С точки зрения живого существа, значимая энтропия — это энтропия сенсорных состояний, то есть тех, которые позволяют ему контактировать с окружающей средой. Представьте себе самую простую живую систему — одиночную бактерию. Чтобы выжить, ей требуются определенные питательные вещества, и она способна улавливать концентрацию этих веществ в непосредственно окружающей ее среде. Ожидая уловить высокую концентрацию веществ и активно выискивая посредством своих движений ожидаемые сенсорные сигналы, этот простой организм поддерживает себя в ряде состояний, причисляющих его к живым. Иными словами, улавливание высокой концентрации питательных веществ — это для бактерии статистически ожидаемое состояние, в котором она стремится пребывать снова и снова.
Согласно ПСЭ, то же самое происходит и с остальными. В конечном итоге всем организмам — не только бактериям, — чтобы оставаться в живых, необходимо минимизировать свою сенсорную энтропию, тем самым обеспечивая пребывание в статистически ожидаемых состояниях, совместимых с выживанием.
И вот здесь мы добираемся до сути принципа свободной энергии, который призван ответить на вопрос: как живым системам удается на практике минимизировать свою сенсорную энтропию? Обычно, чтобы минимизировать некую величину, система должна обладать способностью ее измерить, но проблема с сенсорной энтропией в том, что отследить ее или измерить напрямую нельзя. Система не может «судить» о неожиданности своих ощущений по самим ощущениям. (Приведу аналогию: насколько неожиданна для нас цифра шесть? Без контекста мы на этот вопрос ответить не сможем.) Именно поэтому сенсорная энтропия резко отличается от таких параметров, как уровень освещенности или концентрация питательных веществ в непосредственной близости, то есть тех, которые организм способен отследить напрямую с помощью чувств и которые служат для того, чтобы направлять поведение.
Вот тут-то на сцену выходит свободная энергия. Пусть вас не смущает название, оно восходит к появившимся в XIX в. формулировкам теории термодинамики[273]. Нам для наших задач достаточно будет рассматривать свободную энергию как величину, которая аппроксимирует сенсорную энтропию, и что особенно важно, организм способен эту величину измерить, а значит, и минимизировать[274].
Теперь, воспользовавшись ПСЭ, мы можем сказать, что организм поддерживает себя в состояниях низкой энтропии, обеспечивающих продолжение его существования за счет активной минимизации измеримой величины под названием «свободная энергия». Но что же такое эта свободная энергия с точки зрения организма? Как выясняется после некоторого жонглирования математическими выкладками, свободная энергия — это, по сути, то же самое, что сенсорные ошибки прогнозирования[275]. Минимизируя сенсорные ошибки прогнозирования, как при прогнозной обработке и активном выводе, организм минимизирует и эту теоретически более основательную величину свободной энергии.
Эта взаимосвязь означает среди прочего, что ПСЭ подтверждает изложенную в предшествующей главе идею: живые системы обладают, или выступают, моделями своей среды. (Точнее, моделями источников своих сенсорных сигналов.) Происходит это потому, что в прогнозной обработке, как мы видели в главе 5, модели должны поставлять прогнозы, которыми, в свою очередь, определяются ошибки прогнозирования. Согласно ПСЭ, именно благодаря тому, что система обладает или выступает моделью, у нее появляется возможность судить о (статистической) степени неожиданности ее ощущений. (Если вы убеждены, что пресловутая цифра шесть не болтается во внеконтекстном вакууме, а выпала на одной из граней игральной кости, вы вполне способны оценить, насколько это неожиданно.)
В этих глубинных взаимосвязях между ПСЭ и прогнозной обработкой имеется довольно заманчивая логика. Если рассуждать интуитивно, живые системы, минимизируя ошибки предсказания в процессе активного вывода, закономерным образом будут пребывать именно в тех состояниях, в которых ожидают (или предсказывают). При таком раскладе идеи прогнозного восприятия и контролируемой (или контролирующей) галлюцинации самым естественным образом выстраиваются из амбициозной попытки Фристона объяснить всю биологию целиком.
Если теперь объединить все это в общую картину, мы получим систему, которая активно моделирует свой мир и свой организм так, чтобы снова и снова пребывать в наборе состояний, определяющих ее как живую, — начиная с удара сердца раз в секунду и заканчивая отмечанием дня рождения раз в год. Перефразируя Фристона, ПСЭ представляет живые организмы как собирающие и моделирующие сенсорную информацию с тем, чтобы максимизировать сенсорные свидетельства собственного существования[276]. Или, как я люблю говорить, «я прогнозирую себя, следовательно, существую».
