AI Lab

Open Artificial Intelligence Laboratory

Что и где искать?

Есть такой анекдот про то, как некий мудрец искал потерянные ключи под фонарным столбом. Прохожий спросил его, а где же он потерял ключи. Вон там - ответил \"мудрец\". А почему же ты ищешь здесь, спросил прохожий. Так здесь светло и все понятно, а там темно и ничего не видно...
Любая история и любая модель должна соответствовать представлениям \"мудрецов\", а не \"реальности\". И если даже \"реальность\" проста как дважды два и сама бросается в глаза, ее не видно, пока она не совпадет с представлениями \"мудреца\"...

Может надо искать не там где светло?  Но и не там где темно!  А как найти то место - где потеряли...

Никому не приходит в голову стрелять по воробьям из пушки. Никто не пожелает носить воду в дырявом ведре. Красоту художественной картины не описывают количеством пошедшей на нее килограммов краски. Уже мало кто пытается описать живую клетку как нечто целое, описывая лишь свойства отдельных химических элементов входящих в ее состав. Неэффективность таких подходов кажется очевидной. Но мы не можем сказать, что очевидность неэффективности таких подходов была изначально. Так или иначе, существование множества примеров таких описаний различных явлений в настоящее время и в прошлом говорит само за себя.

Описание мозга с точки зрения искусственного интеллекта, на мой взгляд, часто напоминает то, что отмечено выше. Хотя надо уточнить, что я имею ввиду описание мозга с целью искусственного моделирования именно мозга младенца, а не иных экспертных систем, часто также называемых системами искусственного интеллекта. Дальнейшее \"воспитание\" такой модели до взрослого состояния видится вполне реальным. В дальнейшем в тексте под искусственным интеллектом будем понимать модель мозга младенца (ММ), кроме тех случаев, где это будет оговорено отдельно.

В данном случае, для иллюстрации высказанного, наверное, надо было бы привести примеры таких описаний с попытками доказательств их положительных и отрицательных сторон. Однако литература по этому поводу достаточно доступна и написана с большой профессиональностью. Не думаю, что пересказ этой литературы в моем исполнении был бы интересен.

Таким образом, мы пришли к тому, что существует множество моделей мозга младенца и продолжаются попытки построения новых, что в свою очередь говорит о неудовлетворенности уже существующими моделями. В чем причина того, что в результате моделирования мы получаем не совсем то, что нам бы хотелось?

Первой причиной является то, что мы не хотим признаться себе в том, что, приступая к моделированию мозга младенца, мы плохо знаем - чего сами хотим. Более того, мы не можем четко этого знать до конца построения понятий, с помощью которых мы бы могли описать эту модель (представьте себе ситуацию, что вы совсем не знаете геометрии и пытаетесь понять, что из себя представляет сосуд объемом, допустим в миллион литров, при этом, допустим, что Вы лишь представляете себе, что литры, это нечто связанное с молоком). Получается психологически непростая ситуация, когда человек должен признать, что он, как маленький капризный ребенок чего-то хочет, но сам не может понять - чего. Естественно возникающая поспешность выйти из этой непростой (и только на первый взгляд глупой) ситуации и быстрее объяснить кому либо что-то так, чтобы его поняли, сильно увеличивает вероятность неэффективности новой модели.

Во-вторых, на наш взгляд, причину надо искать в нас самих, а не в моделируемом мозге. Мы получаем то, чего сами хотим видеть. Похоже, что мы строим модель ММ исходя из своего предшествующего жизненного опыта не связанного с ММ, пытаясь привести в соответствие свои представления полученные из других областей знания с нашими представлениями о мозге. При этом мы стихийно выбираем представления и понятия, полученные для описания явлений из совершенно других областей знания и пытаемся применить их к описанию ММ. Если говорить образно, то мы с нашими понятиями, полученными в независимости от ММ, пытаясь с их помощью описать ММ, как бы входим в чужой монастырь со своим уставом. Я думаю, многие со мной согласятся, что этого делать нельзя (хотя, конечно, есть вероятность, что Ваш устав совпадет с уставом чужого монастыря, но наша задача довести эту вероятность до максимума). Таким образом, на начальном этапе мы должны максимально, на сколько это возможно, отвлечься от своих предметных представлений и первичным поставить ММ, а не наш предшествующий опыт.

В конечном итоге, вторая причина неудач при построении искусственного ММ является, как бы, продолжением первой. Решая первое противоречие, мы автоматически решаем задачу по поиску понятий пригодных для описания ММ, ставя понятия полученные из других областей знания в подчиненное положение. (Другими словами мы ищем потерянный ключ там, где, как нам кажется, мы его потеряли, а не там где светлее. В связи с этим для разрядки напомню анекдот. Ночью возле фонарного столба ходит пьяный человек. Подходит к нему прохожий и спрашивает о том, чего он там делает. Пьяный отвечает, что ищет ключи от квартиры, которые он потерял на другой стороне улицы. На вопрос - почему же тогда он ищет ключи не там, а у фонарного столба, он отвечает, что там темно.).

Представим себе картину, когда три слепца наткнулись на слона и пытались его описать. Один сказал что слон, это столб, другой, что это нечто вроде огромной змеи, третий назвал его веревкой. Не хотелось бы оказаться в роли этих слепцов, и я уверен, что знание двух основных причин подобной слепоты описанных выше поможет в этом.

