БИОЛОГИЯ КАК ИНЖЕНЕРНОЕ ИСКУССТВО
1. Науки об искусственном
Со Второй мировой войны открытия, изменяющие мир, рождались не столько в величественных чертогах теоретической физики, сколько укромных лабораториях инженеров и физиков-экспериментаторов. Фундаментальные и прикладные науки поменялись местами; они уже не те, какими были в золотой век физики, во времена Эйнштейна, Шрёдингера, Ферми и Дирака… Кажется, что историки науки приноровились игнорировать историю великих открытий в области прикладной физики, инженерного дела и вычислительной техники, где сегодня происходит настоящий прогресс. В особенности информатика изменила и продолжает менять лицо мира более глубоко и радикально, чем любое из великих открытий в области теоретической физики.
В этой главе мне хотелось бы проследить некоторые из игнорируемых и недооцененных следствий одного из самых важных – осмелюсь назвать его основным – признака Дарвиновского Поворота: заключенный уже по смерти Дарвина брак биологии и инженерного искусства. В следующих главах я коснусь различных примеров критики и возражений против этого союза, но прежде чем дать слово его противникам, я хочу доказать, что рассматривать биологию с точки зрения инженера не только время от времени полезно: такой взгляд не просто показывает ценную альтернативу, но и является непременным условием систематичности всякого дарвинистского мышления и первоочередным источником его силы. Я ожидаю, что это утверждение вызовет сильное эмоциональное сопротивление. Будем честны: прочитав название этой главы, не почувствовали ли вы отторжение и не подумали ли что-то вроде: «Да нет, что за ужасное, обывательское, редукционистское заявление! Биология – это гораздо больше, чем инженерное дело!»
Идея, будто изучение живых организмов по меньшей мере очень близко инженерному искусству, существовала со времен новаторских исследований организмов, проводившихся самим Аристотелем, и его анализа телеологии, одной из четырех причин, но лишь после Дарвина она начала привлекать внимание. Разумеется, она очень явственна в Аргументе от Замысла, приглашающем наблюдателя подивиться прихотливому взаимодействию частей, элегантным проектам и искуснейшей работе Демиурга. Но в мире интеллектуалов инженеры всегда были на вторых ролях. От Леонардо да Винчи до Чарльза Бэббиджа и Томаса Эдисона инженерный гений всегда приветствовался, но тем не менее мандарины наук и искусств смотрели на него с определенной мерой снисходительности. Аристотель не слишком помог делу, введя усвоенное средневековыми интеллектуалами различие между созданным secundum naturam (согласно природе) и искусственным – тем, что contra naturam (против природы). Механизмы – но не организмы – были contra naturam. Затем было еще то, что praeter naturam или неестественно (чудовища и уроды), а также то, что super naturam – чудеса249. Много ли света может пролить исследование того, что против природы, на триумфы природы – да, даже чудовищ и чудеса?
Следы этого негативного отношения видны в нашей культуре повсеместно. Например, в моей родной области философии долгой и почтенной историей может похвастаться направление, известное как философия науки; множество самых выдающихся и влиятельных философов нашего времени занимаются философией науки. Есть великолепные специалисты по философии физики, биологии, математики и даже социологии. Но я никогда даже не слышал, чтобы кого-нибудь назвали специалистом в области философии инженерного дела – как будто бы в этой области для философа не найдется достаточно концептуального материала. Но все меняется по мере того, как все большее и большее число философов начинает понимать, что область инженерного дела дает материал для подчас самых глубоких, элегантных и важных размышлений в истории. (Заглавие данного раздела заимствовано из содержащей множество плодотворных идей книги Герберта Саймона250, посвященной этим вопросам.)
Великое открытие Дарвина заключалось в том, что все «проекты» биосферы могли быть результатами процесса столь же неутомимого, сколь бездумного – «автоматического» и постепенного подъема в Пространстве Замысла. Ретроспективно мы понимаем, что сам Дарвин вряд ли мог вообразить, не говоря уже о том, чтобы обосновать, детали и варианты развития своей идеи, которые позволили дарвинистам последующих эпох пойти гораздо дальше своего наставника с его осторожным агностицизмом относительно происхождения самой жизни и даже «замысла» физического Порядка, существование которого его идея предполагала. Охарактеризовать этот Порядок Дарвин мог не лучше, чем описать ограничения и сильные стороны механизма наследственности; он лишь знал, что такой механизм должен быть и что он должен опираться на Порядок, каким бы тот ни был, делающий «наследование с изменением» не только возможным, но и продуктивным.
Более столетия после этого внимательное изучение и распространение великой идеи Дарвина сопровождалось непрерывными спорами, которые, между прочим, прекрасно иллюстрировали то, как эта идея применялась к себе самой: соревнование идей не только сопровождало эволюцию дарвинистских мемов об эволюции, но и решительно ее ускоряло. И, как сам Дарвин предполагал в отношении организмов, «наиболее упорная конкуренция должна происходить между формами наиболее близкими»251. Конечно же, биологи также не были свободны от отрицательного отношения к инженерам. В конце концов, что такое стремление к небесным крючьям, как не исступленная надежда, что чудо каким-то образом избавит нас от подъемных кранов? Упорное подсознательное неприятие этой характеристики фундаментальной идеи Дарвина усугубляло споры, препятствовало пониманию и искажало формулировки, одновременно ставя дарвинизм перед одним из важнейших вызовов.
В ответ на эти нападки идея Дарвина набирала силу. Сегодня мы видим, что ее территориальная экспансия угрожает не только предложенному Аристотелем разделению наук, но и другим освященным традицией способам их категоризации. В немецкой традиции знание делится на Naturwissenschaften, естественные науки, и Geisteswissenschaften, науки о духе, смысле и культуре, но это жесткое разделение (близкий родич «Двух культур» Ч. П. Сноу252) оказывается под угрозой: инженеры, возможно, не ограничатся биологией, и их подходы будут применены и в области гуманитарных наук и искусства. В конце концов, если существует лишь одно Пространство Замысла, в котором порождения наших тел и разумов объединены под эгидой одного обширного набора проектно-конструкторских процессов, то эти традиционные стены могут пасть.
Прежде чем продолжить, мне надо рассеять подозрение. Поскольку я только что допустил, что сам Дарвин не осознавал, с каким множеством вопросов предстояло столкнуться теории эволюции, чтобы выжить в ходе естественного отбора, не является ли мое заявление, будто идея Дарвина выстояла против всех этих атак, банальностью или тавтологией? Не удивительно, что теория смогла распространяться и дальше – ведь она продолжала меняться в ответ на новые вызовы! Если бы моя задача состояла в том, чтобы увенчать Дарвина лаврами как писателя и героя, такое подозрение было бы обоснованным, но, конечно, в первую очередь данная книга – не упражнение в области интеллектуальной истории. Для моего основного тезиса не важно даже, существовал ли Дарвин на самом деле! Что до меня, то, подобно Среднему налогоплательщику, он мог бы быть своего рода мифическим Воображаемым автором. (Некоторые авторитетные исследователи называют таковым Гомера.) Меня восхищает эта историческая личность; я вдохновляюсь его любопытством, порядочностью и выносливостью; личные страхи и недостатки делают его лишь привлекательнее. Но в некотором смысле Дарвин не имеет значения. Ему повезло стать восприемником идеи, которая вполне самостоятельна именно потому, что она растет и изменяется. Большинство идей на это неспособно.
По сути дела, приверженцы обеих партий потратили море времени на обсуждение того, был ли сам Дарвин – можете называть его «св. Чарлз» – градуалистом, адаптационистом, катастрофистом, капиталистом, феминистом. Сами по себе ответы на эти вопросы довольно интересны с точки зрения историка, и, если рассматривать их отдельно от вопросов об обоснованности той или иной теории, они и в самом деле могут помочь разобраться в сути теорий, о которых идет речь. Многим мыслителям кажется, что они спасают мир от того или иного «изма», или ищут в науке место для Бога, или опровергают предрассудки, но зачастую оказывается, что с определенной точки зрения результат их работы никак не соотносится с целями, которые они перед собой ставили. Мы уже видели примеры тому и еще увидим новые. Вероятно, ни в одной области научных исследований скрытые мотивы не играют такой роли, как в эволюционной теории, и их, несомненно, полезно разоблачить, но из того, что некоторые люди, осознают они это или нет, отчаянно силятся защитить или сокрушить какое-то зло, напрямую ничего не следует. Подчас люди правы, несмотря на то что руководствовались самыми неприглядными желаниями. Дарвин был тем, кем был со всеми своими изъянами и недостатками, и думал то, что думал. Теперь он мертв. С другой стороны, у дарвинизма жизней больше, чем у кошки. Вполне вероятно, что дарвинизм бессмертен.
2. Дарвин мертв. Да здравствует Дарвин!
Название этого раздела я позаимствовал из «Résumé», которым Мартин Эйген завершает свою книгу, изданную в 1992 году. У размышлений Эйгена отчетливо инженерный уклон. Его исследование представляет собой постановку и решение серии биологических конструкторских проблем: как собираются на стройплощадке нужные материалы, как выбирается проект и в каком порядке компонуются различные элементы, чтобы конструкция не развалилась еще до окончания строительства? Он утверждает, что излагает революционные идеи, но после этой революции дарвинизм не только жив и здоров, но и обрел новые силы. Мне хотелось бы разобраться в этом подробнее, ибо мы еще увидим иные версии того же тезиса, которым далеко до ясности Эйгена.
Что такого революционного в книге Эйгена? В третьей главе мы рассматривали адаптивный ландшафт с лишь одной вершиной и наблюдали, как эффект Болдуина может превратить практически незаметный посреди равнины телеграфный столб в Фудзияму с равномерно вздымающимися склонами, когда уже неважно, где начинать, – вы все равно окажетесь на вершине, просто следуя Локальному Правилу:
Ни шагу вниз; шагайте вверх, где это только возможно.
Идея адаптивного ландшафта была предложена Сьюаллом Райтом253 и стала для специалистов в области эволюционной теории привычным вспомогательным инструментом. Она буквально тысячи раз доказывала свою ценность – в том числе и за рамками эволюционной теории. В области искусственного интеллекта, экономики и в других сферах, предполагающих решение задач, модель, позволяющая находить решение посредством поэтапного восхождения по склону (или «градиентного подъема»), пользовалась заслуженной популярностью. Она даже была достаточно популярна, чтобы мотивировать теоретиков рассчитать для нее ограничения – и те оказались жесткими. Для задач определенных классов – или, иными словами, для определенных типов ландшафтов – простого восхождения по склону совершенно недостаточно, и причина тому интуитивно ясна: «скалолазы» застревают на второстепенных местных вершинах вместо того, чтобы вскарабкаться на вершину всемирного значения, Эверест совершенства. (Тот же недостаток у метода имитации отжига.) В дарвинизме Локальное Правило является фундаментальным; оно эквивалентно требованию, что в конструкторском процессе не может быть места никакому разумному (или «дальновидному») предвидению, но лишь абсолютно бездумному ситуативному использованию того подъемника, на который нам посчастливилось набрести.
Эйген показал, что эта простейшая дарвиновская модель постепенного совершенствования – движения по одному конкретному адаптивному склону к оптимальной вершине совершенства – просто не способна описать то, что происходит при эволюции молекул и вирусов. Скорость адаптации вирусов (а также бактерий и иных патогенов) существенно выше, чем предсказывают «классические модели»: она настолько высока, что может показаться, будто наши скалолазы против всех законов «заглядывают в будущее». Значит ли это, что дарвинизм следует отвергнуть? Вовсе нет, ибо (что не удивительно) используемая шкала определяет, что считать локальным.
Эйген привлекает наше внимание к тому факту, что, эволюционируя, вирусы не стоят в очереди; они путешествуют огромными стаями практически идентичных особей, образуя в Библиотеке Менделя пушистое облако, которое Эйген называет «квазивидом». Мы уже наблюдали в Вавилонской библиотеке невообразимо огромное облако вариантов «Моби Дика», но в любой из существующих в действительности библиотек на полках, вероятно, не одно или два издания произведений, а в случае такой по-настоящему популярной книги, как «Моби Дик», в хранилище, скорее всего, окажется несколько копий одного издания. Итак, подобно существующим в действительности собраниям «Моби Дика», существующие в действительности облака вирусов включают множество идентичных копий, а также множество копий с незначительными типографическими отличиями. Согласно Эйгену, из этого факта следуют некоторые выводы, которые «классические» дарвинисты проигнорировали. Скорость молекулярной эволюции можно объяснить посредством очертаний облака вариантов.
Для канонической версии вида (подобной каноническому тексту «Моби Дика») у генетиков есть устоявшийся термин – дикий тип. Биологи зачастую предполагали, что чистый дикий тип будет доминировать среди множества различных генотипов популяции. По аналогии с этим можно сказать, что в любом библиотечном собрании копий «Моби Дика» большинство из них будет копиями широко распространенного или канонического издания, если таковое есть. Но в случае живых организмов – как и книг – это не обязательно так. На деле дикий тип является всего лишь абстракцией, подобной Среднему налогоплательщику, и в популяции может вовсе не быть индивидов с геномом именно дикого типа. (Разумеется, это верно и для книг – ученые могут годами спорить об аутентичности конкретного слова в конкретном тексте, и до того, как такие споры не будут решены, никто не может с абсолютной уверенностью сказать, каким был каноничный текст данного произведения (его дикий тип), но вряд ли кто-нибудь усомнится в том, о каком именно произведении идет речь. Хорошим примером был бы «Улисс» Джеймса Джойса.)
