Глава 1. В поисках закономерностей

На последний вопрос мы уже частично отвечали, помните? Безмозглая природа умеет находить вполне разумные решения сложных задач, не зная ни математики, ни физики и не умея даже сформулировать задачу. Она действует, вслепую, путём проб и ошибок, выдавая мириады случайных ответов, безжалостно отсеивая неудачные и сохраняя случайные удачные варианты. Вернее, не сохраняя их целенаправленно, а просто получая результат – удачные варианты сохраняются сами, поскольку точно попадают в условия среды.

Люди на протяжении всей истории тоже постоянно что‑то изобретали. Они пользовались для этого головой, но действовали при этом отчасти стихийно – путём творческого поиска, то есть перебирая возможные варианты решений. Но они перебирали варианты не в реальности, как природа, а в виртуальности – в собственной фантазии, в недрах своего «бортового компьютера». И вот в середине XX века впервые была предпринята попытка формализовать творческий разумный процесс, алгоритмизировать его. (Алгоритм – это способ решения типовых задач. Ключ, который можно воткнуть в замочек задачи, и с его помощью её решить).

Казалось бы, техническое изобретение – это каждый раз решение уникальной и совершенно нетипичной задачи, ведь области техники совершенно разные, проблемы разные… Тем не менее изобретатель Генрих Альтшуллер решил классифицировать, разбить на группы весь спектр задач, найдя в них что‑то общее, и выработать типичные способы решения для разных групп задач. Он хотел избавиться от «полуприродного» метода перебора, сразу определив направление, в котором нужно думать, и сузив таким образом коридор возможных блужданий.

Для этого Альтшуллер проанализировал десятки тысяч (!) изобретений и разработал теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ). Но начав изучать общие закономерности изобретательства, он ещё не знал, что изучает не что иное, как общие законы эволюции – только не на материале биологии, как Дарвин, а в области развития технических систем. Они эволюционируют по тем же законам, что и системы социальные, биологические, химические, экономические. В мире неразумном эволюция идёт по тем же законам, что и в мире разума.

Разные виды технических устройств размножаются (производятся на заводах). Одни системы вытесняют другие, менее удачные, которые снимаются с производства. Только роль естественного отбора здесь играет рынок, то есть люди, которые перестают покупать и использовать устройства. А изобретения и усовершенствования играют роль мутаций, вносящих изменения в конструкцию.

Альтшуллер открыл, что развитие технических систем в какой‑либо области не линейно, а подчиняется так называемой логистической кривой. Она показана на рисунке ниже.

Рис. 17. Логистическая или S‑образная кривая. Она имеет два характерных участка – участок ускоряющегося роста (1) до точки перелома (2), участок торможения до некоего уровня насыщения (3)

Эту кривую мы с вами потом увидим и в биологии, и в истории развития обществ, и в области демографического роста, и даже в эволюции всей вселенной целиком.

Посмотрите на график. Сначала идёт медленное накопление результата, небыстрый рост. Этот рост постепенно ускоряется, буквально ракетой взлетает к точке перелома, после которой начинаются торможение и выход на плато насыщения.

При химической эволюции мы видим ту же логистическую кривую: сначала медленный, потом резкий рост и торможение. Знаете, как проходит реакция Бутлерова в колбе? Несколько часов формальдегидный раствор греют, греют, греют. И ничего с ним не происходит. А потом в какой‑то момент он начинает желтеть, причём всё быстрее и быстрее, и буквально на глазах у изумлённой публики содержимое колбы густеет, темнеет и карамелизуется, застывая. На последних этапах, когда «пищи» для автокатализа уже нет, скорость реакции замедляется, и когда загустевшими сахарами забивается вся колба, рост числа молекул наконец останавливается.

Но если колбу после этого остаётся только выбросить, то в технике (а также биологии) на место прекратившего своё развитие и канувшего в историю устройства приходит новое.

К примеру, когда‑то люди изобрели весло. Они стали делать вёсельные лодки. Появились лодки с двумя гребцами. С тремя. С четырьмя. Потом появились вёсельные корабли – галеры. С одним рядом рабов на вёслах, с двумя, тремя! Огромные! А затем вёсельный флот, достигший пика своего могущества, был вытеснен парусным. Какое‑то время они существовали параллельно, но парусное вооружение совершенствовалось, и постепенно парусный флот полностью вытеснил вёсельные корабли, как мелкие млекопитающие вытеснили устаревшие «конструкции» – огромных динозавров.

Вы можете возразить: но ведь вёсельные лодки кое‑где ещё остались и используются! Да. Эволюция редко совсем убирает то, что сменилось более совершенными конструкциями. Старое не исчезает совсем, а просто уходит на второй план. Жизнь на Земле когда‑то возникла из одноклеточных существ, а потом усложнилась неимоверно – организмы стали многоклеточными, клетки потеряли универсализм и получили специализацию. Так же, кстати, развивались и общества: люди теряли свой животный и первобытный универсализм и получали профессии, становясь более узконаправленными. Но одноклеточные не вымерли, они и сейчас прекрасно существуют на нашей планете – где‑то на обочине прогресса. Так же как существуют и некоторые примитивные человеческие сообщества, в которых нет профессий, а каждый сам себе и охотник, и собиратель, и сам стрелы для лука может изготовить.

