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

говорит он, сдвигая ползунок дальше вправо, — то частота контактов между клетками увеличится. При трехстах клетках через пару минут вы обычно получаете один кластер, а иногда два. — Мы ждем около тридцати секунд, и после нескольких ложных стартов в районе центра экрана формируется кластер. — Как только они соединяются вместе, разъединить их крайне сложно, хотя поначалу процесс их объединения может быть очень капризным.

Затем Резник снова утраивает популяцию и перезапускает симуляцию. На этот раз перед нами совершенно иная система: вспышка активности красных клеток, и почти мгновенно формируются десять кластеров, заполняя практически весь экран пульсирующими фигурами, похожими на арбузы. Остается лишь горстка одиноких красных клеток, бесцельно дрейфующих между кластерами. Большее — это совершенно другое. — Самое интересное, — с усмешкой говорит Резник, — что вы не смогли бы с уверенностью предсказать такое поведение заранее, просто глядя на инструкции. Можно было бы предположить, что все клетки слизевика тут же образуют один гигантский кластер, или что они сформируют кластеры, которые будут постоянно распадаться. На самом деле не происходит ни того, ни другого, и вся система оказывается гораздо более чувствительной к начальным условиям. При ста клетках кластеров нет вообще; при трехстах вы, скорее всего, получите один, но он останется практически навсегда; а при девятистах клетках вы сразу получите десять кластеров, но они будут двигаться чуть более хаотично. Но ничего из этого нельзя было понять, просто глядя на исходный набор инструкций. Нужно заставить ее ожить, прежде чем вы сможете понять, как она работает.

*   *   *

На первый взгляд StarLogo может показаться видеоигрой, но работа Резника на самом деле лежит скорее в русле традиций Фридриха Фрёбеля — немецкого педагога, который изобрел детский сад и посвятил значительную часть своей карьеры в начале XIX века созданию хитроумных игрушек, призванных одновременно забавлять и развлекать малышей. — Когда Фрёбель проектировал первый детский сад, — рассказывает мне Резник, — он разработал набор игрушек, которые назвали «дарами Фрёбеля». Он тщательно создавал их, исходя из предположения, что предмет, который он дает в руки детям, сыграет огромную роль в том, чему и как они научатся. То же самое мы видим и сегодня. Мы рассматриваем некоторые из наших новых технологий как современные версии «даров Фрёбеля»: мы стремимся дать детям новые виды материалов и новые типы игрушек, которые изменят то, о чем они думают, — и то, как они об этом думают.

StarLogo, разумеется, создана для того, чтобы помочь детям — да и взрослым тоже — осмыслить определенный тип явлений, но она ни в коем случае не ограничивается слизевиками. Существуют программы на StarLogo, которые симулируют поиск пищи муравьями, лесные пожары, эпидемии, дорожные пробки — и даже программы, генерирующие более традиционные евклидовы фигуры по принципу «снизу вверх». (Резник называет это «черепашьей геометрией» — по прозвищу, используемому для описания отдельных агентов в программе StarLogo; сам этот термин заимствован из оригинального языка Logo, разработанного Пейпертом для обучения детей традиционным методам программирования). Эта способность к перевоплощению — одно из главных достоинств языка. «StarLogo — это среда моделирования, в которой дети могут создавать модели тех или иных явлений, наблюдаемых ими в мире, — говорит Резник. — В частности, она позволяет им моделировать процессы, в которых множество объектов взаимодействуют друг с другом. Так, они могут моделировать движение автомобилей на шоссе или поведение птичьей стаи, задавая правила поведения для множества отдельных птиц, а затем наблюдая за узорами, возникающими в результате всех этих взаимодействий.

«Одна из причин, почему мы особенно заинтересованы в создании подобного инструмента, заключается в том, что такие явления часто встречаются в повседневной жизни, — продолжает он. — Мы постоянно видим птичьи стаи и дорожные пробки. С другой стороны, людям очень трудно понять подобные явления. Когда люди видят стаю птиц, они полагают, что летящая впереди птица — это вожак, а остальные просто следуют за ней. Но в реальности птицы формируют стаи совсем не так. На самом деле каждая птица просто следует простым правилам, и в итоге они объединяются в группу».

По своей сути StarLogo оптимизирована для моделирования эмерджентных систем, подобных тем, что мы рассматривали в предыдущих главах, а потому структурные элементы любой программы на StarLogo хорошо знакомы: локальные взаимодействия между большим числом агентов, управляемые простыми правилами взаимной обратной связи. StarLogo — это своего рода мыслительный протез, инструмент, позволяющий разуму освоить концепцию, для понимания которой он не приспособлен от природы. StarLogo нужна нам для понимания эмерджентного поведения по той же причине, по которой нам нужны рентгеновские аппараты или калькуляторы: наши органы чувств и когнитивные способности не могут справиться с этой задачей самостоятельно.

Преодолеть это ограничение бывает на удивление трудно. Возьмем историю, которую Резник рассказывает о гуру искусственного интеллекта Марвине Минском, впервые столкнувшемся с симуляцией слизевика. «Как-то раз, вскоре после того как я разработал первый рабочий прототип StarLogo, ко мне в кабинет заглянул Минский. На экране компьютера он увидел раннюю версию моей программы слизевика на StarLogo. На экране было несколько зеленых пятен (имитирующих химический феромон), внутри каждого из которых двигалась группа „черепашек“. Несколько черепашек хаотично блужали в пустом пространстве между пятнами. Стоило одной из этих черепашек подобраться достаточно близко к пятну, как она присоединялась к группе внутри него».

Минский несколько секунд разглядывал экран, а затем спросил Резника, над чем тот работает. «Я объяснил, что экспериментирую с самоорганизующимися системами. Минский какое-то время смотрел на экран, а потом сказал: „Но эти существа не самоорганизуются. Они просто движутся к зеленой еде“».

«Минский предположил, что зеленые пятна — это кусочки еды, разбросанные по миру черепашек. На самом же деле эти зеленые пятна создавали сами черепашки. Но Минский видел это иначе. Вместо того чтобы увидеть существ, организующихся самостоятельно, он увидел существ, которые группируются вокруг заранее разложенной еды. Он предположил, что характер их скопления определялся расположением пищи. И он придерживался этой интерпретации — по крайней мере, какое-то время, — даже после того, как я сказал ему, что программа построена на самоорганизации».

Минский попался на удочку мифа о муравьиной матке: предположения, что коллективное поведение подразумевает наличие некоего центрального органа управления — в данном случае, что пища диктовала поведение клеток слизевика. Минский полагал, что можно предсказать, где образуются кластеры, просто посмотрев, где была размещена еда в начале симуляции. Но никакой еды не было. И не было ничего, что предписывало бы кластерам формироваться в определенных местах. Клетки слизевика самоорганизовывались, пусть и в рамках параметров,