Эйген указывает, что такое распространение «сущности» на множество практически идентичных носителей делает эту сущность гораздо более подвижной, гораздо легче приспосабливающейся (в особенности на «гористых» адаптивных ландшафтах с большим количеством вершин и нечастыми пологими склонами). Это позволяет сущности рассылать по соседним холмам и гребням гор эффективные разведотряды, пренебрегая расточительным исследованием равнин, а потому чрезвычайно (не Чрезвычайно, но вполне достаточно для того, чтобы разница была велика) усилить свою способность находить более высокие вершины и более благоприятные условия на некоторой дистанции от центра, где притаился (вымышленный) дикий тип254.
Эйген резюмирует причины, по которым это работает, следующим образом:
Численность популяций функционально полноценных мутантов, приспособленность которых близка к той, что определяет дикий тип (хотя и не достигает ее), гораздо выше, чем у тех, которые функционально неполноценны. Выстраивается асимметричный спектр мутантов, на котором мутанты, далекие от дикого типа, успешно развиваются на основе переходных форм. В такой цепи мутантов численность популяции напрямую зависит от структуры адаптивного ландшафта. Адаптивный ландшафт состоит из сообщающихся между собою долин, холмов и горных хребтов. На горных хребтах спектр мутаций весьма разнообразен, а вдоль гребня даже отдаленные родичи дикого типа появляются с ограниченной [то есть с конечной, но не исчезающе малой] частотой. Именно в гористых районах мы можем надеяться отыскать новых более совершенных с точки зрения отбора мутантов. Как только один из них появляется на периферии спектра мутаций, рушится установленный порядок. Вокруг более совершенного мутанта, играющего теперь роль дикого типа, выстраивается новая система… такая цепь причин и следствий приводит к осуществлению своего рода «коллективного действия», которое с гораздо большей вероятностью подвергает проверке более совершенных мутантов, а не менее совершенных, даже если последних отделяет от дикого типа такая же дистанция255.
Итак, существует тесная связь между характером адаптивного ландшафта и населяющей его популяцией: она порождает ряд петель обратной связи, обычно соединяющих одну темпорально стабильную формулировку задачи с другой. Стоит вам взойти на вершину, как весь ландшафт начнет подниматься и вздыматься, образовывая новый горный хребет, и вы снова начнете восхождение. По сути дела, ландшафт постоянно меняется прямо у вас под ногами (если вы – квазивид вирусов).
Однако все это вовсе на так революционно, как утверждает Эйген. Сам Сьюалл Райт в своей «теории смещающегося равновесия» попытался объяснить, как многочисленные вершины и изменчивые ландшафты могли бы преодолеваться не отдельными особями «дикого типа», а различающимися численностью популяциями разновидностей, тогда как Эрнст Майр много лет настаивал, что самую суть дарвинизма составляет «популяционное мышление», которое генетики игнорируют на свой страх и риск. Так что Эйген не совершил переворота в области дарвинизма, но скорее (и это немаловажный вклад) сформулировал несколько новых теорий, проясняющих и подкрепляющих недооцененные и недостаточно внятно выраженные идеи, которые были годами известны. Когда Эйген заявляет: «Вызываемое этим (количественное) ускорение эволюции так велико, что представляется биологам новым удивительным качеством, способностью „видеть наперед“, чем-то, что для традиционного дарвинизма было бы совершенной ересью!» – он поддается всем хорошо знакомому соблазну сгустить краски и игнорирует тот факт, что множество биологов по меньшей мере предчувствовало, если не приближало его «революцию».
В конце концов, когда теоретики традиционного дарвинизма формируют адаптивные ландшафты, а затем случайным образом разбрасывают по ним генотипы, чтобы вычислить, что, согласно теории, с ними произойдет, – они знают, что в природе никто не забрасывает генотипы в изначально существующие географические точки случайным образом. Любая модель продолжительного процесса предполагает произвольно избранный «момент» начала; занавес поднимается, и затем модель демонстрирует, что произойдет дальше. Если, взглянув на такую модель, мы увидим, что «изначально» некоторое количество кандидатов было раскидано по равнинам, то можно с уверенностью ожидать, что теоретик поймет, что они не «всегда» были там – что бы это ни значило! Где бы в определенный момент времени на адаптивном ландшафте ни находились генотипы-кандидаты, там раньше находились вершины, или этих кандидатов там не было бы, так что долины, где находятся эти кандидаты, должны быть сравнительно новыми, новым затруднением, с которым они столкнулись в ходе эволюции. Лишь такое допущение может объяснить само нахождение кандидатов в долинах. Теория Эйгена укрепляет нас в понимании, что если мы хотим, чтобы наши модели выполняли ту задачу, которую, по мнению дарвинистов, всегда могли выполнять их более простые модели, то придется ввести в них эти условия.
Несомненно, неслучайно, что мы признали необходимость построения этих гораздо более сложных моделей одновременно (практически в том же месяце и уж точно в тот же год) с тем, как появилась возможность создавать и исследовать подобные модели на существующих компьютерах. Как только появились более мощные компьютеры, мы с их помощью обнаружили, что более сложные модели эволюции не только возможны, но и безусловно необходимы, если мы и в самом деле хотим объяснить то, на объяснение чего всегда претендовал дарвинизм. Благодаря появлению новых жизненных пространств дарвиновская идея эволюции как алгоритмического процесса превращается во все более обширное семейство гипотез, переживает собственный демографический взрыв.
В области искусственного интеллекта ценится работа с сознательно упрощенными моделями интересующих исследователя явлений. У них есть очаровательное название – «игрушечные» (или упрощенные) задачи». В Игрушечном мире молекулярной биологии мы рассматриваем простейшие версии фундаментальных дарвиновских явлений в действии, но это – настоящие игрушечные задачи! Мы можем воспользоваться сравнительной простотой и чистотой дарвиновской теории о фундаментальном уровне эволюции, чтобы ввести и проиллюстрировать некоторые из тем, которые в последующих главах будут рассмотрены на более высоких уровнях.
Специалисты в области эволюционной биологии всегда свободно высказывались об адаптации и оптимальности, а также, скажем, о возрастании сложности, и как авторы, так и критики подобных высказываний признавали, что они в лучшем случае серьезно упрощают картину. В мире молекулярной эволюции в таких оправданиях нет нужды. Когда Эйген рассуждает об оптимальности, он располагает четким определением того, о чем ведет речь, а также результатами экспериментальных измерений, чтобы подтвердить сказанное и не отступить от истины. Его адаптивные ландшафты и мерила успеха не субъективны и не вводятся ad hoc. Существует несколько взаимообусловленных и объективных способов измерения молекулярной сложности, и когда Эйген использует слово «алгоритм», это вовсе не поэтическая вольность. Представляя себе, например, корректирующий энзим, двигающийся вдоль пары спиралей ДНК, проверяющий, исправляющий, копирующий, а затем совершающий следующий шаг и повторяющий весь процесс заново, мы вряд ли можем сомневаться, что наблюдаем за работой микроскопического автомата, и самые лучшие модели настолько совпадают с наблюдаемыми фактами, что можно быть вполне уверенными, что нигде не притаились ни волшебные эльфы-помощники, ни небесные крючья. В мире молекул применение дарвиновского мышления является в особенности чистым и неподдельным. В самом деле, если принять эту точку зрения, может показаться чудом, что дарвиновскую теорию, так превосходно описывающую происходящее на молекулярном уровне, вообще можно применить к столь громоздким – галактического масштаба – конгломератам клеток, как птицы, орхидеи и млекопитающие. (Мы не ожидаем от периодической системы химических элементов разъяснения явлений из жизни корпораций или народов – так почему бы нам ждать, что дарвиновская эволюционная теория сработает на явлениях столь сложных, как экосистемы или линии наследования млекопитающих?)
От макроскопической биологии (биологии организмов с обычными размерами – муравьев, слонов или секвой) точности не дождешься. Из-за умопомрачительного количества привходящих осложнений объяснить мутацию и отбор можно обычно лишь косвенным и несовершенным образом. На молекулярном уровне явления мутации и отбора могут быть непосредственно измерены, на них можно повлиять, а период воспроизводства у вирусов так короток, что позволяет изучать масштабные дарвиновские явления. Например, у опасных вирусов есть ужасающая способность мутировать в ходе смертельной схватки с современной медициной, которая поощряет и финансирует множество подобных исследований. (За последнее десятилетие своей истории вирус СПИДа так часто мутировал, что этот период является примером большего генетического разнообразия – измеряемого в числе перестановок кодонов, – чем можно найти во всей истории эволюции приматов!)
Исследования Эйгена и сотен других ученых полезны для каждого из нас. Значит, можно заключить, что эта важная работа является примером триумфа дарвинизма, триумфа редукционизма, механицизма, материализма. Однако одновременно нет ничего более далекого от алчного редукционизма. Перед нами головокружительный каскад, образованный великим множеством уровней, на каждом из которых появляются новые явления и принципы объяснений; мы вновь и вновь убеждаемся в тщетности пылких надежд объяснить «все» на каком-либо одном фундаментальном уровне. Вот так сам Эйген резюмирует то, что показывает его обзор (вы заметите, что он высказывается в духе, который не был бы чужд самому яростному критику редукционизма):
Отбор больше похож на в особенности изощренного демона, действующего на различных этапах, ведущих к появлению жизни, и сейчас, на различных уровнях ее существования. В его распоряжении набор в высшей степени своеобразных уловок. Прежде всего он очень активен: им движет внутренний механизм обратной связи, который с крайней проницательностью ищет наилучший путь к достижению оптимальных характеристик не потому, что у него есть внутреннее стремление к какой-либо предопределенной цели, но просто в силу присущей ему нелинейной структуры, которая создает видимость целенаправленности256.
3. Функция и спецификация
В мире макромолекул форма – это судьба. Одномерная последовательность аминокислот (или кодирующих их нуклеотидных кодонов) определяет, какой перед нами белок, но эта последовательность лишь отчасти определяет, каким образом будет сворачиваться одномерная белковая нить. Обычно она принимает лишь одну из множества возможных форм – сворачивается в клубок уникальным образом, почти всегда именно так, как характерно для конкретного типа последовательностей. Эта трехмерная форма – источник ее способностей и каталитических свойств (например, способности формировать различные структуры, блокировать антигены или регулировать развитие). Она представляет собой машину, действия которой непосредственно определяются формой ее частей. Функционально общая трехмерная форма гораздо важнее, чем определяющая ее одномерная последовательность. Например, важный белок лизоцим представляет собой характерной формы молекулярный механизм, производимый во множестве разных версий (в природе было обнаружено больше сотни различных последовательностей аминокислот, складывающихся в такую функциональную форму), и, разумеется, различия в этих последовательностях аминокислот можно использовать как «филологические» подсказки, позволяющие воссоздать эволюционную историю выработки и использования лизоцима.
И вот перед нами встает загадка, которую первым заметил Уолтер Эльзассер257, а вполне убедительно решил Жак Моно258. Если рассматривать проблему очень абстрактно, то тот факт, что одномерный код может «определять» трехмерную структуру, указывает на появление новой информации. В самом деле, добавлена значимость. Отдельные аминокислоты значимы (ибо увеличивают функциональное совершенство белка) не только в силу их места в одномерной последовательности, образующей нить, но и в силу их положения в трехмерном пространстве после сворачивания нити.
Таким образом, существует видимое противоречие между утверждением, что геном «полностью определяет» функцию белка, и тем фактом, что эта функция связана с трехмерной структурой, информационное содержимое которой богаче, чем непосредственный вклад генома в структуру259.
Как отмечает Кюпперс260, решение Моно прямолинейно: «Представляющаяся не поддающейся упрощению или избыточной информация содержится в специфических условиях среды, в которой находится белок, и лишь вместе с ними генетическая информация может недвусмысленно определить структуру и тем самым функцию молекулы белка». Моно пишет об этом так:
…из всех возможных структур воплощается лишь одна. Поэтому исходные условия входят в список фрагментов информации, которая в конечном счете будет заключена в… структуре. Не обуславливая ее, они участвуют в создании уникальной формы, элиминируя все альтернативные структуры и таким образом предлагая – или, скорее, навязывая – определенную интерпретацию потенциально двусмысленного сообщения261.