Моделирование (описание если угодно) мозга младенца происходит давно и трудно назвать какую либо конкретную начальную дату. Соответственно очень много и различных вариантов этих моделей. Множество вариантов моделей связано с тем, что каждый описывающий получает в конечном итоге то, что он может и хочет увидеть.

Таким образом, мы, вероятно, усвоили, что простой перебор известных нам понятий и представлений (получаемых даже из медико-биологических исследований биоматериала называемого мозгом) для описания ММ мало эффективен. Кроме этого мы, вероятно, усвоили, что существует множество правомочных на существование представлений об ММ, но они нас не устраивают по каким либо причинам и, в конечном итоге, можно сказать, что по большому счету, мы не знаем, что такое ММ (с точки зрения наших желаний построить искусственный мозг младенца, а в дальнейшем и взрослого). Если поговорить даже о простом колесе, то можно описывать структуру покрышки, строение и форму металла, марку автомобиля, которому принадлежит данное колесо, но при этом речь будет идти о материале, на котором реализовано колесо, а понятие колеса ускользнет. Согласитесь, что нечто называемое колесом может быть и из дерева, и из пластмассы и не только у автомобиля.

Что же делать? Существует два способа. Первый - это рассматривать ММ с разных сторон выискивая все новые и новые. Хочу отметить, что это бесконечное множество. Возможно, кому-то повезет. Но все что мы говорили выше, показывает неэффективность этого подхода.

Второй способ выхода из положения - это сравнивание ММ с целью выявления общих понятий с любыми другими известными нам объектами, и в первую очередь с теми, которые имеют, на наш взгляд, хотя бы что-то общее с ММ и его нечеткой (я бы сказал \"художественной\") характеристикой, как интеллектуальность, адаптивность, обучаемость. На самом деле это сложный, длительный, итеративный, но вполне реально выполнимый процесс. Поиск этих общих характеристик или понятий которые присущи этим объектам (в том числе и искусственно созданным человеком, например, как персептрон) автоматически приводит к выявлению набора понятий, если угодно языка, пригодного для описания и моделирования того, чего Вы хотели бы изначально, в нашем случае - искусственного интеллекта. Говоря образно, переложив эти понятия на компьютерный язык возможно создать \"железный\" мозг неотличимый по своим интеллектуальным (обучаемость, адаптивность, целевое поведение и т.п.) возможностям от мозга человека. Боюсь, что это только малая часть того, что можно будет сделать развивая исследования разнообразных моделей описываемых с помощью этих понятий. (Подобно тому, как основываясь на понятиях и аксиомах геометрии, создавая и изучая свой геометрический мир, доказывались теоремы, определялись - предсказывались расстояния и т.п.). Согласитесь, вероятно, сюда можно будет отнести вопросы старения, устойчивости и адаптивности фирм, вопросы медицины, адаптивность и предсказание вероятностей кризисных ситуаций в обществе, вопросы экологии и т.д. Кроме того, вероятно, можно будет предсказать какие то еще не выявленные свойства самого биологического мозга.

Процесс исследования ММ по этой технологии превращается в процесс исследования огромного класса объектов.

В качестве примеров взятых для сравнения с мозгом, можно назвать эволюцию живых организмов, бактериальную и животную клетки, строго детерминированные автоматы, системы с хаотическим поведением элементов, сообщества насекомых и т.п. Причем, клетка, мозг, эволюция рассматривались не по иерархии, а ставились как бы в один ряд, на одну полку с остальными объектами обладающими свойствами близкими к пластичности, адаптивности, самообучаемости. Для иллюстрации можно сказать, что предлагаемая технология выявления нового (или нового применения уже известного) включает в себя процедуру напоминающую построение гомологичных рядов Н.Вавилова в биологии, или построение таблицы Д.Менделеева в химии. Как видите, мы не открываем велосипед. Пусть не точно такая же, но подобная технология уже применялась в других областях. Действительно, все новое - это хорошо забытое старое, хотя, может, и с небольшими изменениями и особенностями.

Возьмем следующие понятия (характеристики) и посмотрим, как они реализованы в различных объектах.

Характеристика 1.

Количество элементов. Подразумевается количество уже существующих элементов системы, возможность включение в систему элементов из окружения или синтез новых элементов взамен разрушившихся старых.

Характеристика 2.

Разнообразие возможных специализаций элементов (в упрощенном виде разнообразие самих элементов). Необходимо отметить, что в специализацию включается и местоположение элемента, его возможные связи.

Характеристика 3.

Чувствительность специализации элементов, если угодно, реагируемость элементов.

Характеристика 4.

Устойчивость (\"время жизни\") специализации элементов от времени, от воздействий, в том числе происходящих от соседних элементов системы.

Следует отметить, что возможен вариант конкретного элемента, когда \"время жизни\" специализации совпадают с \"временем жизни\" самого элемента и его исчезновение может повлиять на характеристики 1 и 2.

Характеристика 5.

Компонента случайности в выборе новой специализации (роли) элемента в случае исчезновения предыдущей.

В качестве первого примера для поверхностного рассмотрения (более детальное исследование на данном этапе не является целью, сейчас важен сам подход) возьмем общество. Этот выбор основан на том, что принято считать, что в развитии общества разбираются все, так же как и в развитии футбола или баскетбола.