В общем, проанализировав десятки тысяч изобретений, наш Дарвин от изобретательства разработал четыре десятка универсальных решений, применяя которые, словно отмычки, можно было делать изобретения и устранять возникающие технические проблемы не тупым перебором, а действуя направленно, алгоритмически, сверхразумно.

Скажем, один из придуманных Альтшуллером приёмов – метод дробления. Иногда, чтобы решить какое‑то техническое затруднение, можно разделить объект на части, сделав его составным, поменять структуру или форму объекта, применить принцип матрёшки, вложив одну деталь в другую, сделать материал пористым и так далее. Этот набор из четырех десятков типичных приёмов сильно облегчал изобретателям задачу. Они теперь не выходили на бесконечную равнину вариантов, а сразу получали нужное направление движения.

Например, нам нужно прокопать туннель. Как это делалось раньше? Вручную или с помощью машин понемногу долбили или крошили горную породу, затем в вагонетках вывозили на конной или машинной тяге наружу, где образовывались целые горы отвалов. А вот хорошо бы не долбить частями, а сделать огромную фрезу размером с весь диаметр туннеля! И пройти весь туннель за один проход! Но если механизм будет занимать всё сечение туннеля, как удалять выбранную породу наружу?

Можно быстро найти решение проблемы алгоритмизированным методом Альтшуллера. Можно медленнее – просто перебирать варианты, когда‑нибудь да осенит! А можно подсмотреть, как это сделала природа. Но решение будет одинаковым во всех случаях. Вопрос: как убирает перед собой грунт дождевой червь, который в этом грунте ползает, ведь червь тоже занимает весь объем «туннеля», который сам и прокладывает? И за ним грунт никто вагонетками не вывозит.

Червяк просто пожирает почву, пропуская её через себя и выбрасывая с противоположного конца. Заодно его организм всасывает из съеденного полезные вещества, получая таким образом энергию. Аналогично действует и горнопроходческий механизм, напоминающий гигантского червяка, – он пропускает срезанную породу через себя, как через трубу. Вот только питательные вещества из грунта не всасывает.

Возникает резонный вопрос: если встаёт конструктивная проблема, которую можно решить и при этом не тратиться на разум, то зачем природа создала разум, ведь мозг – чрезвычайно энергозатратная штука. Мозг человека, например, имеет массу всего в 2 % от массы тела и при этом потребляет 25 % энергии. Улицу топим!

Мы знаем, природа лишнего не терпит, на лишнее она не расходуется. Значит, от мозга есть великая эволюционная польза, раз он, такой расточительный, существует и даже развивается.

Вопрос: какая? Ответ: мозг экономит время на перебор вариантов.

И ещё мозг управляет телом. Изначально назначение центральной нервной системы, в которую входит мозг, как раз и заключалось в управлении телом, в координации клеточного ансамбля. Раз уж многоклеточный организм специализировал свои клетки, чтобы они были узкими специалистами и занимались каждая своим делом для общей цели, для управления этим оркестром нужен дирижёр.

Кроме внутренней координации, должна быть также система, обрабатывающая внешние сигналы.

Многоклеточный организм живет в среде. Его клетки заключили между собой кооперативное соглашение для того, чтобы их общими стараниями жило вот это многоклеточное образование – государство клеток.

А значит, в среде нужно как‑то сообща ориентироваться, чтобы искать пищу для «государства», и искать её успешнее, чем это делают другие «государства». То есть должны совершенствоваться алгоритмы, программы действия.

Допустим, есть некая биологическая конструкция. Некоторые её клетки исполняют роль датчиков, сигнализирующих, что происходит вокруг организма, в окружающей организм среде. Потому что организм от среды отделён, а не растворён в ней, и изо всех сил старается поддерживать свою выделенность, именуемую жизнью. На это ему нужна энергия.

Если датчики посылают в обрабатывающую систему сигнал, что рядом пища, то обрабатывающая система отдает в группы клеток, которые отвечают за движение, приказ двигаться к пище, группам клеток, отвечающих за захват, – приказ поглощать её, а потом другим группам клеток – приказ переваривать ее, то есть разбирать пищу на аминокислотные «кирпичики», которые можно использовать для построения и ремонта своего «государства клеток», то есть организма.

Если датчики засекли, что рядом враг, нужно отдать приказ о побеге. Если рядом существо другого пола и обрабатывающая система оценила его как привлекательное, с ним можно закрутить любовь!

В центральный компьютер поступают и многочисленные сигналы изнутри тела – о том, что там происходит: как переваривается пища, каков уровень кислорода в транспортной системе и не нужно ли повысить давление, на какой стадии находится процесс уборки шлаков – может быть, уже пора открыть сфинктер и выбросить отработку наружу?

Всё эти потоки сигналов нужно сводить, обрабатывать в некоем специализированном клеточном образовании и отсылать обратно команды. Мозг – это информационно‑аналитическая железа, я бы так назвал это образование.

Поскольку природа любит добавлять уже готовым органам и гормонам параллельные обязанности, она навесила на мозг ещё и другую функцию.