Что это значит? Это значит – и неудивительно, – что язык ДНК и его «читатели» должны были эволюционировать совместно; ни то ни другое не могло произойти по отдельности. Заявление деконструктивистов, что читатель привносит что-то в текст, применимо к ДНК точно так же, как и к поэзии; то, что привносит читатель, можно более общим и абстрактным образом назвать информацией, и лишь комбинации информации, заключающейся в коде и считывающей код среде, достаточно для создания организма262. Как отмечалось в пятой главе, некоторые критики ухватились за этот факт, словно он был каким-то опровержением «геноцентризма», учения, согласно которому ДНК – единственное хранилище информации о наследственности, однако эта идея всегда была лишь удобным упрощением. Хотя библиотеки обычно считаются хранилищами информации, несомненно, сберегать и хранить информацию могут лишь библиотеки вместе с читателями. Поскольку среди стоящих на их полках томов библиотеки не хранят – по крайней мере, не хранили до сих пор – информацию, потребную для создания новых читателей, их способность (эффективно) хранить информацию зависела от существования другой системы хранения информации – генетической системы человека, основным носителем которой является ДНК. Когда мы применяем к самой ДНК то же рассуждение, то видим, что и она нуждается в постоянном притоке «читателей», существование которых она сама определяет не полностью. Откуда берется остальная информация для создания этих читателей? Короткий ответ: из непрерывности окружающей среды – благодаря неизменному наличию в ней необходимого сырья (и полусобранных «конструкций»), а также условиям, в которых возможно их использование. Каждый раз, когда вы заботитесь о том, чтобы губка, которой вы моете посуду, как следует высохла между использованиями, вы нарушаете непрерывность состояния окружающей среды (например, высокую влажность), являющуюся частью информационного фона, на который рассчитывает ДНК обитающих в губке бактерий, которых вы хотите погубить.
Здесь перед нами особый случай очень общего правила: любая функционирующая структура несет имплицитную информацию о среде, в которой функция «осуществляется». Крылья чайки являются величественным воплощением принципов аэродинамики, а потому они также предполагают существование организма, крылья которого столь превосходно приспособлены для полета в среде, чья плотность и вязкость соответствуют атмосфере приблизительно в тысяче метров над поверхностью Земли. Вспомним приведенный в пятой главе пример с пересылкой партитуры Пятой симфонии Бетховена «марсианам». Предположим, мы тщательно законсервировали тело чайки и отправили его в космос (не приложив никаких объяснений), рассчитывая, что его обнаружат те же марсиане. Если они сделают фундаментальное предположение, что крылья функциональны и что их функция – полет (что для них может оказаться не столь очевидным, как думаем мы, наблюдавшие за летящей чайкой), это предположение может помочь им «считать» имплицитную информацию о среде, для которой эти крылья были столь удачно спроектированы. Предположим, затем они зададутся вопросом, как могло случиться так, что конструкция крыльев подразумевает всю эту аэродинамическую теорию, или, иными словами, как получилось, что вся эта информация заложена в крыльях? Ответ должен быть таким: в результате взаимодействия между предками чайки и окружающей средой263.
Тот же принцип можно применить к наиболее фундаментальному уровню, на котором функция – это спецификация, то есть функция, от которой зависят все другие функции. Когда мы вслед за Моно спрашиваем, как закрепляется трехмерная форма белков, учитывая, что содержащейся в геноме информации для этого, по-видимому, недостаточно, то видим, что объяснить это может лишь удаление нефункционального (или менее функционального). Поэтому приобретение молекулой определенной формы предполагает смесь, с одной стороны, исторической случайности, а с другой – «открытие» важных истин.
С самого начала процесс проектирования молекулярных «машин» характеризуется двумя особенностями, знакомыми и инженерам. В своих размышлениях о структуре кода ДНК Эйген приводит хороший пример. «Можно спросить, почему Природа использовала четыре символа, если она с тем же успехом могла бы обойтись двумя»264. В самом деле, почему? Заметим, как естественен и неизбежен здесь вопрос «почему?», а также отметим, что он требует «инженерного» ответа. Ответить на это можно либо то, что причин не было – лишь чистая и простая историческая случайность, либо, что причина есть: существовало или существует условие, из‐за которого при имеющихся условиях четыре элемента хорошо или наилучшим образом подходят для создания системы кодирования265.
Все самые существенные особенности молекулярного дизайна можно рассматривать с инженерной точки зрения. С одной стороны, возьмем тот факт, что формы макромолекул делятся на две основные категории: симметричные и хиральные (которые могут быть закручены влево или вправо). Существует причина, почему столь многие из них симметричны:
При симметричном устройстве все элементы имеют преимущество при отборе, тогда как при асимметричном преимущество возникает лишь у тех элементов, в которых происходит мутация. Именно поэтому в биологии так много симметричных структур – «потому, что они способны наиболее эффективно воспользоваться своим преимуществом и, следовательно – a posteriori, – выиграть в гонке естественного отбора; однако это происходит не потому, что симметрия a priori является обязательным условием осуществления функциональной цели»266.
Но тогда что делать с асимметричными или хиральными формами? Существует ли причина, по которой они должны быть закручены, скажем, влево, а не вправо? Вероятнее всего нет, но: «Даже если не существует априорного физического объяснения такого решения, даже если это всего лишь краткая флуктуация, на мгновение дающая преимущество одной из двух равновероятных возможностей, самоподтверждающая природа отбора превратит случайное решение в существенное и постоянное нарушение симметрии. Причина здесь будет чисто „исторической“»267.
Таким образом, общая хиральность органических молекул (в нашей части вселенной) могла быть еще одним феноменом QWERTY, или тем, что Крик назвал «замороженной случайностью»268. Но даже в случае такого феномена QWERTY, если условия подходящие, а возможности, а значит и давление, достаточно ярко выражены, все может перемениться и будет установлен новый стандарт. Вероятно, именно это и произошло, когда язык ДНК заменил язык РНК в качестве lingua franca кодирования сложных организмов. Причины, по которым ему было отдано предпочтение, ясны: поскольку ДНК двуспиральна, этот язык допускает существование системы энзимов, которые могут исправлять ошибки копирования в одной спирали, сверившись с ее товаркой. Благодаря этому возможно создание более длинных и сложных геномов269.
Заметим, что это рассуждение не приводит к выводу, будто двуспиральная ДНК должна была появиться, ибо у Матери-Природы не было никаких намерений создавать многоклеточную жизнь. Ясно лишь, что если начала развиваться двуспиральная ДНК, то появляются и связанные с нею новые возможности. Поэтому для тех образцов в пространстве всех возможных форм жизни, которые этими возможностями пользуются, она становится необходимой, и если эти формы жизни преобладают над теми, что открывшимися возможностями не пользуются, то этот raison d’être языка ДНК находит ретроспективное подтверждение. Эволюция всегда обнаруживает причины именно так – путем ретроспективного подтверждения.
4. Первородный грех и рождение смысла
Дорога к мудрости? – Та истина не нова.
Запомни, чтоб не слыть невежей:
Ошибка
и ошибка
и ошибка снова
но реже
и реже
и реже.
Решение проблемы жизни видится в исчезновении проблемы.
Давным-давно в мире не было ни разума, ни смысла, ни ошибок, ни функций, ни причин, ни жизни. Ныне все эти удивительные вещи существуют. Должен быть способ рассказать историю их появления, и такая история должна крошечными шажками продвигаться от элементов, совершенно лишенных волшебных свойств, к элементам, очевидным образом ими обладающим. На этом пути должны обнаружиться перешейки – ненадежные, или противоречивые, или попросту не поддающиеся классификации посредники. Все эти удивительные свойства должны были возникнуть постепенно, поэтапно, и даже ретроспективно этапы эти едва заметны.
Вспомним, что в предыдущей главе существование либо Первого Живого Организма, либо бесконечной вереницы Живых Организмов казалось нам очевидным и, может быть, даже логически истинным. Однако эта дихотомия, разумеется, является ложной, и стандартное дарвинистское решение, с которым мы будем сталкиваться снова и снова, было следующим: существовала конечная вереница, в которой искомое волшебное свойство (в данном случае – жизнь) приобреталось в ходе крошечных – возможно, даже незаметных – поправок или прибавлений.
Вот самый общий набросок программы дарвиновского объяснения. Переход от древности, когда не было никакого x, ко времени более позднему, когда x в избытке, осуществляется конечной последовательностью шагов, когда убежденность, будто «все еще нет, ну практически нет, никакого x», постепенно сходит на нет; ряд таких «спорных» шагов в конечном счете подводит нас к этапам, на которых становится вполне очевидно, что «разумеется, x – и много x – наличествует». Мы нигде не проводим никаких границ.
Заметьте, что происходит в частном случае возникновения жизни, если мы пытаемся границу провести. Разверзается трясина истин – без сомнения, по большей части неизвестных нам в подробностях, – любую из которых можно, «в принципе», отождествить, если мы пожелаем, с истиной, подтверждающей существование Адама Протобактериального. Мы можем как нам будет угодно уточнять определение Первого Живого Организма, но, забравшись в свою машину времени, чтобы вернуться в прошлое и стать свидетелями этого момента, обнаружим, что Адам Протобактериальный, как бы мы его ни определяли, скорее всего, столь же непримечателен, как Митохондриальная Ева. Логика подсказывает, что, вероятно, имело место множество фальстартов, которые ничем интересным не отличались от того, с которого началась серия выигрышей. Титул Адама опять-таки присваивается ретроспективно, и будет фундаментальной мыслительной ошибкой спрашивать, в силу какого существенного отличия он положил начало существованию жизни. Нет необходимости в различиях между Адамом и Бадамом, его абсолютной – атом к атому – копией, которой просто не посчастливилось положить начало чему-нибудь примечательному. Для теории Дарвина это – не проблема, а причина ее убедительности. Как пишет об этом Кюпперс: «То, что мы очевидно не способны дать внятное определение феномену „жизнь“, свидетельствует не против, а в пользу возможности совершенно физического объяснения феноменов жизни»272.
В точности с тем же необязательным затруднением сталкивается любой, кто, отчаявшись дать определение чему-то столь сложному, как жизнь, решает определить кажущееся более простым понятие функции или телеологии. В какой именно момент возникает функция? Были ли функции у самых первых нуклеотидов или они располагали лишь каузальными силами? Проявляли ли кристаллы глины Кэрнса-Смита подлинные телеологические свойства или лишь действовали, «как если бы их проявляли»? Есть ли у планеров в мире игры «Жизнь» функция передвижения или они просто движутся? Не важно, как вы обоснуете ответ; интригующий мир функционирующих механизмов должен начаться с механизмов, которые «переступили черту» и, сколь бы отдаленным ни было ваше место в очереди, у «избранных» будут существовать, вероятно, лишь несущественно отличающиеся от них предшественники273.
Ничто достаточно сложное, чтобы возбудить подлинный интерес, не может обладать сущностью274. Дарвин распознал в этом антиэссенциалистском тезисе подлинно революционное эпистемологическое или метафизическое дополнение к своей науке; не стоит удивляться, что людям так нелегко его проглотить. С тех самых пор, как Сократ научил Платона (и всех нас) правилам игры в поиск необходимых и достаточных оснований, «определение терминов» представляется подобающим подготовительным этапом ко всякому серьезному исследованию, и это отправляет нас в бесконечное странствие в поисках сущностей275. Мы хотим установить границы; нам часто нужно устанавливать границы – именно так мы можем своевременно положить конец бесплодным изысканиям (или вовсе их избежать). Наши системы восприятия информации даже генетически запрограммированы на то, чтобы распределять отдельные объекты, претендующие на то, чтобы быть нами воспринятыми, по тем или иным категориям276, – удачное решение, но не вынужденный ход. Дарвин показывает, что эволюции безразлично то, что важно для нас; в реальном мире могут прекрасно существовать возникающие со временем фактические различия, между которыми зияют обширные пустоты.
Сейчас мы лишь бегло взглянули на особо важный пример этой характерно дарвиновской объяснительной программы, и нужно задержаться, чтобы закрепить эффект. Рассматривая процесс сквозь призму молекулярной биологии, мы станем свидетелями появления способности к действиям у первых макромолекул, достаточно сложных, чтобы «нечто делать». Это – не полноценная способность к действиям, не подлинно интенциональное поведение с очевидными причинами, обдуманное, взвешенное, основанное на сознательно принятом решении; однако это – единственная почва, в которой могут прорасти семена интенционального действия. В обнаруживаемой нами на этом уровне квазиспособности к действию есть нечто чуждое и отталкивающее – вся эта целенаправленная возня и суматоха – а дома-то никого и нет! Молекулярные механизмы выделывают свои поразительные – и, очевидно, превосходно задуманные, – трюки, и столь же очевидно, что они понятия не имеют о том, что делают. Рассмотрим описание деятельности РНК-содержащего фага, реплицирующегося вируса:
Прежде всего вирус нуждается в материале, в который он мог бы упаковать, и тем самым сохранить, свою генетическую информацию. Во-вторых, нужен способ ввести свою информацию в клетки «хозяина». В-третьих, потребен механизм воспроизведения именно информации вируса в условиях значительного преобладания РНК клеток «хозяина». Наконец, приходится позаботиться о распространении своей информации – процессе, обычно приводящем к разрушению хозяйской клетки… Вирус даже понуждает клетку к репликации; его вклад ограничивается единственным фактором белка, специально приспособленным к РНК вируса. Этот энзим активизируется лишь после демонстрации «пароля» РНК вируса: тогда он весьма эффективно воспроизводит эту РНК, игнорируя при этом гораздо более значительное количество молекул РНК клеток «хозяина». Следовательно, вскоре клетка оказывается переполнена РНК вируса, упакованной в белок оболочки вируса (который также синтезируется в больших количествах). В конце концов клетка взрывается, и на свободе оказывается множество новых частиц вируса. Все это – автоматически осуществляемая программа, воспроизводящаяся каждый раз в мельчайших подробностях277.