Вначале рассмотрим, что нам дано, т.е. каковы характеристики элементов присущих практически любому обществу людей. Далее посмотрим, что надо, чтобы с этим \"дано\" появилось адаптивное общество.

Посмотрим на общество в разрезе характеристик, которые мы с Вами задали выше. В случае общества понятие количества элементов реализовано, очевидно, в наличие людей как таковых. Особенностью является то, что устойчивость (\"время жизни\") специализации (роль) элемента от времени практически равна нулю. Специализация, о которой мы говорим и специальность, полученная в учебном заведении - это разные вещи. Специализация в данном случае - это функции элемента - индивидуума. Специальность, полученная в учебном заведении является тем, что может и призвано обеспечивать то, что в данном случае мы называем специализацией. Другими словами для того, чтобы человек выполнял свою ежедневную работу, он должен получать средства к существованию, в нашем обществе - это деньги. Отсутствие средств к существованию приведет к изменению прежней роли человека, к поиску им новых видов деятельности, вплоть до противоправных действий. Но средства к существованию человека, как элемента общества, да и как биологического существа в частности, должны быть получены либо самим человеком, либо обществом и передано данному человеку.

Не вызывает сомнений, что количество людей имеет большое значение для приспосабливаемости или адаптивности популяции человека. В различных ситуациях оптимальным может быть различное количество людей в сообществе. Многие задачи непосильны одному человеку, а сообщество из большего количества людей может приспособиться к большему количеству заранее не запланированных ситуаций во внешней среде.

В данном случае нам нет необходимости вдаваться в описание того, как биологически обеспечивается поддержание такой характеристики, как количество элементов в популяции. Но мы вновь наталкиваемся на материальные ценности, как это уже было в случае с поддержанием специализации.

Способность людей реагировать на какие либо изменения внешней среды не вызывает вопросов, а при обозначении этой способности в терминах отмеченных выше мы бы могли назвать ее чувствительностью. Эта чувствительность выше чем у камня, хотя и ниже по обонянию чем у собак, но несмотря на все недостатки, вполне достаточна для различного реагирования даже на звуки или изображения определяющие слова.

Различные виды работ, ремесел, должностей, инструкций, рекомендаций и т.п. в данной терминологии мы бы могли назвать разнообразием. Точнее даже тем, что призвано обеспечивать это разнообразие, т.к. образование, которое получает человек в школе или даже в высших учебных заведениях - это еще не специализация в предлагаемом в данном контексте смысле этого слова.

Хотим того или нет, но закон Ньютона о тяготении функционирует. Он используется и это включено в деятельность человека. Можно сказать, что этот закон включился в специализацию или стал ее частью. Появилась возможность использования этого знания при функционировании различных элементов. Но данный пример взят благодаря тому, что с ним связана интересная история говорящая о том, что обнаружение этого закона Ньютоном связано с тем, что на его голову случайно упало яблоко.

Говорят, в США существует поговорка, что счастье - это оказаться в нужное время в нужном месте. Это опять предполагает определенную долю случайности. В данном случае под случайностью в выборе новой специализации элементом (это может быть получение именно того или иного знания, образования, должности, нового понимания того как надо выполнять свою работу, какое действие выполнить в предпринимательстве и т.д.) подразумевается, что выбор конкретного варианта, в конкретный момент времени, любым данным элементом не определяется на 100% функциями общества.

Сравним два типа сообществ. Одно из них, сообщество по типу того, что было в СССР. Второе, сообщество, основанное на так называемой рыночной экономике.

В первом случае мы видим ограниченность в разнообразии возможных специализаций элементов (с определенной долей серьезности, в конечном итоге, об этом можно судить и по разнообразию видов колбас на прилавках магазинов). Это связано с закрытостью общества, ограниченностью доступа всех элементов к информации о способах производства тех или иных товаров, о способах управления, сильная ограниченность обмена самими товарами (в качественном, а не в количественном выражении и т.п.), другими словами со всем тем, что присуще тоталитарным режимам.

Кроме того, мы видим сильное ограничение в степени случайности выбора специализаций элементами (в быту это можно было бы назвать свободой выбора видов деятельности). Экономика плановая, и человек может поступить на то или иное производство или иную работу, которые определяются достаточно узким числом элементов исходя из плановости. Человек не в состоянии сам, по своему усмотрению создать (в определенном смысле, на данный момент времени, случайно с точки зрения всего сообщества) свое производство или иную деятельность. При изменении ситуации в обществе (имеется ввиду и природные ресурсы, и геополитическая ситуация, и движение прогресса в других сообществах и т.п.) функционирование людей определяющих способы производств и иной деятельности остается длительное время устойчивым, т.к. эта устойчивость связана в данном примере с заработной платой, которая не зарабатывается, а распределяется от того, что заработано всем сообществом. Определить же детально эффективность функционирования каждого, отдельно взятого элемента в данном случае не представляется возможным (рассчитывать на очень умного человека или очень совершенную систему расчета не реально). Единственная реальная оценка - это экспертная, которая в свою очередь связана с элементом случайности, и не связана с достаточной чувствительностью данного эксперта к изменениям внешней ситуации.

