Как косяку рыб удаётся
плавать так слаженно?
И как крохотные клеточки в вашем мозге
порождают сложные мысли,
воспоминания
и сознание,
из которых складывается ваше «Я»?
Это покажется странным, но на эти вопросы
существует один общий ответ:
эмерджентность,
или спонтанное возникновение
сложного поведения и функций
больших групп,
состоящих из простых элементов.
Как и многие другие животные,
рыбы собираются в группы
не просто потому,
что им нужна компания.
Для них это вопрос выживания.
Косяки рыб являются примером
сложного поведения толпы,
позволяющего избежать голодных хищников,
так как одну рыбу легко заприметить
в качестве добычи.
Которая из рыб в косяке является
опытным вожаком?
Вообще-то, никто
и все одновременно.
Что это означает?
Пока косяк рыб так элегантно кружится,
изгибается и уворачивается от акул,
что кажется, будто движения осознанны,
каждая рыба в отдельности
подчиняется двум основным правилам,
на которые никак не влияют акулы:
первое — будь рядом с соседом,
но не слишком близко к нему,
и второе — всё время плыви.
По отдельности рыбы сосредоточены
на множестве мелочей таких взаимодействий,
но как только собирается много рыб,
происходит невероятное.
Движение каждой из них
строго подчиняется новому существу —
косяку, который ведёт себя особым образом.
Косяк не подчиняется одной рыбе,
он образуется, если достаточно рыб
следуют определённым правилам.
Это похоже на случайность,
которая повторяется снова и снова,
так действуют морские рыбы,
чтобы гарантированно избежать хищников.
Но не только рыбы.
Эмерджентность — основное свойство
многих сложных систем связанных элементов.
Например, таким особым способом
миллионы песчинок
сталкиваются и падают друг на друга,
отчего всегда возникают
похожие на волны рисунки.
А когда влага замерзает в атмосфере,
особые связующие свойства молекул воды
формируют расходящиеся лучами решётки,
из которых получаются снежинки.
Сложность эмерджентности состоит в том,
что её работу невозможно понять,
просто разобрав её на составляющие,
как двигатель автомобиля.
Разбор на составляющие — хороший
первый шаг к пониманию сложных систем,
но стоит свести косяк к отдельным рыбам,
то он моментально утратит способность
избегать хищников,
и изучать будет больше нечего.
Если свести мозг к отдельным нейронам,
то вы получите нечто совсем непригодное,
непохожее на то,
как мы думаем или ведём себя,
по крайней мере, обычно.
Неважно, о чём вы думаете прямо сейчас,
это происходит не в одном нейроне,
где-то в уголке вашего мозга.
Напротив, разум формируется в результате
слаженных действий
многих, очень многих нейронов.
В человеческом мозге существуют
миллиарды нейронов
и триллионы соединительных связей
между нейронами.
Если разом «активировать»
столь сложную систему,
она будет вести себя очень странно,
но этого не происходит.
Как и рыба в косяке, нейроны нашего мозга
подчиняются простым правилам,
их деятельность в группе
строится по определённым моделям,
что позволяет вам,
например, узнавать лица,
чётко выполнять определённые задачи
несколько раз
и приобретать забавные черты характера,
которые так нравятся в вас другим.
Так каким же простым правилам
подчиняется мозг?
Основная функция каждого нейрона мозга —
либо возбуждать,
либо сдерживать другие нейроны.
Если соединить несколько нейронов
в простую цепь,
можно создать
ритмические структуры активности,
контуры обратной связи,
которые наращивают или гасят сигнал,
синхронизируют работу органов чувств
и растормаживание,
при которых два подавляющих нейрона
могут активировать другой нейрон,
устранив подавляющие рамки.
Чем больше соединяется нейронов,
в сети возникают
всё более сложные модели активности.
Наконец по-разному взаимодействует
столько нейронов,
что в системе возникает хаос.
Траекторию деятельности сети
трудно объяснить
простыми короткими цепями,
о которых мы говорили раньше.
Но даже из этого хаоса
начинают проступать системы,
которые возникают снова и снова
и воспроизводят друг друга.
В определённый момент
эмерджентные модели деятельности
становятся настолько сложны,
что их начинает интересовать
природа собственного происхождения,
не говоря уже об эмерджентности.
Что присуще феномену эмерджентности
в системах различных масштабов,
так это те же свойства,
что мы находим у рыб:
для эмерджентности не обязательно, чтобы
кто-то или что-то были «за главного».
Если существуют нормальные правила
и соблюдаются базовые условия,
сложная система воспроизводит
всё те же модели поведения снова и снова
и хаос становится порядком.
Это верно и для «столпотворения» молекул,
позволяющих работать клеткам,
и для спутанной толщи нейронов,
порождающих ваши мысли и личность,
и для вашего круга друзей и членов семьи,
а также для инфраструктуры
и экономики городов по всему миру.