Нравится вам это или нет, в подобных явлениях – самая суть убедительности дарвиновской идеи. Безличная, нерассуждающая, действующая автоматически и лишенная сознания крошечная деталь молекулярного механизма – базовый элемент любой способности к действиям, а потому и смысла, и сознания, и Вселенной.
С самого начала тот, кто нечто делает, рискует поступить неверно, совершить ошибку. Наш лозунг мог бы звучать так: не ошибается тот, кто не действует. Первая из когда-либо совершенных ошибок была «опечаткой», допущенной при копировании погрешностью, позднее открывшей возможность для создания новой микросреды (или адаптивного ландшафта) с новыми критериями, позволяющими отличить правильное от неправильного, хорошее от дурного. Такая «опечатка» названа здесь ошибкой лишь потому, что есть связанные с ней риски: в худшем случае – прерывание линии воспроизводства или снижение способности к репликации. Все это – материальные последствия, различия, существующие вне зависимости от того, наблюдаем ли мы за ними и размышляем ли о них; однако они все меняют. До этого момента не было возможности совершить ошибку. Что бы ни происходило, нельзя было сказать, что то, что происходит, правильно либо неправильно. До этого момента не было надежного, обладающего предсказательной силой способа занять позицию, с которой можно было бы указать на ошибки, а после любая ошибка, совершенная кем-либо или чем-либо, зависит от этого изначального процесса совершения ошибки. В действительности присутствует существенное давление отбора, побуждающее к максимально возможной точности процесса копирования генов и к минимизации вероятности ошибки. К счастью, абсолютное совершенство здесь невозможно – ведь будь оно достижимо, эволюция бы застопорилась. Это – Первородный грех в приемлемом с точки зрения науки обличье. Подобно своей библейской версии, он должен объяснять нечто: возникновение нового уровня явлений с особыми характеристиками (в одном случае умников, в другом – грешников). В отличие от библейской версии, это объяснение имеет смысл – оно не выдает себя за мистическую истину, которую надо принять на веру, а его следствия поддаются проверке.
Заметьте, что первым результатом занятия позиции, с которой можно указать на ошибку, является прояснение понятия вида. При рассмотрении всех существующих текстов геномов, получившихся в ходе постоянного копирования, копирования и копирования (со случайными мутациями), мы не найдем ничего, что по сути своей было бы для чего-либо образцом. То есть, хотя мы и можем указать на мутацию, просто сравнив последовательность, существовавшую до определенного момента, с той, которая появилась после него, не существует способа сказать, которую из неисправленных опечаток более продуктивно было бы рассматривать как редакторскую правку278. К большинству мутаций инженер отнесся бы с безразличием: различия, к которым они приводят, не оказывают существенного влияния на жизнеспособность организмов; но по мере того как отбор взимает свою дань, более удачные версии начинают группироваться. Лишь в сопоставлении с «диким типом» (по сути дела, гравитационным центром такой группировки) можно назвать конкретный вариант ошибочным, и даже в этом случае остается вероятность – на практике небольшая, но в принципе встречающаяся повсеместно, – что то, что с точки зрения одного дикого типа выглядит ошибкой, с позиции другого типа, находящегося в состоянии становления, окажется блестящим усовершенствованием. И по мере того как складывается новый дикий тип – средоточие группы или вершина адаптивного ландшафта, – давление отбора, приводящее к исправлению ошибок, может сместиться в любую соседнюю область Пространства Замысла. Как только конкретная семья сходных текстов больше не подвергается «исправлению» в соответствии с размывающейся или устаревшей нормой, ей можно двигаться в сторону притягательной области резервуара нормы новой279. Таким образом, репродуктивная изоляция одновременно оказывается и причиной, и результатом такого устройства пространства фенотипов. Всякий раз, когда существуют соперничающие режимы исправления ошибок, один из них окажется победителем, а потому перешеек между соперниками, скорее всего, будет размываться и между населенными зонами Пространства Замысла возникнут пустоты. И потому нормы экспрессии гена являются фундаментом видообразования, подобно тому как нормы произношения и словоупотребления способствуют формированию языковых сообществ (важный с теоретической точки зрения тезис, сформулированный Куайном в работе 1960 года в ходе обсуждения понятия ошибки и возникновения языковых норм).
Наблюдая с тех же позиций молекулярной биологии, мы видим появление смысла в результате возникновения «семантики» последовательностей нуклеотидов, которые поначалу являются всего лишь синтаксическими объектами. Это – важнейший шаг дарвиновского наступления на локковские представления о космосе, в котором первичен Разум. Обычно философы вполне обоснованно соглашаются, что смысл и разум никак невозможно разделить, что не могло быть смысла там, где не было разума, или разума там, где не было смысла. У философов есть технический термин для такого рода смысла – интенциональность; это «направленность», позволяющая соотнести одно с другим – имя с его носителем, сигнал тревоги – с опасностью, из‐за которой он сработал, слово с его референтом, мысль – с ее объектом280. Лишь некоторые из существующих во Вселенной вещей проявляют интенциональность. Может существовать книга или картина о горе, но сама гора ни о чем нам не сообщает. Может существовать карта Парижа, указывающий на этот город дорожный знак, сон или песня о Париже, но сам Париж ни к чему не отсылает. Среди философов широко распространено мнение, будто интенциональность является признаком сознательной деятельности. Откуда интенциональность берется? Разумеется, из разума.
Но эта идея, сама по себе прекрасная, порождает загадки и путаницу, когда ее рассматривают как метафизическое начало, а не как факт недавней естественной истории. Аристотель назвал Бога Недвижимым Двигателем, источником всякого движения во Вселенной, а в предложенной Локком версии аристотелизма Бог отождествляется с Разумом; так Недвижимый Двигатель превращается в Неумышленно Мыслящего, источник всякой интенциональности. Локк полагал, что выводит с помощью дедукции то, что, согласно традиции, было очевидным: изначальная интенциональность рождается из Разума Бога; мы – твари Божьи, и получаем свою интенциональность от Него.
Дарвин перевернул эту теорию с ног на голову: интенциональность не нисходит свыше; она поднимается снизу, и ее исток – изначально бессознательные и бесцельные алгоритмические процессы, которые по мере развития постепенно обретают смысл и разумность. И, в точности следуя по маршруту всякого дарвиновского мышления, мы видим, что первоначальный смысл не был смыслом в полном смысле слова; вне всякого сомнения, он не способен проявить все «сущностные» свойства подлинного смысла (что бы вы ни считали таковыми). Это простой квазисмысл, полусемантика. Это – то, что Джон Сёрль с пренебрежением назвал «как бы интенциональностью» в противоположность тому, что он называет «подлинной интенциональностью»281. Но с чего-то же надо начинать, и то, что в первом шаге в нужном направлении едва можно распознать шаг в сторону какого бы то ни было смысла, – вполне ожидаемо.
К интенциональности ведут два пути. Дарвиновский путь – диахронический, или исторический; он предполагает постепенное, на протяжении миллиардов лет, развитие ряда свойств Замысла (функциональности и целесообразности), способных поддерживать интенциональную интерпретацию действий организмов («поступков» «деятелей»). Прежде чем интенциональность достигнет расцвета, она должна пережить стадию неловкой, уродливой, неоперившейся псевдоинтенциональности. Синхронический путь – это путь искусственного интеллекта: в организме с подлинной интенциональностью – таком, как ваш, – прямо сейчас существует множество частей, и некоторые из них проявляют своего рода полуинтенциональность или просто как бы интенциональность или псевдоинтенциональность – как вам больше нравится, – и ваша собственная подлинная, полноценная интенциональность, по сути дела, является всего лишь результатом (без каких-либо дополнительных чудесных ингредиентов) деятельности всех полуразумных и бессознательных элементов, из которых вы состоите282. Сознание именно это собой и представляет: не волшебный механизм, а огромное, «сырое», конструирующее само себя объединение более мелких механизмов, у каждого из которых – своя история проектирования и каждый из которых играет свою собственную роль в «экономике души». (Платон, как обычно, был прав, разглядев глубокую аналогию между государством и личностью – но, конечно, его представление о том, что бы это могло значить, было слишком упрощенным.)
Синхронический и диахронический пути к интенциональности очень схожи. Можно сгустить краски, спародировав старинные антидарвиновские настроения: рассуждения про обезьяньих предков. Хотите ли вы, чтобы ваша дочь вышла замуж за робота? Что ж, если Дарвин прав, то ваша собственная прапра… прабабушка была роботом! Точнее, макросом. Это неизбежно следует из сказанного в предыдущих главах. Вы не только произошли от макроса – вы из них состоите. Ваши молекулы гемоглобина, антитела, нейроны, механизм вашего вестибоокулярного рефлекса – на любом уровне анализа мы обнаруживаем устройства, бездумно выполняющие удивительные, превосходно продуманные действия. Возможно, мы перестали вздрагивать при виде научной картины мира, на которой вирусы и бактерии деловито и бессознательно ведут свою подрывную деятельность – крошечные жуткие автоматы, занятые своим зловещим делом. Но не следует думать, будто нам удастся утешиться, представляя их себе инопланетными захватчиками, столь непохожими на более привычные ткани, из которых состоим мы. Мы сделаны из тех же механизмов, что вторгаются в наши тела, – никакие нимбы или élan vital не отличают ваши антитела от антигенов, с которыми они борются; просто получилось так, что они состоят в вашей команде и сражаются за вас.
Можно ли, собрав достаточное количество этих безмозглых гомункулов, склепать из них настоящего человека, наделенного сознанием? Дарвинист скажет, что другого способа создать человека просто нет. К слову, из того факта, что вы являетесь потомком роботов, вовсе не следует, что вы сами – робот. В конце концов, вы также прямой потомок некой рыбы, но не рыба; вы – прямой потомок некоторых бактерий, но не бактерия. Но вы состоите из роботов – или собрания триллионов макромолекулярных механизмов, очень напоминающих роботов (если, конечно, дуалисты и виталисты ошибаются, и в вас нет какого-то дополнительного, секретного ингредиента). Все эти механизмы в конечном счете происходят от первого макроса. Так что нечто, сделанное из роботов, может проявлять подлинное сознание или подлинную интенциональность, поскольку уж вы-то точно ее проявляете.
Так что не стоит удивляться, что и дарвинизм, и искусственный интеллект встречают такое сильное сопротивление. Вместе они наносят сокрушительный удар по последнему пристанищу, куда люди бежали перед лицом Коперниканского поворота: разуму как святая святых, куда нет хода науке283. Дорога от молекул к сознанию длинна и извилиста, и, бредя по ней, можно увидеть немало занимательного (в следующих главах мы остановимся полюбоваться некоторыми особо любопытными сценками), но теперь настало время подробнее, чем обычно, поговорить о дарвиновских истоках искусственного интеллекта.
5. Компьютер, который научился играть в шашки
Алан Тьюринг и Джон фон Нейман – величайшие ученые XX века. Если кого-то и можно назвать изобретателями компьютера, то это они, и плод их трудов стал для всех одновременно и триумфом инженерного искусства, и интеллектуальным орудием, позволяющим исследовать самые абстрактные области фундаментальной науки. Оба эти мыслителя одновременно были и великолепными теоретиками, и талантливыми практиками, представляя собой, таким образом, образец интеллектуального стиля, со времен Второй мировой войны играющего в науке все более важную роль. И Тьюринг, и фон Нейман не только стали создателями компьютера, но и внесли фундаментальный вклад в развитие теоретической биологии. Как мы уже отмечали, блестящий ум фон Неймана решил абстрактную проблему самовоспроизводства, а Тьюринг написал новаторскую статью о наиболее фундаментальных теоретических проблемах эмбриологии и морфогенеза284: как сложная топология (форма) организма может возникнуть из простой топологии одной-единственной оплодотворенной клетки, из которой этот организм вырастает? Как знает любой старшеклассник, процесс начинается с момента довольно симметричного деления. (Как сказал Франсуа Жакоб, каждая клетка мечтает стать парой клеток.) Две клетки превращаются в четыре клетки, четыре – в восемь, а восемь – в шестнадцать; как в таком случае появляются сердце и печень, ноги и мозг?285 Тьюринг видел, что существует преемственность между подобными возникающими на молекулярном уровне проблемами и проблемой того, как поэт сочиняет сонет. И с первых дней существования компьютеров те, кто видел то же, что и Тьюринг, стремились использовать его удивительную машину для исследования загадок мышления286. В 1950 году Тьюринг опубликовал свой пророческий очерк «Вычислительная техника и разум» в философском журнале Mind: несомненно, эта статья входит в список наиболее часто цитируемых публикаций за всю историю этого журнала. Когда он ее писал, программ Искусственного интеллекта не существовало – на деле в мире было всего два действующих компьютера, – но уже через несколько лет круглосуточно работающих машин оказалось достаточно, и Артур Сэмюэл, научный сотрудник IBM, смог использовать свободные от иных вычислений ночные часы машинного времени одной из первых гигантских ЭВМ для работы программы, которая имеет все шансы получить задним числом титул ИИ-Адама. Программа Сэмюэла играла в шашки; она все лучше и лучше играла сама с собой в предрассветные часы, перестраивая себя, отбрасывая более ранние версии, не слишком хорошо себя показавшие в ходе еженощных соревнований, и испытывая новые, бессознательно генерируемые мутации. В конечном счете она начала играть куда лучше самого Сэмюэла, став одним из первых очевидных доводов против несколько истерического мифа, будто «на самом деле все действия компьютера задаются программистом». Исходя из сказанного выше, можно видеть, что эта знакомая, но ошибочная идея – не что иное, как вариант предположения Локка, будто лишь Разум способен к созданию Замысла, использование очевидным образом ниспровергнутого Дарвином ex nihilo nihil fit. Более того, программа Сэмюэла превзошла своего создателя посредством поразительно классического процесса дарвиновской эволюции.