Иное происходит в сообществе с рыночной экономикой. Основное отличие сообщества с рыночной экономикой можно было бы назвать наличие наряду с государственной собственностью и частной собственности. Но что такое частная собственность в разрезе наших понятий. Это, прежде всего увеличение разнообразия возможных специализаций элементов (видов деятельности), увеличение степени случайности (с точки зрения всего сообщества) в выборе этих видов деятельности, увеличение устойчивости специализации, т.е. устойчивости не задействованной в данный момент роли человека, его профессиональной функции. Последнее (прежде всего, речь идет о поддержке безработных) может быть искусственно поддержано государством и без частной собственности, а за счет средств отпускаемых из общегосударственных. Если речь идет о приспосабливаемом к непредсказуемым ситуациям обществе, а не огромном строго администрируемом автомате по какому либо, пусть многопрофильному, производству, то не трудно представить, что наличие определенного числа оплачиваемых в разумных пределах безработных просто необходимо. Конечно, речь идет о реальных безработных, а не работающих - выполняющих бессмысленные функции и получающих \"заработную плату\", как это часто бывает в тоталитарных режимах. (Необходимо отметить, что в отдельных случаях, на коротких промежутках времени, когда нужна не столько адаптивность сообщества, сколько некий автомат по типу диктаторской военной машины, тоталитарный режим может достичь кажущийся, временный, недоступный в рыночных условиях успех).

Такой механизм, как частная собственность, дает частичное увеличение \"устойчивости элементов\" - позволяет поддерживать определенное количество \"безработных\" за счет средств самих собственников. Кроме этого этот механизм дает увеличение \"разнообразия\", т.к. частник имеющий средства может сам создать или изменить свое производство или иную деятельность, а не только включаться в существующие государственные структуры. Более того увеличивается элемент случайности, т.к. частник действует исходя из своих собственных представлений о том, как надо организовывать дело, а это с точки зрения всего сообщества (да и не только) имеет элемент случайности. Конечно, часть начинаний и уже действующих производств или иных видов деятельности может разрушаться и становиться безуспешными, но на их месте возникают новые. Если угодно, можно сказать, что в какой то степени в этом и заключается процесс приспособления, перманентной подстройки сообщества.

Предшествующий опыт уже достаточно ярко показал краткость жизни тоталитарных режимов в историческом масштабе с одной стороны и преимущества рыночных экономик с другой. Основой рыночной экономики считается частная собственность. Мы же с Вами показываем, что дело в соотношении других характеристик (мы их перечислили ранее), а частная собственность это только средство, если угодно, механизм позволяющий обеспечивать определенные границы этих характеристик. Согласитесь, если разница между размером собственности небольшой части элементов и остальных элементов очень велика, то ситуация может оказаться взрывоопасной несмотря на наличие частной собственности. Другими словами в этих условиях образуется большое число элементов с очень низкой устойчивостью выполняемых ими функций, снижено для них разнообразие возможных устойчивых специализаций (состояний). С другой стороны, внутри всего общества, хотя и основанного на частной собственности, образуется совокупность элементов, которую можно было бы описать по характеру входящих в нее элементов и наших характеристик, как тоталитарную (а значит устойчивую кратковременно, особенно при сильно неустойчивом окружении). Говоря обычным языком, образуются монопольные организации по характеру больше напоминающие строгие автоматы, чем адаптивные системы, в окружении большой массы обедненных возмущенных людей готовых пойти за любыми лозунгами о всеобщем равенстве и счастье.

В целом по обществу, это путь к хаосу. Ответная реакция - диктатура подминающая и существовавшие до нее монополии.

(Хотелось бы отметить, что и сам размер расслоения общества, о котором только что говорилось, является лишь косвенной характеристикой состояния общества, как и частная собственность.)

Сказанное означает, что, оперируя только такими понятиями, как частная собственность и т.п., в результате мы можем получить (непредсказуемо) модель сообщества как по типу, который мы называем рыночным, подразумевая то, что происходит во многих развитых капиталистических странах, так и по типу тоталитарных режимов мафиозных государств. Характеристики же, которые мы предложили ранее, напрямую связаны с приспосабливаемостью или закостенелостью сообщества.

Подобный пример, как и с понятием частной собственности, мы могли бы представить и с модным понятием демократии. К сожалению, оно так же не может быть достаточно корректно связано с настраиваемостью общества к изменяющимся условиям. То, что понятием демократии часто спекулировали большевики, только подтверждает высказанное.

Рассматривая организацию общества, мы, как при решении школьных задач, отметили что нам \"дано\", какие у нас характеристики элементов. То, какое будет общество по способности к настраиваемости к сложным изменяющимся условиям, зависит от того, как будет организовано обеспечение таких характеристик, как устойчивость состояний ее элементов, обеспечение разнообразия и определенной случайности в выборе различных состояний элементами. Структуры и механизмы, которые в той или иной степени обеспечивают эти характеристики и есть то, что мы обычно называем структурами и механизмами государственного управления. Эти структуры и механизмы могут быть разнообразными (для сравнения можно взять государственное устройство США и СССР), меняться во времени (Россия до 1917 года, СССР, современная Россия), но так или иначе, они работают, скорее, как некие администрируемые автоматы, работающие на обеспечение механизмов адаптивности (живучести) всего сообщества.

