Наука плоского мира IV: Судный день

Для начала он выбрал следующую задачу: распознать два входящих сигнала, первый частотой 1 кГц, второй – 10 кГц, то есть 1000 и 10 000 колебаний в секунду. Вы можете думать о них как о низком и высоком звуке. Схема должна принять сигнал, обработать его в соответствии с собственной структурой и передать сигнал на выходе. Для высокого звука схеме следовало выдавать сигнал в ноль вольт, то есть фактически – не реагировать, для низкого звука – постоянное напряжение в 5 вольт. (На самом деле эти условия изначально не были сформулированы: подошли бы два любых постоянных ответа, но в итоге получилось именно так.)

Если бы Томпсон принялся собирать свои тестовые схемы вручную, это заняло бы целую вечность. Он применил программируемую пользователем вентильную матрицу – микрочип, представляющий собой конфигурацию транзисторных «логических блоков» (можно назвать их «умными переключателями»). При загрузке новых инструкций в память конфигурации чипа, соединения между которыми могут переключаться, соответствующее переключение между блоками создает ту или иную конфигурацию чипа в его памяти.

Эти инструкции аналогичны генетическому коду живого организма и могут быть «скрещены». Именно это и сделал Томпсон. Он взял матрицу из 100 логических блоков и сгенерировал на компьютере случайную популяцию из 50 инструкционных кодов. Компьютер загружал каждый набор инструкций в матрицу, подавал входные сигналы и пытался найти признаки, которые могли бы помочь в «выведении» подходящей электронной схемы. На первом этапе это могло быть чем угодно, главное, чтобы оно не выглядело случайным. Самой подходящей «особью» первого поколения стала схема, выдававшая 5V независимо от частоты полученного сигнала. Все наименее приспособленные были «убиты», то есть удалены, а более приспособленные – «скрещены» (скопированы и рекомбинированы). После чего все повторилось сначала.

Самым интересным в эксперименте оказались не технические подробности его проведения, а то, как система искала решение и замечательная особенность этого решения. К 220-му поколению самая подходящая схема выдавала сигналы, практически не отличавщиеся от входных, то есть две волны различной частоты. Того же результата можно было достичь, вообще не прибегая к экспериментам с электронными схемами, достаточно было одного провода! Желаемые постоянные исходящие сигналы так и не появились.

К 650-му поколению сигнал на выходе по низкой частоте был постоянным, однако на высокой сигнал продолжал быть различным. Так длилось до 2800-го поколения, схема выдавала почти постоянные и различные сигналы для того и другого звука. Только к 4100-му поколению странный глюк был устранен, после чего эволюция фактически пришла к логическому концу.

Самым необычным в этом эксперименте стала структура получившегося решения. Ни один человеческий инженер не смог бы такое изобрести. И ни один инженер не смог бы найти решение, состоящее всего из ста логических блоков. Человеческое решение было бы понятным, мы смогли бы рассказать убедительную историю о том, как оно работает. Например, оно бы включало в себя генератор тактовой частоты, то есть электронную схему, которая выдает сигналы с постоянной частотой. Она стала бы базовой для сравнения с другими частотами. Но вы не сможете создать генератор тактовой частоты с помощью всего ста логических блоков. Эволюция же не обременяла себя созданием такого генератора. Вместо этого она решила пропустить входящий сигнал через серию замкнутых контуров. Они, по-видимому, создавали разнесенные во времени версии сигналов, которые в дальнейшем объединялись для получения постоянных выходных сигналов. Возможно. Сам Томпсон описал действие примерно в таких словах: «В действительности я не знаю, как оно работает».

Удивительно, но дальнейшие исследования показали, что задействованы были только 32 из 100 логических блоков. Остальные можно было спокойно удалить, не повлияв на работу системы. Показалось, что можно удалить еще 5 блоков, поскольку они не были электрически связаны с оставшимися. Тем не менее, если вы их удаляли, схема переставала работать. Предполагается, что эти блоки были связаны с остальной схемой не электрическими токами, а, скажем, магнитными полями. Какова бы ни была причина, предчувствие Томпсона, что у настоящей кремниевой схемы могут найтись тузы в рукаве, которыми она побьет компьютерную симуляцию, его не подвело.

Технологическим результатом эксперимента Томпсона является возможность эволюционного отбора наиболее эффективных микросхем. Однако его послание теории биологической эволюции намного важнее: эволюции нарративиум не нужен. Эволюционное решение может работать даже тогда, когда совершенно непонятно, как именно оно работает. Эволюция не придерживается принципов проектирования, логичных для людей. Взамен она следует эмерджентной логике Муравьиной Страны, которая никак не укладывается в простую историю.