Таким образом, легендарная программа Сэмюэла является прародителем не только разумного вида, ИИ, но также и его наиболее современной боковой ветви, ИЖ, Искусственной жизни. Хотя эта программа и легендарна, сегодня лишь немногие знакомы с примечательными подробностями ее появления, многие из которых заслуживают широкой известности287. Первая программа игры в шашки была написана Сэмюэлем в 1952 году для IBM 701, но способная к обучению версия появилась лишь в 1955‐м и работала на IBM 704; более поздняя версия была написана для IBM 7090. Сэмюэл нашел изящный способ закодировать любое возможное положение фишек в шашках с помощью четырех тридцатишестибитных «слов», а любой ход – посредством простого арифметического действия с этими словами. (В сравнении с современными чрезмерно расточительными компьютерными программами объемом в мегабайты, простейшая программа Сэмюэла была микроскопической – подлинно «низкотехнологичным» геномом, состоящим менее чем из шести тысяч строк кода – однако в то время ему приходилось писать машинным кодом, ибо дни языков программирования еще не настали.) Решив проблему перевода процесса простой игры в шашки в «понятный» компьютеру вид, он встал перед поистине трудной задачей: как сделать так, чтобы компьютерная программа оценивала ходы и при каждом удобном случае могла выбрать наилучший (или, по крайней мере, один из лучших)?
Как работала бы эффективная оценочная функция? У некоторых простейших игр наподобие крестиков-ноликов есть фактически осуществимые алгоритмические решения. Один из игроков обязательно победит или сыграет вничью, и наилучшую стратегию можно просчитать за обозримый период времени. Шашки – совсем другая игра. Сэмюэл указывал, что в пространстве возможных партий в шашки порядка 1040 точек выбора, «и если принимать три решения в миллимикросекунду, все равно потребуется 1021 веков, чтобы все их рассмотреть»288. Хотя современные компьютеры в миллионы раз быстрее, чем неуклюжие гиганты времен Сэмюэла, они все еще не способны приблизиться к решению этой задачи путем обстоятельного прямолинейного перебора вариантов. Пространство поиска Чрезвычайно велико, и потому следует применить «эвристический» метод: полуразумные, близорукие демоны должны безжалостно подрезать ветви раскидистого древа возможных ходов, оставив для рискованного, полного случайностей исследования лишь крошечную его часть.
Эвристический поиск – одна из ключевых идей Искусственного интеллекта. Можно даже определить задачу данной исследовательской области как создание и исследование эвристических алгоритмов. Однако в информатике и математике существует и традиция, противопоставляющая эвристические и алгоритмические методы: эвристические методы рискованны и, в отличие от алгоритмов, не гарантируют результатов. Как нам разрешить подобное «противоречие»? Противоречия вовсе нет. Как и все алгоритмы, эвристические алгоритмы – механические процедуры, которые обязательно достигают своей цели, но в их случае цель предполагает поиск, который вовсе не обязательно приведет к результатам! Нет гарантии, что они что-нибудь отыщут, или, по крайней мере, они далеко не обязательно отыщут то, что искали, в отпущенное на это время. Но, подобно хорошо организованным состязаниям в мастерстве, удачные эвристические алгоритмы обычно в обозримое время приводят к весьма интересным, надежным результатам. Дело это рискованное, но в случае хорошего алгоритма шансы весьма высоки. За них можно поручиться головой289. Неспособность осознать тот факт, что алгоритмы могут быть эвристическими процедурами, сбила с толку немало критиков Искусственного интеллекта. В частности, из‐за нее обманулся Роджер Пенроуз, взгляды которого станут темой пятнадцатой главы.
Сэмюэл видел, что Чрезвычайно большое пространство шашечных партий было бы возможно исследовать лишь методом, предполагающим рискованное обрубание ветвей древа поиска. Но как подойти к созданию обрубающих и отбирающих демонов, которые могли бы это сделать? Какие легко программируемые правила прекращения поиска или функции оценки с наибольшей вероятностью позволят вести поиск в правильных направлениях? Сэмюэл искал надежный алгоритмический метод поиска и делал это эмпирически, начав с разработки способов механизации всех очевидных практических правил, какие только приходили ему на ум. В их список, разумеется, входили «семь раз отмерь» и «на ошибках учатся», а следовательно, система должна была обладать памятью для хранения информации о полученном опыте. Прототип довольно успешно развивался за счет «зубрежки»: просто накапливая память о тысячах ситуаций, с которыми он уже сталкивался и о чьих последствиях знал. Но эффективность зубрежки ограничена; когда программа Сэмюэла накопила в ближайшем окружении миллионы слов описаний предшествующего опыта и начала испытывать проблемы с упорядочением и поиском информации, эффективность стратегии резко снизилась. Когда требуется большая эффективность или универсальность, приходится прибегать к иной конструкторской стратегии: обобщению.
Вместо того чтобы пытаться самостоятельно набрести на нужную процедуру, Сэмюэл попытался сделать так, чтобы ее отыскал компьютер. Он хотел, чтобы компьютер сам разработал для себя оценочную функцию – математическую формулу (многочлен), присваивающую положительное или отрицательное число каждому оцениваемому ходу, так чтобы в целом соблюдалось правило: чем выше число, тем лучше ход. Многочлен должен был состоять из многих одночленов, каждый из которых бы увеличивал или уменьшал общую сумму, умноженных на тот или другой коэффициент и учитывающих разные другие обстоятельства, но Сэмюэл понятия не имел, какого рода сочетание элементов будет действенным. Он составил примерно тридцать восемь фрагментов программы – «слагаемых» – и поместил их в «библиотеку». Некоторые из слагаемых были интуитивно значимыми (например, те, что присуждали очки за увеличение подвижности или потенциально «съеденные» шашки противника), но другие были взяты более-менее наобум (например, ДАМБА: «параметру засчитывается 1 очко за каждую линию из неподвижных шашек, занимающих три соседние клетки по диагонали»). В каждый момент времени шестнадцать слагаемых сочетались, образуя рабочий геном активного многочлена, тогда как прочие оставались в библиотеке. После множества вдохновенных догадок и еще более вдохновенной наладки и настройки Сэмюэл разработал правила, позволяющие исключать участников из состязания, и понял, как сделать так, чтобы котел бурлил, а поиск методом проб и ошибок с высокой вероятностью приводил к составлению удачных комбинаций слагаемых и коэффициентов (и такие комбинации распознавались). Программа была разделена на Альфу (быстро изменяющуюся новаторскую часть) и Бету (ее консервативную соперницу, воспроизводящую стратегию, приведшую к победе в последней игре). «После каждого хода Альфа обобщает свой опыт, изменяя коэффициенты в своем оценочном многочлене и заменяя слагаемые, оказавшиеся несущественными, новыми параметрами, взятыми из листа ожидания»290.
Сначала было принято решение произвольно отбирать 16 слагаемых, причем все они начинали с одинаковым счетом… во время [первых раундов] было отброшено и заменено в целом 29 разных слагаемых – большинство из них в двух разных ситуациях… Качество игры было очень низким. В ходе семи следующих игр было проведено по меньшей мере восемь замен в верхней части списка – они касались пяти различных слагаемых… качество игры постепенно улучшалось, но машина все еще играла довольно плохо… Некоторые достаточно умелые любители, игравшие с машиной в этот период [после еще семи игр], согласились, что победить ее «нелегко, но возможно»291.
Сэмюэл отмечал, что, хотя на этой ранней стадии обучение шло удивительно быстро, процесс был «довольно хаотичным и не слишком устойчивым»292. Он осознавал, что исследуемое пространство представляло собой неровный адаптивный ландшафт, на котором программа, использовавшая простые методы подъема по склону, была склонна попадать в ловушки, оказываться неустойчивой и зацикливаться – из этих неприятностей ей не удавалось выбраться без одного-двух побудительных толчков разработчика. Он смог распознать «дефекты» своей системы, приводившие к подобной неустойчивости, и устранить их. Финальная версия системы – та, что победила Нили, – представляла собой нечто вроде машины Руба Голдберга, состоящей из зубрежки, костылей293 и результатов самопроектирования, которые и самому Сэмюэлу представлялись весьма загадочными.
Неудивительно, что программа Сэмюэла стала грандиозной сенсацией и очень повлияла на первых идеологов искусственного интеллекта, но энтузиазм по поводу таких самообучающихся алгоритмов вскоре сошел на нет. Чем чаще люди пытались использовать эти методы для решения более сложных задач – например, для игры в шахматы, не говоря уже о практических, не имеющих отношения к играм проблемах, – тем чаще казалось, что своим успехом дарвиновская обучающаяся программа Сэмюэла была обязана скорее сравнительной простоте игры в шашки, чем могуществу лежащей в ее основе способности к обучению. Было ли это концом дарвиновского искусственного интеллекта? Разумеется, нет. Ему лишь пришлось на некоторое время – пока компьютеры и ученые-компьютерщики не смогут продвинуться к более высоким уровням сложности – впасть в спячку.
Сегодня потомки программы Сэмюэла размножаются с такой быстротой, что за последние год-два появилось как минимум три новых журнала для обсуждения связанных с ними проблем: Evolutionary Computation, Artificial Life и Adaptive Behavior. Первый из них освещает преимущественно традиционные вопросы инженерного искусства: использование моделируемой эволюции как метода расширения практических возможностей проектирования для программистов и инженеров по программному обеспечению. Разработанные Джоном Холландом (который вместе с Артом Сэмюэлом работал в IBM над программой для игры в шашки) «генетические алгоритмы» продемонстрировали свою эффективность в прагматичном мире производства программного обеспечения и образовали класс разновидностей алгоритмов. Другие два журнала посвящены исследованиям более биологического характера, где симуляция эволюционных процессов позволяет нам, по сути дела, впервые в истории, изучить процесс самой биологической проектно-конструкторской деятельности, манипулируя им – или, скорее, его крупномасштабными моделями. Как сказал Холланд, программы Искусственной жизни и в самом деле позволяют нам «отмотать назад пленку истории» и раз за разом, в многочисленных вариантах, проигрывать ее заново.
6. Герменевтика артефакта, или Обратное конструирование
Стратегия интерпретации организмов как артефактов во многом похожа на стратегию, известную инженерам как обратное конструирование294. Когда инженеры компании «Рейтеон» хотят сделать электронный прибор, который мог бы составить конкуренцию прибору «Дженерал электрик», они покупают несколько приборов «Дженерал электрик» и начинают их изучать: это и есть обратное конструирование. Приборы используют, тестируют, просвечивают рентгеном, разбирают и подвергают каждую деталь интерпретативному анализу: почему инженеры «Дженерал электрик» сделали эти провода такими тяжелыми? Зачем здесь дополнительные регистры запоминающего устройства? Добавили ли они второй слой изоляции, и если да – то зачем так заморачиваться? Заметьте, предполагается, что на все эти «зачем» и «почему» есть ответ. Все обоснованно; в «Дженерал электрик» ничего зря не делают.
Конечно же, если занятые обратным конструированием инженеры достаточно мудры и достаточно глубоко познали самих себя, им ясно, что предположение, будто разработчики «Дженерал электрик» всегда по умолчанию будут принимать наилучшее решение, слишком сильно: иногда в инженерных проектах появляются глупые и бессмысленные элементы, иногда конструкторы забывают убрать элементы, больше не играющие существенной роли, а иногда не замечают простые способы решения проблемы, которые потом покажутся очевидными. Тем не менее следует по умолчанию ожидать наилучшего решения; если при обратном конструировании инженеры не будут предполагать наличия у наблюдаемых ими решений разумных причин, нельзя будет даже начать анализировать устройство прибора295.
Дарвиновская революция не отметает идею обратного конструирования, а скорее позволяет ее переформулировать. Вместо того чтобы пытаться догадаться о намерениях Бога, мы пытаемся понять, какие причины (если они вообще есть) побуждают Мать-Природу – то есть процесс эволюции путем естественного отбора – делать что-то определенным образом, а не как-то иначе. Некоторые биологи и философы крайне не любят вести подобные разговоры о мотивах, которыми руководствуется Мать-Природа. Им кажется, что это шаг назад, необоснованная уступка додарвиновским способам мышления, в лучшем случае – предательская метафора. А потому они склонны соглашаться с Томом Бетеллом, современным критиком дарвинизма, когда тот полагает, что такие двойные стандарты кажутся несколько подозрительными296. Я считаю, что она не только совершенно обоснована – она в высшей степени плодотворна и, строго говоря, неизбежна. Как мы уже видели, даже на молекулярном уровне невозможно заниматься биологией, не прибегая к обратному конструированию, а обратное конструирование невозможно, если мы не задаемся вопросом, каковы причины существования того, что мы изучаем. Следует задавать вопросы «почему?» и «зачем?». Дарвин не доказывал, что мы не должны их задавать; он показывал, как на них отвечать297.