Как видим, если рассматривать общество сквозь призму, как минимум пяти отмеченных вначале понятий, и использовать проиллюстрированную выше технологию можно ожидать, что мы сможем предсказывать многое из поведения наших сообществ, фирм, предприятий. Сможем более осознанно оценивать перспективы вложений своих капиталов в бизнес в той или иной стране, более осознанно оценивать деловых партнеров (фирмы и предприятия). Такой подход, вероятно, мог бы существенно дополнять даже самые тщательные традиционные экономические оценки различных проектов. Отказ от него, на мой взгляд, может напомнить поведение страуса, который при появлении возможной опасности прячет голову в песок. Однако необходимо отметить, что (как и при езде на автомобиле) для использования предложенного нужна определенная практика, а следовательно, вначале и терпение.

Животная и бактериальная клетки.

Что же понимать под \"сутью\" живого организма? Это может быть совокупность органов, система клеток, способный к самоудвоению набор биомолекул, совокупность биологической или космической энергии, различные биологические поля.

Любое описание в различной степени имеет право на существование. Однако очевидно, что мы не получим много информации о клетке описывая ее с позиции таблицы химических элементов, хотя клетка и состоит из таких элементов. Изучая строение генов, видимо, мы не сможем достаточно информативно описать эволюцию живого мира.

Не хотелось бы создать у читателя впечатление опровержения полезности традиционных усилий генетиков и молекулярных биологов. Эти исследования трудно переоценить, особенно в области исследования конкретных систем работающих в клетке и отработанных длительной эволюцией. Другими словами систем, которые больше напоминают собой механические неживые, строго детерминированные автоматы выполненные на молекулярном уровне. Такие системы могут быть очень сложны, удивительно красивы и необычайно интересны. Но при этом трудно формализуемая сторона именно живого скорее всего ускользает и остается обделенной.

Посмотрим, что нам в клетке дано с точки зрения обозначенных вначале изложения понятий, каковы свойства элементов клетки.

Первая характеристика (количество элементов) на клеточном языке это, видимо, потенциал клетки по синтезу новых молекул. Этот синтез обеспечивается длительно отработанными в эволюционном процессе конкретными, во многом изученными, механизмами. Сюда можно отнести и энергетические процессы. Конечно, какие-то стороны этого механизма строго отработаны до уровня однозначных молекулярных автоматов. Но в то же время, вероятно, есть и настраиваемая компонента.

Вторая характеристика, очевидно, обеспечена наличием генома. Сами элементы не несут в себе большой потенциал разнообразия возможных состояний как в случае, допустим организма, где каждый элемент-клетка содержит, как бы внутри себя (геном есть в каждой клетке), набор возможных вариантов своего состояния, своей специализации. При этом следует отметить, что геном животной клетки, вероятно, значительно разнообразней генома бактериальной. Геном бактериальной клетки может сильно варьировать количественно. Это снижает вероятность чисто механических ограничений при считывании тех или иных комбинаций генов, т.к. наличие копий хромосом может снять эти ограничения. Существенное увеличение количества генов возможно и в животных клетках, но как правило это касается не всего генома, а отдельных генных комплексов в сильно специализированных клетках.

Чувствительность (способность молекул к различным реакциям) не является в данный момент очень существенной, хотя при более углубленном рассмотрении ее следует учитывать. Возможность получить более узко специализированные комплексы работающих молекул в клетке, без перекрестного \"шумового\" взаимовлияния уменьшает потребность в постоянных подстройках системы. Порой ферменты (по происхождению они являются элементами клеток) просто поражают своей тонкой настроенностью на те или иные реакции, в то же время среди элементов клетки есть липиды, полисахариды и иные молекулы не отличающиеся, в этом смысле, высокой специфичностью.

Четвертая характеристика на клеточном языке в упрощенном виде - это просто неустойчивость молекул клетки. Понятно, что они не вечны и могут разрушаться от различных воздействий, в том числе и от запрограммированных воздействий соседних молекул клетки. Если рассмотреть более подробно, то речь может идти об устойчивости любого работающего генно-молекулярного комплекса. Небольшие изменения в считывании генов любого из небольших комплексов может привести к изменению его функциональной роли в клетке, к изменению его специализации.

Пятая характеристика - это возможность случайного считывания генов, конечно, речь не идет о тех случаях, когда ген включен в строгие молекулярные автоматы. В данном случае не надо путать со случайностью, которая есть в мутационном процессе, и может затрагивать практически любой участок генома, любой ген. Поскольку речь идет не о мутациях, элемент случайности в считывании генов пока является допущением.

В отличие оттого, что мы видели на примере сообщества людей, отдельно взятые молекулы клетки не могут поддерживать общее количество элементов клетки. Для этого существует довольно сложный и интересный механизм, включающий в себя геном, рибосомы, РНК, и т.п. В обеспечении механизма синтеза белка в клетке, трудно оценить соотношение доли адаптивного к непредсказуемым изменениям окружения и доли строгого автомата. Если говорить о синтезе белковых молекул без учета выбора гена, с которого считывается информация о данном белке, без учета общего окружения для синтеза белка, обеспечиваемого иными вспомогательными клеточными механизмами, то, вероятно, доля строго автомата очень высока и структура этого автомата у разных видов очень близка, если не идентична. Кроме того, в обеспечении клетки элементами (в частности белками) необходимы системы обеспечения клетки составными частями этих элементов, например, аминокислотами.

