Чтение онлайн

Поэтому представим себе, что программы и данные гипотетического мозга, мощностью достаточно большой для управления сложной жизнью муравейника, разбиты на большое количество малых сегментов, каждый из которых размещен в нервной системе одного муравья, т. е. в малом мозге, который является составной частью супермозга. Для того чтобы эти сегменты могли работать, как единый мозг, надо соединить их линиями связи и в набор программ мозга включить программу-«надзирателя», которая следила бы за передачей данных между сегментами и обеспечивала нужную последовательность их работы. Кроме того, при «построении» такого мозга надо учесть то, что некоторые муравьи — носители программных сегментов — могут умереть от старости или погибнуть в тяжелой борьбе муравейника за выживание, а с ними погибнут и расположенные в них сегменты мозга. Для того, чтобы мозг был устойчив к таким потерям, необходимо иметь резервные копии сегментов в других муравьях и программа-«надсмотрщик» должна использовать их при гибели отдельных муравьев. Программы самовосстановления и оптимальная стратегия резервирования позволяют, вообще говоря, создать мозг очень высокой надежности, который сможет работать продолжительное время, несмотря на военные и бытовые потери и смену поколений муравьев. Такой «мозг», распределенный по десяткам и сотням тысяч муравьев, будем называть «распределенным мозгом муравейника», центральным мозгом или супермозгом.

Надо сказать, что в современной технике системы, сходные по структуре с супермозгом, уже не новинка. Так, американские университеты уже использовали тысячи компьютеров, подключенных к Интернету, для решения актуальных научных задач, требующих больших вычислительных ресурсов.

Кроме сегментов распределенного мозга, в нервной системе каждого муравья должны быть заложены и программы «трудовых макроопераций», которые выполняются по командам этого мозга. Состав программы «трудовых макроопераций» определяет роль муравья в иерархии муравейника, а сегменты распределенного мозга работают как единая система, как бы вне сознания муравья (если бы оно у него было).

Итак, предположим, что сообщество коллективных насекомых управляется распределенным мозгом, причем каждый член сообщества является носителем частицы этого мозга.

Другими словами, в нервной системе каждого муравья находится небольшой сегмент центрального мозга, который является коллективной собственностью сообщества и обеспечивает существование этого сообщества как целого. Кроме того, в ней находятся программы автономного поведения («трудовые макрооперации»), которые являются как бы описанием его «личности» и который логично назвать «собственным сегментом».

Малый объем сегмента центрального мозга компенсируется большим количеством этих сегментов, так что суммарная мощность мозга получается достаточно большой. Даже при самом высоком уровне дублирования, которое необходимо для повышения надежности супермозга, его рабочий объем получается в десятки тысяч раз больше, чем объем нервной системы одного муравья.

Объем нервной системы муравья оценивается величиной порядка 200 тыс. нейронов*, и, значит, сегменты супермозга муравейника могут содержать до 1011 нейронов**. [3]

Так как объем нервной системы каждого муравья мал, то и объем программы «трудовых макроопераций», которая имеется у каждого муравья, тоже получается малым. Поэтому такие программы могут обеспечивать самостоятельное поведение насекомого только при выполнении элементарного действия и требуют управляющего сигнала в начале и конце макрооперации или цепочки макроопераций.

*) Нервная система муравья состоит из надглоточного и подглоточного нервных узлов (ганглиев), а также ганглиев брюшной нервной цепочки. Надглоточный нервный узел функционально соответствует головному мозгу. С передней частью надглотчного узла связаны грибовидные тела, являющиеся высшими ассоциативными центрами. Если оценки общего объема всей нервной системы муравья колеблются от 0.5 млн. до 1.0 млн. нейронов, то грибовидные тела состоят примерно из 200.000 нейронов.

**) По другим данным суммарный объем нервных систем пчелиной семьи тоже может доходить до 1010 нейронов.

Надо отметить, что это приводит к тому, что супермозг оказывается сильно загруженным передачами команд отдельным муравьям и эта, казалось бы, маргинальная особенность работы системы супермозга приводит к очень важным эволюционным последствиям, о которых более подробно будет сказано ниже.

Говоря о супермозге, нельзя обойти проблему связи между его сегментами, расположенными в нервной системе отдельных муравьев.

Если мы принимаем гипотезу распределенного мозга, то должны учитывать, что для управления системой муравейника необходимо быстро передавать из сегмента в сегмент мозга большие объемы информации, и отдельные муравьи должны часто получать управляющие и корректирующие команды мозга.

Однако многолетние исследования муравьев (и других коллективных насекомых) не обнаружили сколько-нибудь мощных систем передачи информации: найденные «линии связи» обеспечивают скорость передачи порядка единиц бит* в минуту и могут быть только вспомогательными.

*) Бит — единица информации, позволяющая выполнить один двоичный выбор «данет», «лево-право» и т. п.

Такие линии связи достаточны для информационного обмена между отдельными муравьями при выполнении ими «трудовых макроопераций», но их пропускная способность совершенно недостаточна для связи между сегментами супермозга. Сегодня мы знаем только один канал, который мог бы удовлетворить требованиям работы распределенного мозга — это электромагнитные колебания в широком диапазоне частот.

Хотя до настоящего времени такие каналы не найдены ни у муравьев, ни у термитов, ни у пчел, из этого не следует, что они отсутствуют. Правильнее говорить о том, что использованные методики исследования и аппаратура не позволили обнаружить эти каналы связи.

Современная техника, например, дает примеры совершенно неожиданных каналов связи в, казалось бы, хорошо изученных областях, причем обнаружить их можно только специально разработанными методами.

Хорошим примером здесь может быть улавливание слабых звуковых колебаний или попросту говоря — подслушивание.

Решение этой задачи искали и находили и в архитектуре древнеегипетских храмов и в современных направленных микрофонах, но с появлением лазера неожиданно выяснилось, что есть еще один надежный и высококачественный канал приема весьма слабых акустических колебаний. Причем, возможности этого канала далеко превосходят все, что считалось в принципе возможным, и кажутся сказочными.

Оказалось, что без всяких микрофонов и радиопередатчиков можно хорошо слышать все, что вполголоса говорится в закрытой комнате, и делать это с расстояния 50-100 метров. Для этого достаточно, чтобы в комнате было застекленное окно.

Дело в том, что звуковые волны, возникающие при разговоре, вызывают колебания оконных стекол с амплитудой микроны и доли микрона. Лазерный же луч, отражаясь от колеблющегося стекла, позволяет фиксировать эти колебания на приемном устройстве, и после соответствующей математической обработки их можно превратить в звук.

Как мы видим, здесь тоже в качестве физической основы высокоскоростного информационного канала используются электромагнитные колебания (луч лазера), но совсем не так, как обычно принято использовать электромагнитные волны. Принципиально новый, ранее не известный способ использования электромагнитных колебаний позволил улавливать неощутимо слабые звуки в условиях, когда их обнаружение казалось принципиально невозможным.