Насосы интуиции и другие инструменты мышления - Дэниел К. Деннетт

Существуют также пожиратели, паровозы и космические корабли, а также множество других метко названных обитателей мира “Жизни”, которые становятся узнаваемыми объектами на новом уровне (аналогичном конструктивному уровню). На этом уровне используется свой язык, на котором кратко формулируются точные описания, чересчур затянутые на физическом уровне. Например:

Рисунок 7

Обратите внимание, какая любопытная вещь происходит с нашей “онтологией” – нашим каталогом сущего, – по мере того как мы переходим с уровня на уровень. На физическом уровне нет движения, только “живое” и “мертвое” состояние, а единственные существующие объекты, клетки, определяются фиксированным положением в пространстве. На конструктивном уровне неожиданно появляется движение устойчивых конфигураций: на рисунке 6 на юго-восток движется один и тот же планер (хотя в каждом поколении он состоит из разных клеток), в процессе меняющий форму, а на рисунке 7 в мире становится одним планером меньше, поскольку его поглощает пожиратель.

Также обратите внимание, что на физическом уровне нет никаких исключений из общего правила, а на конструктивном уровне наши обобщения требуют оговорок вроде “обычно” или “если не произойдет вторжения”. Осколки прошлых конфигураций могут “сломать” или “убить” один из объектов онтологии этого уровня. Их салиентность в качестве реальных объектов высока, но не гарантирована. Высокая салиентность предполагает, что можно без особенного риска подняться на этот уровень, принять его онтологию и предсказать – в общих чертах, с оглядкой на риски – поведение крупных конфигураций и систем конфигураций, не просчитывая при этом происходящее на физическом уровне. Например, можно поставить перед собой задачу создать интересную сверхсистему из доступных на конструктивном уровне “элементов”.

Именно этим занялись Конвей и его студенты, которые добились невероятных успехов. Они сконструировали и доказали жизнеспособность самовоспроизводящейся сущности, состоящей целиком из клеток “Жизни”. Работая в соответствии с принципом детерминизма на бесконечном поле, она идеально копировала саму себя, после чего эта копия копировала себя и так далее. Она также (вдобавок) представляла собой универсальную машину Тьюринга – двумерный компьютер, который теоретически может вычислить любую вычислимую функцию! Что же вдохновило Конвея и его студентов создать сначала этот мир, а затем и такого удивительного его обитателя? Они пытались на очень абстрактном уровне ответить на один из главных вопросов биологии: какова минимальная сложность самовоспроизводящегося организма? Они развивали блестящие ранние рассуждения Джона фон Неймана, который работал над этим вопросом до самой своей смерти в 1957 г. Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон открыли ДНК в 1953 г., однако принцип ее работы многие годы оставался тайной. Фон Нейман довольно подробно описал плавающего робота, который подбирал в воде обломки, чтобы сконструировать свою копию, способную впоследствии повторить тот же самый процесс. Его описание того (опубликованное посмертно, в 1966 г.), как автоматон читает собственную схему и копирует ее при создании нового робота, во многом предвосхитило целый ряд позднейших открытий о механизмах экспрессии и репликации ДНК, но чтобы сделать свое доказательство возможности существования самовоспроизводящегося автоманота математически точным и понятным, фон Нейман переключился на простые, двумерные абстракции, которые теперь называют клеточными автоматами. “Жизнь” Конвея представляет собой особенно покладистый клеточный автомат.

Конвей и его студенты хотели подтвердить доказательство фон Неймана, создав двумерный мир с простой физикой, где подобная самовоспроизводящаяся конструкция оказалась бы стабильной, работающей конфигурацией. Как и фон Нейман, они хотели получить как можно более общий ответ, который был бы максимально независим от фактической (земной? местной?) физики и химии. Им хотелось, чтобы модель получилась предельно простой для расчетов и визуализации, поэтому они не только перешли от трехмерного мира к двумерному, но и “оцифровали” пространство и время: как мы видели, время и расстояние в “Жизни” всегда выражается целыми числами “мгновений” и “клеток”. Именно фон Нейман взял абстрактную концепцию механического компьютера Алана Тьюринга (теперь ее называют машиной Тьюринга) и сделал из нее универсальный серийный компьютер с хранимой в памяти программой (теперь его называют машиной фон Неймана), а также в ходе блестящих исследований пространственных и структурных требований для создания такого компьютера обнаружил – и доказал, – что универсальную машину Тьюринга (см. раздел IV) теоретически можно “сконструировать” в двумерном мире[78]. Конвей и его студенты также решили подтвердить это, поупражнявшись в двумерной инженерии[79].

Им пришлось нелегко, но они показали, как “сконструировать” рабочий компьютер из простых форм “Жизни”. Потоки планеров могут, к примеру, служить “лентой” ввода и вывода, а в качестве управляющего устройства может использоваться крупная конфигурация пожирателей, планеров и других элементов. Как выглядит эта машина? Паундстоун (1985) вычислил, что вся конструкция займет около 1013 клеток, или пикселей.

Иными словами, когда достаточное количество элементов составит способную к самовоспроизводству конфигурацию (в двумерном мире), эта конфигурация будет примерно во столько же раз больше каждого из элементов, во сколько организм больше атома. Вероятно, создать способную к самовоспроизводству систему значительно меньшей сложности невозможно, однако это пока не доказано.