Поскольку следующая глава будет посвящена обоснованию этого тезиса посредством демонстрации того, в каких отношениях процесс эволюции путем естественного отбора напоминает хитроумного инженера, важно сначала сказать о двух чертах, делающих этот процесс совершенно непохожим на хитроумного инженера.
Когда мы, люди, проектируем новый механизм, мы обычно начинаем со вполне рабочей версии уже существующего механизма: с более ранней модели, прототипа или уже готового макета. Мы внимательно его изучаем и пробуем внести различные изменения: «Если мы вот так отогнем вверх этот зажим и чуточку сдвинем застежку-молнию, будет еще лучше». Но эволюция работает не так, что особенно очевидно на молекулярном уровне. Конкретная молекула имеет определенную форму и будет разрушена, если ее слишком усердно сгибать или перестраивать. И поэтому для улучшения проекта молекулы эволюции приходится создавать другую молекулу – практически точную копию той, что недостаточно хороша, – а старую списывать со счетов.
Считается, что коней на переправе менять никогда не следует, но эволюция всегда их меняет. У нее нет иного способа что-то исправить – только отбор и выбраковка. А потому в любом эволюционном процессе – и, следовательно, в любом подлинно эволюционном объяснении – всегда можно различить тонкий, но дезориентирующий аромат риска. Я буду называть это явление приманка-и-подмена в честь сомнительного способа привлечения покупателей рекламой, обещающей низкую цену на конкретный товар – когда те заходят в магазин, им пытаются продать что-то похожее, но по другой цене. В отличие от этой практики, эволюционная приманка-и-подмена никого, на самом деле, не обманывает; так просто кажется, поскольку вы не получаете объяснения тому, о чем, по вашему мнению, вы поначалу спрашивали. Тема аккуратно меняется.
Во второй главе мы видели зловещую тень чистейшего случая приманки-и-подмены, когда обсуждали странное пари, что я смогу найти человека, который подряд, без единого поражения, победит в десяти соревнованиях по подбрасыванию монеты. Мне неизвестно заранее, кем окажется этот человек; я просто знаю, что титул будет присужден – должен быть присужден, ибо речь об алгоритмической необходимости, – тому или иному человеку при условии выполнения алгоритма. Если вы не заметили, что это возможно, и приняли мое надувательское пари, то произошло это из‐за вашей привычки к тому, как именно находят людей и строят планы – беря за отправную точку конкретных людей и их виды на будущее. А если победитель турнира думает, что у его выигрыша должно быть объяснение, он ошибается: у того, что он победил, нет никаких причин – есть только весьма веская причина, по которой кто-то победил. Но, будучи человеком, победитель не сомневается в том, что у его победы должна быть причина: «Если ваше „эволюционное объяснение“ не может этого объяснить, вы упускаете что-то важное!» На что дарвинисту надлежит кротко ответить: «Сэр, я понимаю, что вы пришли именно за этим, но не заинтересует ли вас нечто чуть более доступное, чуть менее нескромное, чуть более обоснованное?»
Думали ли вы когда-нибудь о том, как вам повезло родиться на свет? Больше 99% всех когда-либо живших существ умерло, не оставив потомства, но в их число не входит ни один из ваших предков! Задумайтесь, к какой великолепной династии победителей вы принадлежите! (Разумеется, то же верно и в отношении любой морской уточки, любой травинки, даже комнатной мушки.) Но все еще более пугающе. Мы выяснили, не так ли, что эволюция развивается за счет отсева неприспособленных? Из-за недостатков своей конструкции эти неудачники «склонны умирать, не размножившись, что прискорбно, но похвально»298. Это – двигатель дарвиновской эволюции. Однако, если мы, резко сузив поле зрения, оглянемся на ваше собственное генеалогическое древо, то обнаружим множество различных организмов с весьма разнообразными достоинствами и недостатками, но, что примечательно, их недостатки никогда ни одного из них не приводили к безвременной кончине! С этой точки зрения кажется, будто эволюция не может объяснить даже одну-единственную черту, унаследованную вами от предков! Представим, что мы смотрим в прошлое, на расходящиеся в стороны ветви вашего генеалогического древа. Для начала отметим, что в конце концов они перестают расходиться и начинают удваиваться; у вас со всеми вашими современниками множество общих предков, и со многими вашими предками вы связаны несколькими линиями родства. Когда мы окидываем взглядом все древо в целом, то видим, что со временем предки новых поколений обретают усовершенствования, которых не было у представителей поколений предшествующих, но все ключевые события (все события отбора) происходят за сценой; ни один из ваших предков вплоть до бактерий не пал жертвой хищника до того, как произвел потомство, и не проиграл в брачных играх.
Разумеется, эволюция на самом деле объясняет все унаследованные вами от предков черты, но происходит это не путем объяснения того, почему вам посчастливилось их приобрести. Она объясняет, почему сегодняшние победители обладают теми чертами, которые у них есть, но не почему именно эти особи обладают теми чертами, которые у них есть299. Представьте: вы покупаете новую машину и уточняете, что хотите зеленую. В назначенный день вы отправляетесь к продавцу, и вот она – зеленая и новехонькая. Какой вопрос следует задать: «Почему машина зеленая?» или «Почему эта (зеленая) машина тут стоит?» (В следующих главах мы подробнее поговорим о следствиях феномена приманки-и-подмены.)
Второе важное различие между процессами – а значит, и результатами – естественного отбора и инженерного искусства касается того свойства естественного отбора, которое представляется многим людям наиболее парадоксальным: полное отсутствие предвидения. Проектируя нечто (в случае прямого проектирования), инженеры должны позаботиться о широко известной проблеме: непредвиденных побочных эффектах. Когда две (или более) системы, хорошо спроектированные в изоляции, соединяются и образуют суперсистему, это часто приводит к взаимодействиям, которые не только не были изначально запланированы, но и являются откровенно вредными; деятельность одной системы неумышленно наносит ущерб деятельности другой. Единственный прагматичный способ избежать непредвиденных побочных эффектов, поскольку они по самой своей природе скрыты от глаз тех, кто сосредоточен на конструировании лишь одной из систем, – снабжать все подсистемы сравнительно непроницаемыми границами, совпадающими с эпистемическими границами их создателей. Обычно инженеры пытаются изолировать подсистемы друг от друга и настаивают на том, чтобы в общем проекте каждая подсистема выполняла одну-единственную, хорошо определенную функцию.
Набор суперсистем, обладающих такой базовой абстрактной архитектурой, разумеется, обширен и интересен, но он не включает множество систем, спроектированных естественным отбором! Процесс эволюции печально знаменит своей близорукостью. Поскольку он совершенно лишен предвидения, для него ничего не значат непредвиденные и непредсказуемые побочные эффекты; в отличие от инженеров, эволюция продолжает действовать, расточительно создавая множество сравнительно неизолированных проектов, большинство из которых безнадежно несовершенны из‐за губительных побочных эффектов, но некоторые по воле слепого случая избегают этой неприглядной участи. Более того, этот, казалось бы, неэффективный подход к проектированию имеет сокрушительное преимущество, относительно недоступное более эффективным иерархическим методам инженеров: поскольку он лишен предубеждений против непроверенных побочных эффектов, то может воспользоваться единичными преимуществами там, где по счастливой случайности возникают благотворные побочные эффекты. То есть иногда возникают конструкции, в которых при взаимодействии систем получаются результаты, превосходящие заложенные в планах. В частности, в подобных системах появляются элементы, выполняющие много разных функций (но этим дело не ограничивается).
Разумеется, многофункциональные элементы не являются чем-то неслыханным для инженеров, но об их сравнительной редкости можно судить по удовольствию, которое мы склонны испытывать, столкнувшись с одним из них. (Мой любимый пример – портативный принтер Diconix. Этот крошечный принтер работает на довольно больших аккумуляторах, которые надо где-то хранить; они удобно укладываются внутрь бумагоопорного валика.) По размышлении, можно заметить, что такие примеры многофункциональности эпистемически доступны инженерам в различных благоприятных обстоятельствах, но можно также заметить, что в общем и целом подобные решения конструкторских проблем должны быть исключениями из правила строгой изоляции функциональных элементов. В биологии мы сталкиваемся с весьма ясно выраженной анатомической изоляцией функций (почки совершенно отличны от сердца; нервы и кровеносные сосуды являются отдельными системами, пронизывающими тело, и т. д.), и без такой легко заметной изоляции обратное конструирование в области биологии было бы, без сомнения, совершенно невозможно. Но мы также наблюдаем совмещение функций, которое, по всей видимости, имеет место на всех уровнях. Очень, очень нелегко вообразить системы, в которых элементы играют множество пересекающихся ролей в накладывающихся друг на друга подсистемах и к тому же в которых некоторые из наиболее ярких результатов, наблюдаемых при взаимодействии этих элементов, могут быть вовсе не функциями, а всего лишь побочными продуктами осуществления множества функций300.
До недавнего времени биологам, желавшим заняться обратным конструированием, приходилось сосредоточиваться на осмыслении предусматриваемых проектом характеристик «конечных результатов» – организмов. Можно было собрать сотни и тысячи особей, изучить вариации, разъять на части и свободно ими манипулировать. Гораздо сложнее было найти способ узнать о процессах развития или конструирования, посредством которых генотип оказывается «экспрессированным» в полностью сформировавшемся фенотипе. А процессы проектирования, формирующие процессы развития, которые формируют «конечные результаты», были по большей части недоступны для тех видов бесцеремонного наблюдения и манипуляции, благодаря которым процветает качественная наука (или качественное обратное конструирование). Можно просмотреть краткие исторические свидетельства и перемотать их вперед (словно ускоренная съемка роста растений, изменений погоды и пр. – безотказный и наглядный способ выявить закономерность), но невозможно «перемотать пленку» и проиграть варианты исходных условий. Теперь же благодаря компьютерному моделированию стало возможно изучение гипотез касательно процесса проектирования, который всегда был сердцем дарвинизма. Неудивительно, что они оказались более сложными и сами по себе сконструированными более замысловато, чем мы полагали.
Как только процесс исследования, разработки и проектирования становится понятнее, мы замечаем, что и в области биологии нередки случаи близорукости, так часто приводившие в заблуждение тех, кто пытался объяснить значение артефактов человеческой деятельности. Занимаясь герменевтикой артефактов – пытаясь понять замысел, по которому создавались предметы, найденные археологами, или восстановить подлинное значение древних монументов, в тени которых мы выросли, – мы зачастую упускаем из виду, что некоторые из озадачивающих нас характеристик могли и вовсе не выполнять никакой функции в законченном предмете, но играли ключевую функциональную роль в процессе его создания.
Например, для готических соборов характерно множество любопытных архитектурных деталей, о назначении которых размышляют и жарко спорят искусствоведы. Функции некоторых из этих деталей вполне очевидны. Многочисленные vises, или винтовые лестницы, змеящиеся внутри контрфорсов и стен, позволяют смотрителям с удобством добираться до отдаленных частей здания: скажем, на крышу или в пространство между крышей и сводом, где спрятаны механизмы, опускающие на пол канделябры, чтобы в них можно было сменить свечи. Но многие лестницы остались бы на месте, даже если бы строители не позаботились заранее об обеспечении доступа в эти помещения – они попросту представляли собой лучший (или, может быть, единственный) способ доставки строителей и строительных материалов туда, где они нужны во время возведения собора. Другие никуда не ведущие коридоры внутри стен, вероятно, использовались для вентиляции301. В Средние века требовалось долгое время – в некоторых случаях годы, – чтобы известковый раствор застыл, а по мере застывания он усыхал, так что стены должны были иметь минимальную возможную толщину, что позволяло свести к минимуму перекашивание здания при «схватывании» кладки. (Таким образом, эти коридоры играли роль, сходную с ролью охлаждающих «ребер» в кожухах автомобильного двигателя – если забыть о том, что по завершении строительства в них больше не было нужды.)
Более того, многое, что не вызывает интереса при взгляде на собор как некое завершенное целое, кажется в высшей степени загадочным, когда вы начинаете спрашивать, как это могло быть построено. Во множестве случаев невозможно отделить причину от следствия. Если вы построите аркбутаны до того, как возведете свод нефа, они будут толкать стены, и те обрушатся внутрь строящегося собора; если же сначала возвести свод, то под его тяжестью стены, еще не удерживаемые контрфорсами, опять-таки обрушатся, но уже вовне; если же вы попробуете строить их одновременно, то кажется весьма вероятным, что леса для возведения одних элементов помешают установить леса для возведения других. Конечно же, эта проблема имеет решение – вероятно, множество разных решений, – но придумывать их, а затем искать улики, позволяющие подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу – сложная задача. Мы уже видели, как одна из приходящих на ум стратегий сработала в случае гипотезы Кэрнса-Смита о кристаллах глины: должно быть, существовали вспомогательные элементы – леса, – функционировавшие лишь в процессе строительства, а затем исчезнувшие. Зачастую, подобные структуры оставляют следы. Наиболее очевидные из них – заделанные гнезда для строительных лесов в стенах. Тяжелые балки, которые называли «пальцами», временно закреплялись в стенах и несли вес строительных лесов.
