Откуда взялся разум, если ничего не было?

Предупреждение 1: Осторожно, много текста, почти лонгрид.

Предупреждение 2: Я дилетант в этой теме и наверняка где-то накосячу и что-то искажу, так что написанное ниже надо воспринимать скептически.

Когда появились первые живые клетки, внешние воздействия могли по-разному влиять на процессы в клетке, вызывая разные реакции. Большинство таких реакций бесполезны или даже вредны с точки зрения выживания, но некоторые оказывались полезными, помогая клетке лучше приспособиться к внешним условиям. Отбор закрепил и развил такие реакции.

На уровне отдельных клеток всё просто (на самом деле нет, уже на уровне отдельных клеток всё невероятно сложно, но мы сделаем вид, что всё просто). Но можно добиться гораздо большего эффекта, если клетки будут реагировать совместно. Здесь встает вопрос передачи сигнала между клетками. Клеточная мембрана может использоваться как проводник, по которому электрические сигналы могут распространяться очень быстро. Но между клетками сигналы передаются химическим путем, гораздо медленнее. Пока речь идет о колониях одноклеточных, особых альтернатив у этого пути нет. Но потом в игру вступает такое мощное колдунство, как дифференцировка клеток. Появляются многоклеточные организмы. И появляются способы передавать сигналы быстрее и эффективнее. И самым гибким, точным и эффективным способом становится нервная система.

Идея простая: очень-очень сильно растянем отростки некоторых клеток, чтобы по длине они на много порядков превышали типичные размеры обычных клеток, и протянем их между разными участками организма. Это позволяет передавать сигналы очень далеко и очень быстро, что в свою очередь позволяет разнести функции восприятия внешних, а теперь еще и внутренних, стимулов и ответных реакций на них на разные клетки, расположенные в разных частях организма. Специализированные клетки работают эффективнее универсальных, но гораздо важнее именно их локализация, дающая такие возможности, о которых колониям одноклеточных и мечтать не приходилось. Но и это еще не всё.

Сигналы, идущие по отросткам нейронов, передаются дальше к цели через особые соединения — синапсы. Это не просто промежуточные узлы при передачи сигнала, отбор приспособил их под фильтры, регулирующие реакцию на стимул. Соединения определенных рецепторов, воспринимающих стимулы, с определенными клетками или тканями (эффекторами), реагирующими на них, через нейроны и синапсы, работающие определенным образом,— это в общем и есть рефлексы. Дальше — больше.

Больше нейронов, больше отростков, больше синапсов. Нейрон может не просто передавать сигнал от одного источника, а получать через множество синапсов множество разных сигналов из разных источников и, в зависимости от этих входящих сигналов, либо генерировать исходящий, либо нет. Причем синапсы бывают возбуждающие, подталкивающие нейрон к генерации сигнала, и тормозные, пытающиеся генерацию сигнала заблокировать. В общем, нейрон может работать как более сложный аналог логического элемента в компьютере. И теперь нейроны не просто передают сигналы от рецепторов к эффекторам, а образуют нейронные сети.

Ну, о том, на какие чудеса способны искусственные нейросети, я думаю, вы имеете представление, про них сейчас из каждого утюга слышно. Естественные едва ли чем-то уступают искусственным. Реакции становятся более гибкими и сложными. Вместо того, чтобы реагировать на прямые сигналы от рецепторов, организм может реагировать на какие-то особенности ситуации, которые не воспринимаются отдельными рецепторами, а определяются при обработки сигналов нейросетью. И вместо того, чтобы реагировать конкретными немедленными действиями, организм может отвечать на ситуацию гибким изменением поведения. От рефлексов мы переходим к инстинктам. С этого момента конкретики будет меньше и это не удивительно. Даже то, как работают ИНС, мы толком понять не можем, хотя сами их создаем и имеем доступ к исчерпывающей информации об их работе. Что уж говорить о естественных нейросетях. Даже четкого общепринятого определения, что такое «инстинкт» не существует, а дальше понятия будут еще более размытыми. В общем, соотношение между пересказами википедии и моими фантазиями будет меняться в пользу последних.

Важная деталь, о которой я еще не упоминал: изменения в нейронах под действием проходящих сигналов могут быть не только кратковременными, но и долговременными, вплоть до их апоптоза и влияния на нейрогенез. В нервной системе появляется память. Животное получает опыт и дополняет врожденные безусловные рефлексы и инстинкты приобретенными условными рефлексами, привычками и навыками, более того, даже врожденные инстинкты могут изменяться. Конечно, это не единственный подобный механизм, созданный эволюцией. Альтернативный механизм реализуется, например, в иммунной системе. Но альтернативные механизмы не обладают таким потенциалом развития, как память, хранящаяся нервной системой.