Конечно, эволюция тоже иногда следует по пути «спроектированных» решений вроде того, что произошло с глазом. Иногда ее решения содержат и нарративиум, просто мы не умеем оценить рассказанную историю. Палочники выглядят как палочки, а их яйца – как семена. В этом присутствует логика, свойственная скорее Плоскому миру: ведь семена – это «яйца» палочек, и до того, как в Викторианскую эпоху теория эволюции завладела умами людей, подобная «логика» казалась совершенно очевидной, поскольку выглядела как последовательные действия Создателя. Первые эволюционисты так не думали, поэтому ситуация с палочниками их смутно беспокоила. Они занервничали еще больше, когда выяснилось, что у некоторых палочников яйца похожи на крошечных улиточек. Ужасно глупо принимать облик того, кого может сожрать кто угодно. Это ведь противоречит всем принципам теории эволюции! Загадка разрешилась только в 1994 году, после лесных пожаров в Австралии. Новые ростки, пробивающиеся из-под пепла, были сплошь покрыты яйцами палочников. Муравьи, собирая, как они думают, «семена» и «улиточек», уносят маленьких палочников в свои подземные города, где те и пережидают пожары. Кстати, маленькие палочники выглядят и бегают, как самые настоящие муравьи, одно это могло бы послужить подсказкой, просто никто не догадался.

Но временами эволюционные решения не содержат ни грана нарративиума. Чтобы окончательно подтвердить теорию Дарвина, нам нужно исследовать как те эволюционировавшие системы, которые подпадают под простое описательное повествование, так и те, которые не подпадают. Вероятно, к последним относятся многие из сенсорных систем мозга. Например, первичная зрительная кора отвечает за обобщенные функции вроде распознавания очертаний предметов, но мы понятия не имеем, как именно работают эти слои нашего мозга. Вернее всего, не понимаем потому, что алгоритм не соответствует ни одному из известных нам конструкторских решений. Наше обоняние, похоже, устроено еще более странно и вообще не имеет определенной структуры, наподобие зрительного участка коры. Кроме всего прочего, может выясниться, что у нас на руках не все элементы пазла.

Что еще более важно, точно так же может получиться и с генами. Биологи привычно рассуждают о «функции гена», то есть о том, за что он отвечает. Как-то по умолчанию подразумевается, что это либо одна-единственная, либо небольшое их число. Короче, это уже чистая магия: ген выступает в роли заклинания. Вернее, он воспринимается нами как заклинание, как своего рода холодный пуск двигателя. Однако функции множества генов не удается описать в форме простой истории. Они эволюционировали, чтобы создавать организм, причем делать это в команде, точно так же, как электронные схемы Томпсона. Когда эволюция предъявляет нам подобные решения, никакой конвенциональный редукционизм не в состоянии будет помочь нам их понять. Вы можете упорно перечислять нервные связи, до тех пор пока коровы не вернутся домой с пастбища, но вы не поймете, как коровья визуальная система отличает быка от коровника.

Глава 27 Нам нужно больше киселя!

ТЕПЕРЬ, КОГДА РИНСВИНДУ ВЕРНУЛИ ЕГО ОБЫЧНЫЙ РАЗМЕР, он обнаружил, что этот мир начинает ему нравиться: там было отменно скучно.

Время от времени его двигали на несколько десятков миллионов лет вперед. Уровень моря продолжал меняться. Казалось, земли становится все больше, там и сям торчали вулканы. На морском побережье постепенно начал скапливаться песок. Тем не менее вокруг до сих пор стояла звенящая тишина. Нет, были, конечно, штормы, а по ночам моросили метеорные дожди, яркими шипящими струями царапающие небо, но все это лишь подчеркивало отсутствие настоящей «симфонии жизни». Ринсвинду ее отсутствие доставляло лишь огромное удовольствие.

– Господин Тупс! – окликнул он.

– Да-да? – послышался в шлеме голос Думминга.

– Тут, похоже, огромная туча комет.

– Да, видимо, они являются частью системы Круглого мира. А в чем, собственно, проблема?

– Они не свалятся мне на голову?

До Ринсвинда донеслись приглушенные звуки бурных дебатов, после чего голос Думминга произнес:

– Аркканцлер уверен, что снежки тебе не опасны.

– О! Понятно.

– Мы вновь собираемся перенести тебя на несколько миллионов лет. Ты готов?