В готической архитектуре множество декоративных элементов (например, замысловатые узоры «нервюр» на сводах) в действительности несли конструктивную нагрузку – но только во время строительства. Их приходилось возводить перед тем, как складывать опирающиеся на них арки свода. Они укрепляли сравнительно хрупкие деревянные «центрирующие» леса, которые в противном случае, скорее всего, начали бы гнуться и деформироваться под временно неравномерно распределенным весом частично сложенных сводов. Средневековые строительные материалы и методы накладывали жесткие ограничения на предел выносливости строительных лесов, которые можно бы было соорудить и зафиксировать на большой высоте. Эти ограничения приводили к появлению множества «орнаментальных» деталей конструкции возведенной церкви. Иными словами, множество вполне мыслимых законченных объектов было просто невозможно создать, учитывая ограничения, накладываемые процессом строительства, а множество, казалось бы, не несущих функциональной нагрузки элементов существующих строений на самом деле делает возможными конструктивные особенности, без которых законченное строение не могло бы существовать. Изобретение подъемных кранов (настоящих подъемных кранов) и родственных им приспособлений открыло ранее недоступные области в пространстве архитектурных возможностей302.
Идея проста, но ведет к неочевидным последствиям: спрашивая о функциях чего бы то ни было – организма или артефакта, – следует помнить, что свой нынешний или окончательный облик он принял в результате процесса, у которого были свои собственные потребности, которые в той же самой мере поддаются функциональному анализу, что и любые особенности конечного состояния. Нет колокола, звон которого знаменовал бы конец строительства и начало функционирования303. Требование, чтобы организм непрерывно функционировал на каждой стадии своей жизни, налагает суровые ограничения на появляющиеся у него позднее черты.
Ил. 19. Ранние поворотные краны и иные приспособления для подъема или перемещения грузов (иллюстрация из «Энциклопедии» Дидро и д’Аламбера [1751–1772], воспроизведенная в книге: Fitchen 1986)
Известно замечание Дарси Томпсона304, что все является тем, чем является, потому что таким уж оно получилось, а его собственные размышления об исторических процессах развития подводят к введенным им «законам формы», о которых часто говорят как о примере биологических законов, несводимых к законам физики. Важность подобных реконструкций процессов развития и исследования их последствий неоспорима, но эта тема подчас занимает неподобающее место в дискуссиях, участники которых пытаются противопоставить такие налагаемые развитием ограничения с их функциональным анализом. Никакой серьезный функциональный анализ не будет полным, пока не укажет (насколько это вообще возможно), каким именно образом шло строительство. Если некоторые биологи по привычке забывают об этом требовании, то они допускают ту же ошибку, что и историки искусства, игнорирующие процесс создания изучаемых ими памятников. Вовсе не очарованные инженерным образом мысли, они недостаточно серьезно воспринимают инженерные вопросы.
7. Стюарт Кауфман как метаинженер
Со времен Дарвина мы стали думать об организмах как о кое-как смонтированных причудливых устройствах, а об отборе – как о единственном источнике порядка. Однако Дарвин не мог даже приблизиться к осознанию могущества самоорганизации. Мы должны заново начать поиск принципов адаптации сложных систем.
История зачастую повторяется. Сегодня мы все понимаем, что повторное открытие законов Менделя, а с ними и понятия гена как единицы наследственной информации, было для дарвиновского мышления спасением; но в тот момент все выглядело совершенно иначе. Как замечает Мейнард Смит: «Первоначальное влияние менделизма на эволюционную биологию было, несомненно, странным. Первые последователи Менделя считали себя антидарвинистами»306. То была лишь одна из множества самопровозглашенных антидарвиновских революций, которые в итоге оказались продарвиновскими реформациями: они поднимали опасную идею Дарвина с того или иного одра болезни и вновь пускали ее в дело. Еще одна такая «революция», разворачивающаяся сегодня на наших глазах, – новое направление эволюционного мышления, во главе которого стоит Стюарт Кауфман и его коллеги по Институту Санта-Фе. Как любое уважающее себя модное поветрие, она обзавелась лозунгом: «Эволюция на грани хаоса». В своей новой книге, «Происхождение порядка: самоорганизация и отбор в эволюции»307, Кауфман подводит итоги исследований, которыми занимался несколько десятилетий, продолжает их и позволяет нам впервые увидеть, какое место он сам находит для своих идей в контексте истории этой области науки.
Многие превозносили его как погубителя Дарвина, наконец-то изгнавшего эту гнетущую тень со сцены и, более того, повергнувшего ее блистающим мечом современнейшей науки: теорией хаоса и теорией сложности, странными аттракторами и фракталами. В прошлом он и сам соблазнялся этой ролью308, но в его книге полно предупреждений, ограждающих от объятий антидарвинистов. Он начинает предисловие, описывая свою книгу как «попытку включить дарвинизм в более широкий контекст»309:
Однако наша задача – не только исследовать источники порядка, которые могут оказаться доступными эволюции. Нам следует также соединить это знание с фундаментальными гипотезами, выдвинутыми Дарвином. Как бы мы ни сомневались в конкретных случаях, естественный отбор, несомненно, является доминирующей силой эволюции. Поэтому, чтобы сочетать темы самоорганизации и отбора, нам следует расширить эволюционную теорию так, чтобы она обрела более надежный фундамент, а затем возвести новое здание310.
Я потому так подробно цитирую здесь самого Кауфмана, что также ощущал, что среди моих читателей и критиков сильны антидарвинистские настроения, и знаю, что они будут весьма склонны заподозрить, что я всего лишь переработал идеи Кауфмана, чтобы они соответствовали моим собственным предвзятым взглядам! Нет, он сам – как бы там ни было – рассматривает теперь свою работу как развитие дарвинизма, а не его ниспровержение. Но чем в этом случае является его тезис о «спонтанной самоорганизации» как источнике «порядка», как не прямым отрицанием того, что отбор является изначальным источником порядка?
Теперь, когда стало возможным компьютерное моделирование по-настоящему сложных сценариев эволюции и появилась возможность раз за разом прибегать к перемотке, мы можем заметить закономерности, ускользавшие от теоретиков-дарвинистов прежних времен. Мы видим, – утверждает Кауфман, – что порядок «просвечивает» невзирая на отбор, а не благодаря ему. Вместо того чтобы наблюдать постепенную аккумуляцию организованности под постоянным давлением кумулятивного отбора, мы видим неспособность давления отбора (в компьютерной модели его можно аккуратно настраивать и отслеживать) преодолеть врожденную склонность рассматриваемых популяций образовывать упорядоченные структуры. Так что поначалу кажется, что у нас появилось убедительное доказательство, будто естественный отбор в конечном счете не может быть источником организации и порядка, – и это и в самом деле означало бы крах идеи Дарвина.
Но, как мы видели, к проблеме можно подойти и по-другому. Какие условия требуются для возникновения эволюции посредством естественного отбора? Слова, которые я вложил в уста Дарвина, просты: дайте мне Порядок и время, и я дам вам Замысел. Но затем мы узнали, что не всякий Порядок способен эволюционировать. Как показала нам игра Конвея «Жизнь», чтобы произошло что-либо достойное упоминания, требуется Порядок определенного рода, с правильным соотношением свободы и ограничений, роста и распада, жесткости и гибкости. Как гласит лозунг Санта-Фе, эволюция возникает лишь на грани хаоса, в области возможного закона, формирующего гибридную зону между удушающим порядком и разрушительным хаосом. К счастью, наша часть вселенной расположена как раз в такой зоне с в точности теми условиями, которые требуются для возникновения эволюции. А откуда взялись такие благоприятные условия? «В принципе», они могли бы быть обязаны своим существованием мудрости и предвидению творца, подобного Конвею, или они могли бы стать результатом предшествовавшего эволюционного процесса – предполагающего или не предполагающего отбор. Строго говоря – и это, по моему мнению, самая суть идеи Кауфмана, – сама возможность эволюции не только должна возникнуть (чтобы мы могли ее сейчас обсуждать), но и должна была возникнуть с известной вероятностью, почти наверняка, из‐за вынужденного хода в игре Замысла311. Вы либо обнаруживаете путь, приводящий к возможности эволюции, или так никуда и не добираетесь; но найти этот путь вовсе не так уж сложно – он «очевиден». Принципы конструкции, делающие возможной биологическую эволюцию, будут обнаруживаться снова, снова и снова вне зависимости от того, как часто мы перематываем пленку. «Вопреки всем нашим ожиданиям, ответ, думается, таков, что это может оказаться удивительно просто»312.
Рассматривая в шестой главе вынужденные ходы в Пространстве Замысла, мы размышляли о столь очевидно «правильных» характеристиках их окончательных результатов, что их независимое появление вовсе не показалось бы нам удивительным: арифметика у разумных пришельцев, глаза у любых видов, перемещающихся в прозрачной среде. Но как обстоит дело с характеристиками процесса, приводящего к этим результатам? Если существуют фундаментальные правила, определяющие, как проектируются предметы, устанавливающие порядок, в котором могут создаваться более совершенные конструкции, и обуславливающие успех или поражение тех или иных стратегий проектирования, то они должны быть обнаружены эволюцией точно так же, как и характеристики результатов процесса проектирования. Я утверждаю, что Кауфман открыл не столько законы формы, сколько правила проектирования: императивы метаинженерии. Он мог бы сформулировать множество красноречивых наблюдений как раз о таких принципах метаинженерии, обусловливающих процесс, благодаря которому могли бы быть на деле созданы новые проекты. Мы можем считать их особенностями всего феномена эволюции, которые уже были открыты и уже, по сути дела, зафиксированы в нашей части Вселенной. (Мы не удивимся, наткнувшись на них в любой точке Вселенной, где существуют спроектированные предметы, поскольку это – единственный существующий метод проектирования.)
Адаптивная эволюция – это процесс поиска (движущими силами которого являются мутация, рекомбинация и отбор), осуществляемый на фиксированных или деформирующихся адаптивных ландшафтах. Адаптирующаяся популяция перемещается по ландшафту под действием этих сил. Структура подобных ландшафтов, равнинных или гористых, определяет как способность популяции эволюционировать, так и долговременную приспособленность ее членов. Структура адаптивных ландшафтов неизбежно накладывает ограничения на адаптивный поиск313.
Заметьте, что все это – чистейший дарвинизм, совершенно допустимый и нереволюционный; но в нем происходит значительное смещение акцента на роль топологии адаптивного ландшафта, которая, по утверждению Кауфмана, оказывает глубокое влияние на скорость, при которой можно обнаружить усовершенствования замысла, и порядок, в котором аккумулируются изменения проекта. Если вы когда-нибудь пытались написать сонет, то столкнулись с фундаментальной проблемой замысла, которую исследуют модели Кауфмана: «эпистазом» или взаимодействиями генов. Начинающий поэт быстро понимает, что написать сонет нелегко! Сказать нечто осмысленное (не говоря уже – прекрасное) не выходя за жесткие рамки, налагаемые сонетной формой, – у кого угодно руки опустятся! Вы сможете приблизительно записать одну строку лишь после того, как переработаете множество других и вынужденно откажетесь от некоторых добытых дорогой ценой стихов, и так далее, круг за кругом, в поисках совокупной точности или, можно сказать, в поисках совокупной приспособленности. Математик Станислав Улам полагал, что в поэзии ограничения могут быть источником творчества, а не препятствием. Ровно по той же причине это может быть верно и для творческой силы эволюции:
В детстве я полагал, что роль рифмы – вынудить поэта искать неочевидное: ведь нужно найти рифмующиеся слова. Это рождает новые ассоциации и практически гарантирует выход из колеи банального мышления. Парадоксальным образом рифма становится своего рода автоматическим механизмом оригинальности314.
До Кауфмана биологи были склонны игнорировать вероятность того, что эволюция могла бы столкнуться со сходными всепроникающими взаимодействиями, поскольку у них не было понятного метода ее изучения. Работа Кауфмана показывает, что создание жизнеспособного генома больше похоже на сочинение хорошего стихотворения, чем простое составление списка покупок. Поскольку структура адаптивных ландшафтов важнее, чем мы считали (когда рассматривали более простые, напоминающие гору Фудзи модели увеличения приспосабливаемости), существуют налагаемые на методы усовершенствования замысла ограничения, которые не дают инженерным проектам сойти с тропинок, ведущих к успеху, – более узких, чем мы воображали.
Способность к развитию, к поиску подходящей доли пространства, может стать выше, если структура ландшафта, скорость мутации и размер популяции скорректированы так, что популяции только начинают «выплавляться» из локальных областей пространства315.
