Эмерджентность: Связанная жизнь муравьев, мозга, городов и компьютерных программ - Стивен Джонсон

наукам о сложности и самоорганизации, однако все эти ответы объединяет общий паттерн, отчетливый, как завитки отпечатка пальца. Но чтобы увидеть в этом паттерн, нужно было столкнуться с ним в самых разных контекстах. Лишь когда эта закономерность была обнаружена, люди начали задумываться об изучении самоорганизующихся систем как таковых. Келлер и Сегель увидели ее в скоплениях слизевика; Джейн Джекобс — в формировании городских районов; Марвин Минский — в распределенных сетях человеческого мозга.

Какие общие черты присущи всем этим системам? Проще говоря, они решают задачи, опираясь на массы относительно глупых элементов, а не на единый интеллектуальный «руководящий центр». Это системы, работающие по принципу «снизу вверх», а не «сверху вниз». Свой интеллект они черпают снизу. Выражаясь более техническим языком, это сложные адаптивные системы, демонстрирующие эмерджентное поведение. В таких системах агенты, находящиеся на одном уровне, начинают порождать поведение, которое находится на один уровень выше них: муравьи создают колонии; горожане создают районы; простое программное обеспечение для распознавания образов учится рекомендовать новые книги. Переход от низкоуровневых правил к сложности более высокого порядка — это то, что мы называем эмерджентностью.

Представьте себе бильярдный стол, заполненный полуразумными моторизованными бильярдными шарами, которые запрограммированы исследовать пространство стола и менять характер своего движения на основе определенных взаимодействий с другими шарами. По большей части стол находится в постоянном движении: шары непрерывно сталкиваются, ежесекундно меняя направление и скорость. Поскольку они снабжены моторчиками, они никогда не замедляются, если только это не предписано их правилами, а программа позволяет им совершать неожиданные повороты при встрече с другими шарами. Такая система представляла бы собой самую элементарную форму сложного поведения: систему с множеством агентов, динамически взаимодействующих самыми разными способами, подчиняющихся локальным правилам и не подозревающих о существовании каких-либо инструкций более высокого уровня. Но её нельзя было бы считать по-настоящему эмерджентной, пока эти локальные взаимодействия не приведут к какому-то заметному макроповедению. Допустим, локальные правила поведения шаров в итоге привели к тому, что они разделились на два скопления — шаров с четными номерами и шаров с нечетными. Это ознаменовало бы начало эмерджентности — паттерна более высокого уровня, возникающего в результате параллельных сложных взаимодействий между локальными агентами. Шары не запрограммированы явно на то, чтобы группироваться в два скопления; они запрограммированы следовать гораздо более случайным правилам: сворачивать влево при столкновении с однотонным шаром, ускоряться после контакта с шаром-тройкой, замирать на месте при ударе о шар-восьмерку и так далее. И все же из этих низкоуровневых процедур складывается упорядоченная структура.

Делает ли это наш механизированный бильярдный стол адаптивным? Не совсем, поскольку стол, разделенный на два скопления шаров, не слишком полезен ни для самих бильярдных шаров, ни для кого-либо еще в бильярдной. Но, подобно пресловутым обезьянам, печатающим «Гамлета», если бы в нашей бильярдной было бесконечное количество столов, каждый из которых следовал бы своему набору правил, один из этих столов мог бы случайно наткнуться на такой набор правил, который выстроил бы все шары в идеальный треугольник, оставив биток на другом конце стола готовым к начальному удару. Это было бы адаптивным поведением в более широкой экосистеме бильярдной — при условии, что в интересах нашей бильярдной системы было привлечение игроков. Система использовала бы локальные правила взаимодействия между агентами для создания поведения более высокого уровня, хорошо приспособленного к своей среде.

Эмерджентная сложность без адаптации подобна замысловатым кристаллам снежинки: это красивый узор, но он не выполняет никакой функции. Формы эмерджентного поведения, которые мы рассмотрим в этой книге, обладают характерным свойством: со временем они становятся умнее и реагируют на конкретные и меняющиеся потребности своей среды. В этом смысле большинство систем, которые мы изучим, гораздо более динамичны, чем наш адаптивный бильярдный стол: они редко застывают в какой-то одной, неизменной форме; они образуют паттерны как во времени, так и в пространстве. Более подходящим примером мог бы стать стол, самоорганизующийся в бильярдный хронометр: биток отскакивает от восьмерки шестьдесят раз в минуту, а остальные шары перемещаются с одной стороны стола на другую ровно каждый час, в начале часа. Может показаться маловероятным, что подобная система способна возникнуть в результате локальных взаимодействий между отдельными шарами, однако ваше тело содержит множество органических часов, построенных из простых клеток, которые функционируют удивительно похожим образом. Бесконечное множество конфигураций клеток или бильярдных шаров не создаст работающих часов — на это способно лишь ничтожно малое их число. И тогда возникает вопрос: как направить вашу эмерджентную систему к поведению, подобному работе часового механизма, если в этом состоит ваша цель? Как сделать самоорганизующуюся систему более адаптивной?

Этот вопрос стал особенно важным, поскольку за последние несколько лет история эмерджентности вступила в новую фазу, которая обещает быть куда более революционной, чем две предыдущие. На первом этапе пытливые умы пытались понять силы самоорганизации, даже не осознавая, с чем именно они столкнулись. На втором этапе определенные круги научного сообщества начали рассматривать самоорганизацию как проблему, выходящую за рамки отдельных дисциплин, и попытались решить ее, отчасти сравнивая поведение систем в одной области с поведением в другой. Наблюдая за клетками слизевика параллельно с муравьиными колониями, можно было обнаружить общие паттерны поведения, что было бы немыслимо при изучении каждого объекта по отдельности. Самоорганизация превратилась в самостоятельный предмет исследований, что привело к созданию знаменитых научных центров, таких как Институт Санта-Фе, посвятивших себя изучению сложности во всех ее многообразных проявлениях.

Но на третьем этапе — том, что начался где-то в последнее десятилетие и лежит в самой основе этой книги, — мы перестали просто анализировать эмерджентность и начали ее создавать. Мы стали встраивать самоорганизующиеся системы в наши программные приложения, видеоигры, искусство и музыку. Мы создавали эмерджентные системы для рекомендации новых книг, распознавания голоса или поиска партнеров. Сколько существуют сложные организмы, они живут по законам самоорганизации, однако в последние годы наша повседневная жизнь оказалась наводнена искусственной эмерджентностью: системами, построенными с четким пониманием того, что это такое, системами, спроектированными для использования этих законов так же, как наши ядерные реакторы используют законы атомной физики. До сих пор философы эмерджентности лишь пытались объяснить мир. Но теперь они начинают его изменять.

*   *   *

То, что ждет вас дальше, — это экскурсия по областям знаний, которые обычно не соседствуют под одной обложкой. Мы взглянем на компьютерные игры, симулирующие живые экосистемы; цеховую систему Флоренции XII века; первые деления клеток, знаменующие самое зарождение жизни; и программное обеспечение, позволяющее увидеть паттерны активности вашего собственного мозга. Все эти столь непохожие явления объединяет повторяющийся паттерн, общая форма: сеть самоорганизации