Стоит отметить, что минимизация свободной энергии — сенсорных ошибок прогнозирования — не означает, что для этого живой системе достаточно укрыться в темной комнате, где царит гробовая тишина, и застыть там, уставившись в стену. Вроде бы отличная стратегия — ведь в таком случае входящие сенсорные данные из окружающей среды будут крайне предсказуемыми. Однако в действительности она далека от идеала. Со временем сенсорные данные, сигналящие о других параметрах, таких как уровень сахара в крови и так далее, начнут отклоняться от ожидаемых значений: долго вы в этой темной комнате без еды не просидите, вам захочется есть. Начнет расти сенсорная энтропия и надвигаться небытие. Таким сложным системам, как живой организм, необходимо допускать изменения в одном, чтобы сохранить неизменным другое. Чтобы встать с кровати и приготовить завтрак, нужно двигаться, и для этого у нас должно немного подняться давление, иначе мы упадем в обморок. Это соответствует предвосхищающей разновидности предиктивного контроля (аллостазу), упоминавшейся в предшествующей главе. В конечном итоге минимизация сенсорных ошибок прогнозирования заставит вас выйти из темной комнаты или по крайней мере включить свет[277].
Еще один распространенный повод сомневаться в ПСЭ — его неопровергаемость, то есть невозможность опровергнуть с помощью экспериментальных данных. Это правда, однако проблема эта характерна не только для ПСЭ и, в общем-то, не такая уж проблема. Правильнее всего относиться к ПСЭ как к образцу математической философии, а не теории, которую можно подтвердить проверкой гипотез. Как выразился мой коллега Якоб Хохви, ПСЭ подходит к вопросу «Каковы условия для вероятности существования?» с той же позиции первопринципов, с которой Иммануил Кант ставил вопрос «Каковы условия для вероятности восприятия?». Роль ПСЭ можно рассматривать как мотивирующую и обеспечивающую интерпретацию других, более конкретных теорий, которые, в отличие от нее, поддаются экспериментальному опровержению. Теорию прогнозной обработки, например, можно опровергнуть, если окажется, что мозг не использует сенсорные ошибки прогнозирования в процессе восприятия. В конце концов ПСЭ будут оценивать по тому, насколько он полезен, а не по тому, подтвердится он или не подтвердится эмпирически[278][279].
Давайте резюмируем основные положения ПСЭ. Чтобы оставаться живым, организм должен своими действиями поддерживать себя в состояниях (низкой энтропии), в которых он «ожидает» пребывать. Рыба, плавающая над коралловым рифом в поисках пищи, находится в проактивном поиске ожидаемых сенсорных состояний, совместимых с продолжением ее существования. Обычно живые системы достигают этого за счет минимизации измеримой аппроксимации к энтропии этих состояний, то есть свободной энергии. Для минимизации свободной энергии организм должен обладать или выступать моделью своей среды (которая включает и само тело). Затем минимизирующие свободную энергию организмы сокращают с помощью этих моделей разницу между прогнозируемыми и действительными сенсорными сигналами, обновляя прогнозы и совершая действия. Собственно, при достоверных математических допущениях свободная энергия оказывается полным аналогом ошибок прогнозирования. В целом из этого следует, что совокупность прогнозной обработки и контролируемых галлюцинаций, активного вывода и ориентированного на контроль восприятия, а также теории животного-машины можно рассматривать через призму ПСЭ как вытекающую из основополагающего условия того, что значит быть живым, или существовать.
Если это краткое введение в ПСЭ вас все-таки слегка сбивает с толку, не волнуйтесь — для того чтобы дальше знакомиться с теориями контролируемой галлюцинации и животного-машины, которые я начал излагать в предшествующих главах, усваивать и принимать принцип свободной энергии совершенно не обязательно[280]. Теория, согласно которой мы воспринимаем окружающий мир и самих себя посредством механизмов прогнозной перцепции, обусловленных «стремлением оставаться в живых», существует сама по себе. И тем не менее рассказать о ПСЭ стоило, поскольку этот принцип подкрепляет теорию животного-машины по крайней мере по трем важным пунктам.
Во-первых, ПСЭ подводит под теорию животного-машины обоснование из области физики, точнее, из тех ее областей, которые связаны с пониманием, что значит быть живым. Присущее животному-машине «стремление оставаться в живых» проявляется в ПСЭ как еще более основополагающий императив пребывать в статистически ожидаемых состояниях, сопротивляясь неумолимому давлению второго закона термодинамики. Когда теорию можно таким образом обобщить и обосновать, она становится убедительнее, интегративнее, мощнее[281].
Во-вторых, ПСЭ укрепляет теорию машины-животного, пересказывая ее в обратном порядке. В предшествующих главах мы начинали с нелегкой задачи вычислить, каким представляется внешний мир из заточения в костяном склепе черепа, а затем устремлялись за нитью повествования внутрь тела, сперва рассматривая ощущение «самости» как процесс вывода наиболее вероятных перцептивных предположений, а под конец отождествляя наиболее глубинные из этих ощущений с ориентированным на контроль восприятием самого организма. По ПСЭ все происходит наоборот. Мы начинаем с простого утверждения — «объекты существуют» — и от него движемся дальше к организму, а оттуда к внешнему миру. Приходя из двух разных отправных точек к одному и тому же выводу, мы укрепляемся в интуитивном представлении о связности гипотезы, лежащей в основе, и выявляем параллели между концепциями (например, свободной энергии и ошибок прогнозирования), которые в противном случае остались бы незамеченными.