Со временем эволюция порождает всё более сложные нейронные сети. Скопления нейронов становятся ганглиями и мозгами — специальными органами, содержащими кроме нейронов несколько видов вспомогательных клеток. На каком-то этапе результатом обработки нейросетью сигналов от рецепторов становится не просто набор особенностей текущей ситуации, а полноценная модель мира, которая хранится в памяти и развивается по мере накопления индивидуального опыта. Достаточно развитая модель позволяет появиться зачаткам интеллекта. Можно рекурсивно использовать нейросеть для взаимодействия не с реальным миром, а с его моделью в ней самой. Например, не просто реагировать на внешние раздражители, а думать, получая новую информацию от модели без прямого восприятия того, что она моделирует. А еще вместо прямой реакции в реальном мире, можно попробовать варианты реакции на модели, манипулируя ее элементами по аналогии с взаимодействием с объектами реального мира, оценить результаты и на их основе принять решение. Это позволяет эффективнее реагировать на новые ситуации, в которых нельзя просто положиться на опыт. Поведение животных становится настолько сложным, что уже не сводится к рефлексам и инстинктам, оно становится целенаправленным, у них появляется воля.

Еще один ингредиент разума, который я не могу не упомянуть — язык. Как множество клеток может эффективнее реагировать на внешние воздействия, передавая друг другу сигналы, так и группа организмов может действовать эффективнее, общаясь между собой. Природа сигналов, которыми обмениваются организмы, может быть такой же разнообразной, как и рецепторы, которые они используют. Изначально «общение» представляет собой простой набор сигналов, которые посылаются и воспринимаются на уровне рефлексов и простейших инстинктов, заложенных генетически. Но даже на этом уровне можно получить потрясающие результаты. Социальные насекомые в какой-то степени повторили появление многоклеточных организмов из колоний одноклеточных на новом уровне. У них тоже произошла дифференцировка по функциям, но уже целых организмов, а вся колония насекомых в каком-то смысле стала единым «сверхорганизмом».

Но когда у единственной особи мозгов с запасом хватает на целый улей, превращать ее просто в шестеренку в подобном «сверхорганизме», видимо, не лучшее использование ресурсов. У самых умных животных набор запрограммированных сигналов смог эволюционировать до протоязыка, которым они могли пользоваться уже более целенаправленно. И в конце концов самые умные из самых умных с самым развитым протоязыком научились использовать его для рефлексии (не путать с рефлексами), перейдя от общения с другими к общению с самим собой. Если честно, я понятия не имею в каком порядке всё происходило на самом деле, да и у ученых, насколько я понимаю, представления об этом пока очень приблизительные, но, вероятно, именно с этого времени протоязык превратился в язык и возникло полноценное сознание. Язык вывел нейронные сети на новый уровень рекурсии, создав удобные четкие модели самих процессов, происходящих в них, и сделав их объектом для восприятия и взаимодействия.

В первом приближении сознание — монолог мозга, в котором он рассказывает самому о себе о том, что в нем происходит. Или, скорее, презентация, в которой он отчитывается перед собой о требующих наибольшего внимания процессах в самом себе. Интерактивный рассказ с обратной связью, позволяющей влиять на то, о чем он рассказывает. Хотя первоисточники и конечные адресаты этого рассказа лежат вне сознания, работа сознания управляется своими собственными внутренними закономерностями, которые, хотя и появились из закономерностей вне сознания, имеют от них определенную автономию. Так что можно считать, что сознание в каком-то смысле является своим же собственным автором и своим же собственным адресатом. Конечно, автономия сознания в конечном счете является иллюзией, но учитывая насколько универсальные абстрактные элементы появляются на этом этапе в моделях, существующих в мозге, в этой иллюзии есть доля правды. И, пожалуй, по мере дальнейшего развития мышления, эта иллюзия становится всё ближе к правде. Во многом это аналогично парадоксальным свойствам генетической информации, лежащей в самой основе жизни. Содержание генетической информации можно отождествить одновременно с ее источником, с ее адресатом и с каналом передачи. Но всё же реализуется генетическая информация в биохимии, а без нее является лишь набором данных, которые ничего не обозначают. Точно так же сознание реализуется в теле, а без него является лишь набором бессмысленных абстрактных форм.

Что ж, в завершение осталось сказать, что, по-видимому, рефлексия тесно связывает язык с существующими в мозге моделями и они начинают параллельно развиваться, усложняя и улучшая друг друга. Так же есть множество других ингредиентов, составляющих разум, и факторов, влияющих на него, о которых я ничего не могу сказать, потому что этот ответ и так уже получился абсурдно длинным, к тому же в большинстве таких вопросов я даже не дилетант. Так или иначе итогом всего этого стало появление разума, вроде нашего с вами, который, возможно, всё еще продолжает потихоньку развиваться. На полноту объяснения я не претендую, впрочем пока на нее не претендует и наука.

Надеюсь, этот текст был хоть немного полезен, если нет, то прошу прощения за потраченное на его чтение время.