Одна из универсальных характеристик биологической эволюции, на которой сосредотачивается Кауфман, – принцип «местные правила формируют глобальный порядок». Инженеры этим принципом не руководствуются. Разумеется, пирамиды всегда строились снизу вверх, но со времен фараонов процесс строительства организовывался сверху вниз: он контролировался одним-единственным самовластным правителем, у которого было ясное и в буквальном смысле доминирующее представление о целостном здании, но, вероятно, несколько смутное понимание того, как будут выполнены какие-то конкретные его элементы. «Глобальное» указание свыше приводит в действие иерархизированный каскад «локальных» проектов. Когда дело касается воплощаемых людьми крупномасштабных проектов, это столь характерный подход, что нам трудно вообразить ему какую-нибудь альтернативу316. Поскольку рассматриваемый Кауфманом принцип не опознается как нечто, знакомое по инженерным проектам, мы совершенно не способны увидеть в нем принцип инженерного искусства – однако я настаиваю, что это именно так. Слегка переформулировав, можно изложить его следующим образом. До тех пор, пока вам не удастся в ходе эволюции получить коммуницирующие организмы, способные формировать крупные инженерные организации, вы подчиняетесь следующему Предварительному принципу замысла: всякий глобальный порядок должен создаваться локальными правилами. Итак, все ранние результаты воплощения замысла вплоть до создания организма с некоторыми из организаторских талантов, проявляемых Homo sapiens, должны подчиняться любым ограничениям, вытекающим из «управленческого решения», что всякий порядок должен достигаться в результате действия локальных правил. Любые «попытки» создания живых организмов, нарушающие эту заповедь, приведут к немедленному поражению – или, точнее, не приведут ни к чему такому, что вообще можно было бы счесть попыткой.
Если, как я уже сказал, неясно, в какой момент заканчивается процесс проектирования и начинается существование его «конечного продукта», то по крайней мере в некоторых случаях должно быть сложно сказать, относится ли рассматриваемый конструкционный принцип к области инженерии или метаинженерии. Хорошим примером является предложенное Кауфманом выведение заново эмбриологического «закона Бэра»317. Одна из наиболее поразительных закономерностей развития зародышей животных состоит в том, что поначалу они так сильно друг на друга похожи.
Таким образом, на ранних стадиях эмбрионы рыбы, лягушки, курицы и человека потрясающе похожи друг на друга… хорошо известное объяснение этих законов заключается в том, что влияющие на ранний онтогенез мутанты (полагаю, он имеет в виду «мутации». – Д. Д.) разрушительнее тех, что действуют на более поздних стадиях. Таким образом, влияющие на раннее развитие мутанты накапливаются с меньшей вероятностью, и на ранних этапах зародыши организмов, принадлежащих к разным отрядам, больше похожи друг на друга, чем на более поздних. Так ли убедителен этот убедительный довод?318
С точки зрения Кауфмана, дарвинист-традиционалист возлагает ответственность за закон Бэра на «особый механизм», встроенный непосредственно в организмы. Почему мы не наблюдаем взрослые организмы, зародыши которых сильно отличаются друг от друга на ранних стадиях развития? Вероятно потому, что тенденции к изменениям, действующие на ранних стадиях процесса, обычно оказываются по своему воздействию более разрушительными для конечного продукта, чем те, что действуют на более поздних стадиях, Мать-Природа разработала особый механизм развития, защищающий от такого рода экспериментов. (Он был бы аналогичен запрету на исследование альтернативных архитектур центрального процессора, который IBM налагает на своих инженеров-программистов – запрограммированное сопротивление переменам.)
А какое альтернативное объяснение у Кауфмана? Оно начинается с той же посылки, но совершенно иначе ее развивает:
…синхронизм ранних стадий развития, а следовательно, и закон Бэра представляют собой не особый механизм направления развития, что обычно означает предохранение фенотипа от генетических изменений… вместо этого такой синхронизм является прямым отражением того факта, что количество способов улучшения организмов путем изменения онтогенеза на ранних стадиях сокращается быстрее, чем количество способов улучшения посредством изменений на поздних стадиях развития319.
Задумайтесь на минуту, что это означает с точки зрения инженера. Почему фундаменты церквей больше похожи друг на друга, чем их верхние этажи? Что ж – рассуждает дарвинист-традиционалист – их построили первыми, и мудрый подрядчик скажет вам, что если вам так уж необходимо как-то менять элементы конструкции, то займитесь для начала башней-шпилем или окнами. Так ниже шансы, что строительство закончится ужасным крушением, чем если вы попытаетесь придумать новый способ закладки фундамента. Так что неудивительно, что все церкви поначалу более-менее похожи, а значительные различия появляются на более поздних стадиях процесса строительства. Строго говоря, – заявляет Кауфман, – разных возможных решений проблемы фундамента существует не так много, как решений проблем, возникающих на более поздних стадиях строительства. Даже глупые подрядчики, целую вечность бьющиеся над этой задачей, не выдумали бы великого разнообразия способов закладки фундамента. Может показаться, что разница в формулировках незначительна, но из нее следуют некоторые важные выводы. Кауфман говорит, что для объяснения этого факта нам не нужно искать механизм направления развития; оно произойдет само собой. Но Кауфман и традиция, которую он хочет вытеснить, исходят из общего основания: если принять во внимание исходные ограничения, есть лишь небольшое количество хороших способов создания чего-либо, и эволюция раз за разом их обнаруживает.
Кауфман хочет подчеркнуть именно безальтернативность этих «выборов», а потому он и его коллега Брайан Гудвин320 особенно стремятся развенчать яркий образ Матери-Природы как мастерового, занятого тем, что французы называют бриколажем (своей первоначальной популярностью этот образ обязан великим французским биологам Жаку Моно и Франсуа Жакобу). Термин стал известен благодаря антропологу Клоду Леви-Строссу321. Мастеровой или бриколер – это предприимчивый изготовитель различных приспособлений, «оппортунист»322, всегда готовый удовлетвориться посредственным решением, если оно достаточно дешево. Такой мастер довольно поверхностен. Два элемента классического дарвинизма, на которых сосредотачиваются Моно и Якоб, это, с одной стороны, случайность, а с другой – крайняя близорукость (или слепота) часовщика. Но – рассуждает Кауфман – «эволюция – не просто „пойманный на лету шанс“. Это не просто возня со случайностью, бриколажем, хитроумными приспособлениями. Это формирующийся порядок, обеспечиваемый и отлаживаемый отбором»323.
Значит ли это, что часовщик зряч? Разумеется, нет. Тогда что означают эти слова? Кауфман говорит, что существуют принципы порядка, которые определяют процесс проектирования и, таким образом, водят рукой мастера. Прекрасно. Даже слепой мастер совершит вынужденные ходы; это, так сказать, не бином Ньютона. Мастер, неспособный вычислить вынужденные ходы, не стоит ни гроша и ничего не спроектирует. Кауфман и его коллеги сделали ряд интересных открытий, но нападки на образ мастерового, мне кажется, безосновательны. «Мастеровой, – говорит Леви-Стросс, – готов руководствоваться природой материала, тогда как инженер хочет, чтобы материал был совершенно послушным, подобно столь любимому архитекторами Баухауса бетону». А потому в конечном счете мастер отнюдь не поверхностен: он уступает ограничениям, а не сражается с ними. Подлинно мудрый инженер работает не contra naturam, но secundum naturam.
Одно из достоинств критики Кауфмана заключается в том, что он привлекает внимание к недооцененной возможности, которую мы можем во всей полноте представить себе с помощью гипотетического примера из области инженерного искусства. Представим, что «Акмэ Хаммер Компани» узнает, что у новых молотков, производимых конкурентом, «Бульдог Хаммер Инкорпорейтед», пластиковые рукоятки с в точности тем же замысловатым узором разноцветных разводов, которым щеголяют новые молотки «Акмэ Дзета». «Воровство! – возопят их адвокаты. – Вы скопировали дизайн!» Может быть, но, с другой стороны, может быть, и нет. Может статься, что есть лишь один способ сделать хоть сколько-нибудь прочные пластиковые рукоятки – неким образом перемешать пластик, когда он застывает. В результате неизбежно возникает характерный узор из разводов. Было бы практически невозможно сделать пригодную к использованию пластиковую рукоятку для молотка без таких узоров, и с этим ограничением может в конечном счете столкнуться всякий, кто попытается сделать рукоятку молотка из пластика. Это могло бы без всякой гипотезы о «наследовании» или копировании объяснить сходство, которое в противном случае было бы подозрительным. Итак, может быть, работники «Бульдог Хаммер Инкорпорейтед» и в самом деле скопировали дизайн «Акмэ Хаммер Компани», но они бы в любом случае рано или поздно пришли к нему. Кауфман указывает, что, делая выводы о наследовании черт, биологи склонны упускать из виду такого рода возможность, и привлекает внимание ко множеству наглядных примеров из мира биологии, когда сходство признаков никак не было связано с наследственностью. (Наиболее яркие из обсуждаемых им случаев описаны в статье Тьюринга о математическом анализе создания пространственных структур в морфогенезе324.)
В мире, где у замысла нет закономерностей, которые можно было бы обнаружить, все сходства подозрительны – вероятно, они появляются в результате копирования (плагиата или наследования).
Мы привыкли думать об отборе как о, по сути, единственном источнике порядка в мире биологии. Если «единственный» – слишком сильное утверждение, то, несомненно, правильным будет утверждение, что отбор рассматривается как доминирующий источник порядка в биологическом мире. Следовательно, с современной точки зрения организмы по большей части представляют собой ситуативные решения конструкторских проблем, кое-как состряпанные в результате отбора. Следовательно, большинство широко распространенных среди живых организмов черт являются таковыми благодаря общему происхождению от склепанного «на коленке» предка и выборочному подкреплению полезных ухищрений. Следовательно, живые организмы представляются нам преимущественно случайными историческими совпадениями, закрепленными в конструкции325.
Кауфман хочет подчеркнуть, что биологический мир в значительно большей степени является миром ньютоновских открытий (например, Тьюринга), чем вымыслов Шекспира, и, вне всякого сомнения, он нашел ряд превосходных примеров, подкрепляющих это утверждение. Но я опасаюсь, что его критика метафоры мастерового ободряет тех, кто невысоко ценит опасную идею Дарвина; она дарит им ложную надежду, что в творениях природы они видят не подневольную руку мастерового, а священную Господню десницу.
Сам Кауфман охарактеризовал свою работу как поиск «физики биологии»326, и, строго говоря, это не противоречит предложенному мною названию – метаинженерия. Речь идет об исследовании наиболее общих ограничений процессов, которые могут привести к созданию и воспроизводству конструируемых объектов. Но говоря, что это – поиск «законов», Кауфман подкрепляет антиинженерные предрассудки (можно было бы назвать их «завистью к физике»), так сильно искажающие философское осмысление биологии.
Предполагает ли кто-нибудь существование законов питания? Законов способности двигаться? Благодаря фундаментальным законам физики на питание и передвижение налагается множество весьма жестких граничных условий, и любые механизмы питания или передвижения сталкиваются с массой закономерностей (практическими правилами, необходимостью выбирать и идти на компромиссы и т. д.). Но это не законы. Они похожи на превосходно обоснованные закономерности автомобилестроения. Возьмем, к примеру, правило, что (ceteris paribus) зажигание происходит только в результате или после использования ключа. Тому, конечно, есть причина, и она должна быть связана с очевидной ценностью автомобилей тем, что их часто угоняют, эффективными и недорогими (но не абсолютно надежными) решениями, обеспечиваемыми существующим на сегодняшний день уровнем развития слесарного дела и т. д. Осознав, что для создания автомобилей нужно принять мириады конструкторских решений, учтя выгоды и издержки каждого, можно оценить такую систематичность. Это никакой не закон; это – закономерность, которая обычно закрепляет сложный набор соперничающих desiderata (иначе называемых нормами). Эти исключительно надежные, учитывающие нормы обобщения не являются законами автомобилестроения, а в области биологии такие обобщения не являются законами передвижения или питания. Расположение рта скорее в передней части передвигающегося организма, чем у хвоста (ceteris paribus – есть и исключения!), – глубокая закономерность, но к чему называть ее законом? Мы понимаем, почему дело должно обстоять так, потому что видим, для чего нужны рты (или ключи с замками), и почему определенные способы лучше всего подходят для выполнения таких функций.
ГЛАВА 8: Биология не просто похожа на инженерное дело; она и есть инженерное дело. Биология представляет собой изучение функциональных механизмов, их замысла, конструкции и действия. Встав на эту точку зрения, мы можем объяснить постепенное появление функции и сопутствующее этому процессу формирование смысла и интенциональности. Достижения, которые поначалу в буквальном смысле кажутся чудесами (например, создание считывающих устройств там, где их прежде не было) или, по крайней мере, принципиально зависимыми от Разума (обучение тому, как выигрывать в шашки), можно разбить на все менее значительные достижения все более маленьких и глупых механизмов. Теперь мы начинаем внимательнее присматриваться к самому процессу проектирования, а не только к его результатам, и это новое направление исследований означает развитие, а не ниспровержение опасной идеи Дарвина.
ГЛАВА 9: В биологии обратное конструирование призвано разбираться, «что имела в виду Мать-Природа». Эта стратегия, известная под именем адаптационизма, была поразительно эффективным методом, позволившим высказать множество впечатляющих и смелых гипотез, которые подтвердились (и, конечно, некоторое количество неподтвержденных). Знаменитые критические замечания Стивена Джея Гулда и Ричарда Левонтина в адрес адаптационизма имеют мишенью подозрения, которые люди питают по поводу адаптационизма, но по большей части не попадают в цель. Особенно плодотворным оказалось применение в адаптационизме теории игр, но тут следует соблюдать осторожность: скрытых ограничений может оказаться больше, чем зачастую предполагают теоретики.