Не реально себе представить, что изначально в клетке эти системы жизнеобеспечения воссоздаются из общего хаоса молекул. Конечно же, работают клеточные молекулярные автоматы, отработанные в период длительной эволюции предшествующих поколений. Но эти автоматы работают в некотором окружении, сначала в клеточном, а посредством клеточного, и во внешнем. Чем сложнее строго детерминированный автомат, тем уже диапазон внешних условий для его нормального функционирования. Надеюсь, что это предположение не вызывает излишних сомнений. Степень же сложности строгих молекулярных автоматов клетки, например, по синтезу белка достаточно высока. Остается сделать предположение о существовании неких механизмов обеспечивающих это окружение и подчиняющихся закономерностям, которые можно описать исходя из предложенных ранее понятий. Речь идет о механизмах способных обеспечивать подстройку к не предсказанным заранее изменениям внешних условий. (Возможно, существуют системы регуляции степени включения этих механизмов, в зависимости от эффективности работы основных клеточных автоматов. Например, при изучении вопросов мутагенеза у бактерий, в последнее время уделяется больше внимания на то, что мутации появляются, вроде бы, чаще в тех генах, которые в данный момент дольше или активнее функционируют, а активнее функционировать их заставляет низкая в данных условиях эффективность белков, кодируемых данными генами. Этот пример относится скорее к эволюционному процессу, чем к нашему случаю, но он иллюстрирует возможность подобного и в явлениях рассматриваемых нами на уровне отдельно взятой клетки, без всяких мутаций в общепринятом смысле этого слова.)

Далее, в основном мы будем говорить о той части клетки, которую мы можем описать с точки зрения предложенных ранее понятий, а внешние проявления которой, можно описать как адаптивность, настраиваемость на конкретные, не предсказанные заранее (и с этой точки зрения, как бы, случайно возникающие) внешние условия.

Таким образом, мы рассмотрели вопрос о том, что нам \"дано\". Теперь рассмотрим вопрос о том, что бы мы сделали во внутренней структуре клетки ещё, для получения таких внешних свойств как, для бактериальной клетки - лишь бы существовать, для животной клетки - выполнять некую специализированную функцию требуемую для всего организма. В случае животной клетки, можно говорить, что она является элементом организма и ей не требуется иметь весь набор функций для обеспечения собственного жизнеобеспечения вне зависимости от организма. Питание клетки обеспечивается свойствами всего организма как целого и, соответственно, отдельно взятая клетка (или даже орган) должна лишь выполнять некую специализированную функцию.

Исходя из того, что животные клетки являются элементами многоклеточного организма, то и набор возможных специализаций этих клеток, при довольно широком диапазоне вариантов внешних по отношению к ним условий, должен быть достаточно большой. Для обеспечения этого мы, вероятно, пожелали бы увеличить доступное разнообразие и количество возможных элементов клетки. Исходя из того, что нам дано из рассмотренного ранее, это можно достичь увеличением разнообразия генов, а соответственно и генома.

Исходя из того, что одной из функций целостного организма является поддержание внутренней стабильности (гомеостаза, если угодно), то диапазон непредвиденных внешних изменений вокруг отдельно взятой клетки не очень велик, и от момента роста к зрелому состоянию организма уменьшается (во время роста постоянно изменяется как количество клеток, так и функции отдельно взятой клетки). Как было предложено ранее, системы обеспечивающие настраиваемость на непредвиденные изменения внешних условий содержат компоненты случайности. Для обеспечения отмеченных в этом абзаце свойств клетки, мы, вероятно, ввели бы в нее механизм постепенного уменьшения компоненты случайности, а соответственно, и разнообразия работающих генов. Но вводить такой механизм в животной клетке нет необходимости. При исходно большом разнообразии генов, позволяющих строить некий регулируемый барьер для доступа к арсеналу генов, отделяя его, хотя бы, от части возможных источников случайности (внешняя и внутренняя среда клетки), такой механизм появляется естественным образом, если угодно, автоматически, сам по себе. Образно говоря, этот механизм существует за счет естественного отбора. Т.е. из вновь активизировавшихся, сохраняются и накапливаются в активном состоянии те гены, генные комплексы или циклы, которые по стечению обстоятельств, в данных условиях, сокращают случайную компоненту в считывании генов, а соответственно и арсенал доступных для считывания в данных условиях генов, тем самым, сохраняя именно свою активность.

Роль настраиваемых барьеров для доступа к арсеналу генов могли бы выполнять молекулы клеточных мембран, (мембраны могут включать в себя и молекулы ферментов).

В качестве таких элементов могли бы быть, вероятно, и молекулы обеспечивающие компоновку (а соответственно и доступ к генам) генного арсенала.

В случае бактериальной клетки для поддержания ее основного свойства (допустим, существовать и при случае делиться), мы, вероятно, должны постараться сделать так, чтобы компонента случайности в работе ее внутренних механизмов не снижалась. Для этого, очевидно, надо сократить до определенной степени разнообразие арсенала генов, и в первую очередь тех, что могут обеспечивать клетку некими барьерами, если угодно, мембранами (в первую очередь, внутренними) и молекулами контролирующими доступность генов. В этих условиях повысится роль внутриклеточного содержимого (цитоплазмы), как источника случайной компоненты в работе клеточных механизмов.

