возможностях и угрозах вокруг себя, ни о целях и бедах колонии, никаких указаний, что делать, не получают. Представления о среде и ее трудностях зашифрованы в колонии как целом. Бесчисленные взаимодействия между особями, подчиняющимися простым заранее запрограммированным правилам, приводят к решениям и поведению колонии как целого, что и позволяет ей процветать.

Это классический пример переработки информации в режиме «снизу вверх» – в противовес тому, как это происходит в организациях и запрограммированных компьютерах, «сверху вниз». Как я уже говорил, наш мозг задействует оба режима. При переработке данных сверху вниз нашим рассуждением управляют исполнительные структуры мозга, а переработку «снизу вверх» производит безнадзорное эластичное мышление.

Иерархия нашего мозга

Нейроны – «муравьи» человеческого мозга, порождающие эмергентное явление, которое мы именуем человеческим разумом. Но нейронов у нас 86 миллиардов, что почти в двести тысяч раз больше, чем муравьев в обычной колонии. К тому же, в отличие от муравьев, общающихся с одним-двумя муравьями за раз, любой наш нейрон связан с тысячами других через структуры под названием аксоны и дендриты.

Из-за такой невероятной сложности организации нейроны у нас в мозге входят в состав нескольких разноуровневых систем. С поверхности мозг представляется единой массой бугров и складок, но на самом деле в нем множество специализированных отделов и подотделов. Соседствующие нейроны объединены в структуры, наделенные теми или иными конкретными функциями, а сами эти структуры образуют структуры покрупнее, и так далее – наподобие матрешки.

На самом верхнем уровне внешний слой нервной ткани мозга называется корой. Она делится на правое и левое полушарие расселиной, а сами полушария разделены на четыре доли. В том и другом полушариях передняя доля – лобная – собирает данные для производства мыслей и действий. Как и у остальных долей, у лобной есть подотделы. В частности, там находится префронтальная кора – один из ключевых персонажей этой книги.

Префронтальная кора есть только у млекопитающих – это ключевая структура, благодаря которой мы в своих откликах на внешнюю среду способны выходить за пределы автоматизмов, какие производит запрограммированное поведение[91]. Играя роль руководителя в мозге, префронтальная кора управляет нашими мыслями и принятием решений, распознавая предметы, ориентируя наше внимание и распределяя задачи, выполняемые другими областями мозга: в этой роли обычно выступает директор любой компании.

Иерархия распространяется на несколько других уровней. Префронтальная кора, к примеру, состоит из нескольких структур помельче, в том числе из латеральной префронтальной коры – эволюционного завоевания, достигнутого исключительно приматами, и о ней я расскажу в Главе 9. Латеральная префронтальная кора, в свою очередь, состоит из еще более мелких структур, в том числе из дорсолатеральной префронтальной коры. Она, как я уже говорил во Вступлении, сама по себе состоит из десятка подотделов.

Структуры на каждом уровне сложно взаимосвязаны, они получают друг от друга данные и предоставляют друг другу результаты их обработки. Связаны они и с другими структурами, размещающимися глубже коры, – в том числе и с черной субстанцией, вентральной областью покрышки и прилежащим ядром системы вознаграждения. Каждый подотдел занимается своими задачами, тем самым участвуя в обработке данных на более высоком уровне, производимой более крупными структурами, в состав которых входят эти подотделы. У муравьиных колоний нет такой сложной иерархической организации, и они не дополняют восходящие процессы обработки данных никаким нисходящим руководством.

У людей исполнительный мозг помогает им действовать за рамками чистой привычки или автоматического поведения, подавляя одни мысли и подпитывая другие. Если ваш начальник не по делу на вас орет, именно ваш исполнительный мозг позволяет вам приберечь гнев на потом, когда вы будете втыкать булавки в куклу вуду вашего начальника. Вместе с тем, в попытке подавить вроде бы неблагоразумные или же неуместные идеи, исполнительный мозг способен мешать оригинальному мышлению. Когда мы в ударе, наш исполнитель расслабляется как раз в той мере, чтобы мозг действовал в равновесии обоих режимов – восходящего и нисходящего. Именно равновесие обоих режимов и определяет сосредоточенность и охват нашего мышления.

В этом и состоит красота человеческого ума. Мы способны на взаимосвязанную переработку данных и снизу вверх, и сверху вниз – и на аналитическое мышление, и на эластичное. В этом соединении возникают идеи, организованные ради той или иной цели и направленные на нее, и многие из них не сводятся исключительно к логическим шагам. Мы способны программировать сами себя, умеем создавать новые понятия и, что самое прекрасное, мы в силах менять подход, пока не одолеем задачу из тех, какие возникают перед нами из-за переменчивых условий нашей среды.