Образно говоря, компонента случайности в считывании генов (генных комплексов) обеспечит некий внутренний тонус. Конечно, небольшая часть настроенных внутриклеточных молекулярных ансамблей постоянно будет разрушаться даже при стабильных условиях внешней среды, но взамен будут появляться и новые. Компонента случайности предполагает существование одновременно нескольких вариантов молекулярных ансамблей настроенных на данные в этот момент времени условия существования.

В животной клетке, неизбежно, за счет естественного отбора, этот процесс в каждом новом цикле несет тенденцию к увеличению количества устойчивых элементов клетки. Если говорить подробнее, количества устойчивых генно-молекулярных комплексов или устойчивых циклов работы генно-молекулярных комплексов. Следовательно, доля клетки, работающая по типу строгого администрирования, будет возрастать, а адаптивная, самонастраиваемая доля уменьшаться до минимума вплоть до нуля. Другими словами имеется тенденция к уменьшению скорости настраиваемости клетки на новые возможные изменения отношений с внешней средой и, как следствие, в конечном итоге, обрыву спирали - гибели клетки.

Устойчивость какого либо элемента или группы кроме их внутренних возможностей, очевидно, зависит и от того, на сколько меньше изменений будет в их окружении. Естественный отбор будет идти в сторону сохранения таких элементов, которые могут влиять на возможность случайных изменений своего окружения.

Естественный внутриклеточный отбор идет в сторону уменьшения количества доступных для считывания генов и уменьшения степени случайности считывания новых генов, и, следовательно, приводит к уменьшению скорости настраиваемости клетки, в конечном итоге - гибели клетки.

Но необходимо отметить, что замедление настраиваемости идет одновременно и с замедлением появления новых стабильных элементов, т.к. уменьшается разнообразие и свобода возможного выбора. Если описываемое развитие событий назвать старением, то старение идет вначале достаточно быстро, а затем с увеличивающимся замедлением. Но как бы медленно не шло старение в своей завершающей стадии, в животных клетках оно все же в основной своей массе идет и доходит до своего естественного окончания. Однако интересно, что процесс старения тормозит самого себя.

Действительно, если сравнивать геномы, то можно заметить, что количество и разнообразие генов у клеток животных больше, чем у клеток бактерий, что иллюстрирует рассуждения по поводу склонности к старению в цепочке от бактериальной клетки, простейших эукариот и клеток высших животных. С другой стороны, эукариоты отличаются наличием сформированного ядра и ядерной мембраны, что может послужить иллюстрацией большей вероятности идти по пути постепенного закрытия генов для считывания или по пути ограничения случайности выбора генов для считывания.

Таким образом, мы обрисовали картинку старения, в частности, животной клетки. Для этого нам не понадобились какие-то специальные гены с \"часовым механизмом\" старения или накапливающиеся отрицательные мутации. Достаточно оказалось нестрогое количественное выражение описанных ранее пяти характеристик.

Но эта картина будет слишком эскизной, если мы забудем о наличии животных клеток практически избежавших участи углубляющегося старения. Речь идет, прежде всего, о раковых клетках. В каких случаях это было бы возможно? На языке наших характеристик, это видимо, какое то нарушение процессов ограничения разнообразия возможных специализаций (полный набор - это весь геном). На языке, который ближе биологам, это скорее мутации в генах (гене) обеспечивающих синтез клеточных молекул или систем молекул связывающих ДНК или ограничивающих (делающих более избирательным) к ним доступ, например, ядерный мембранный комплекс. Интересно, что именно наличие ядерных мембран и является существенной, морфологически отличительной чертой эукариотической клетки от бактериальной. Другой вариант, это мутации в генах обеспечивающих синтез клеточных молекул или систем молекул направленных на обеспечение случайности считывания генов.

Но самое интересное при рассмотрении этого вопроса то, что исходя из наших рассуждений, не исключается вариант онкологической специализации клетки без всяких мутаций, как частный вариант старения вообще. В конкретных случаях это возможно, когда ограничение считывания всего набора генов или ограничение случайности считывания генов затронет сами эти гены обеспечивающие эти процессы ограничения. Произойдет зацикливание. Вероятно, в природе это наиболее распространенный вариант \"бесконтрольного\" деления клеток в организме. При этом возможен выход с помощью хотя бы кратковременного нарушения такой специализации или такой \"дифференциированности\". Т. е. импульсное омоложение с тем, чтобы новый процесс старения пошел по иному пути. Если быть более точным, то понятие дифференциации принятое в биологии, в данном случае, видимо, не совсем уместно, т.к. оно более применимо к строго запланированной специализации клеток происходящей в результате работы отработанных длительной эволюцией генно-молекулярных автоматов.

Конечно, обязательный в норме элемент случайности в считывании генов является скорее пока допущением. Но с другой стороны, трудно себе представить объем информации, который должен был бы быть записан в геноме, если при этом должно было бы быть строго описано любое поведение клетки. Более того, возникает сложность в описании способов настройки к заранее не известным ситуациям.

Таким образом, мы получили представление о характеристиках клетки определяющих ее старение. Одним словом, это большое разнообразие набора генов в сочетании с возможностью ограничения доступности генов. Дальнейшая прорисовка доступна практически любому творческому специалисту - биологу.

Экспериментальное же решение, позволит управлять процессом старения животных клеток в культуре ткани, а в отдельных случаях в организме. Это возможность наработки клеток in vitro и получение специфических препаратов, создание искусственных - факторов роста и, видимо, много чего еще. Вещества способные влиять на процесс углубления ограничения считываемости генов в процессе жизнедеятельности клеток, возможно, могли бы иметь значение при лечении различных заболеваний и, в частности, онкологических (но при этом мишенью скорее будут не сами раковые клетки, а клетки иммунной системы).

Промоделируем на ЭВМ?

В данном случае нам не интересно моделировать ни сообщество, ни бактериальные или животные клетки. Посмотрим, что бы мы сделали, приступая к моделированию мозга младенца.

Для начала, с целью упрощения, зададим, что время жизни (устойчивость) элемента с определенными заданными свойствами не ограничено. Т.е. свойства элемента не изменяются от времени. Количество задаваемых элементов в модели постоянно. Исследователь может выбрать любое количество элементов в зависимости от своих целей, но пока, для упрощения, зададим постоянство возможного количества элементов выбранного изначально. Допустим, что, если изначально, исходя из возможностей нашей ЭВМ, мы решили поработать с моделью из ста элементов, то в программе зададим постоянство этого количества в процессе работы данной модели.

Реализуем случайность выбора свойства отдельно взятого элемента (в том числе и его связи с другими элементами) из арсенала возможных вариантов любым доступным на ЭВМ способом, и именно это будем понимать под случайностью в данном разделе (пусть это будет некая псевдослучайность).

Зададим элементам возможность иметь от 1 до 2 входов и от 1 до 2 выходов. (По желанию их может быть и много более, самые разнообразные варианты от 1 до ? входов и от 1 до ? выходов.) Зададим, что на вход элементов могут поступать сигналы от выходов других элементов. То, с каким элементом связан данный элемент, выбирается случайным образом из числа свободных в данный момент входов-выходов. При этом, естественно, могут быть случаи, когда вход или выход может временно оставаться незадействованным.

Роль же самих элементов определим, как преобразование сигналов поступающих на вход(ы) и передача преобразованного на выход(ы).

Зададим таблицу возможных сигналов на выходах, а соответственно и на входах. Пусть на вход одного из каналов может поступить 10 вариантов сигналов в виде цифр от 0 до 9, то всего может быть 130 вариантов с учетом того, что вход может оказаться и одинарным, а при двойном входе на один из них сигнал может в данный момент не поступать. Соответственно и на выходе может быть столько же вариантов. Таким образом, мы задали таблицу, размер которой во многом определяет размер арсенала разнообразия элементов (но не равен разнообразию возможных элементов).

Кроме этого нам надо задать чувствительность. Пусть в нашем примере она будет равна 90 %. Иными словами на 10 % возможных сигналов поступающих к элементу не будет никакой реакции.

Теперь зададим устойчивость. Пусть в нашем примере она так же будет равна 90 %. Это будет означать, что в ответ на 10 % возможных сигналов поступающих на вход элемента он должен будет быть заменен на новый.

Теперь посмотрим, как можно было бы определить свойство отдельного элемента.

Возьмем случайным (каждый раз при рассмотрении свойств нового элемента) образом выбранных 10 % из всей совокупности возможных вариантов входных сигналов и присвоим элементу свойство не реагировать на них.

Возьмем случайным (каждый раз при рассмотрении свойств нового элемента) образом выбранных 11.11 % из оставшейся совокупности возможных вариантов входных сигналов и присвоим элементу необходимость замениться на новый.

Возьмем один из оставшихся возможных вариантов входных сигналов и присвоим ему один случайно выбранный вариант из возможных вариантов выходных сигналов. Присвоим данную реакцию данному элементу.

Повторим то же самое со всеми остальными вариантами и присвоим эти реакции данному элементу. При этом может получиться, что на разные варианты входных сигналов будет одна и та же реакция.

Соединим входы элемента с любыми свободными выходами других элементов. Аналогично сделаем и с выходами. В нашем случае один элемент может быть связан с четырьмя (если два входа и два выхода) элементами.

Описанные выше процедуры повторим со всеми оставшимися элементами.

То же будем делать при наступлении ситуации с необходимостью замены элемента во время работы модели.

Мы постарались показать один из примеров подхода к моделированию \"серого вещества мозга младенца\". Пример, конечно, самый упрощенный и относится к \"сердцевине\" модели ММ, к той ее части, которая в дальнейшем при ее функционировании станет, если угодно, интеллектуализированной. Блок \"серое вещество\", как минимум, должен быть дополнен блоком входов, выходов, а, при желании, блоком \"боли\", но на данном этапе это не входит в сферу интересов изложения.

Осознать мгновенно эффективность такого \"серого вещества\" мозга младенца довольно сложно. Хотелось бы отметить, что, вероятно, наиболее медленно и непросто психологически (именно психологически) будет восприниматься компонента случайности. В некоторой степени психологически неоднозначна и предельная простота, с помощью которой предлагается моделировать мозг младенца, а в дальнейшем и наш с Вами мозг, мозг взрослого человека.

Итак, мы с Вами сделали выбор двери, взяли ключ и слегка ее приоткрыли.

Надеюсь на снисходительность авторов на работы которых не сделаны ссылки.

Благодарю Вас за терпение.

Обсудить на форуме (комментариев 315).