(h) Глазами конструктора (1)

8. Мы переходим ко все более фундаментальной критике Эволюции, поэтому следует хотя бы вскользь подвергнуть критике ее метод управления. Обратная связь, контролирующая генотипы, допускает серьезные погрешности, из-за чего и происходит «генетическое засорение» популяций.

Главной нашей темой будет теперь одна из исходных и наиболее фундаментальных предпосылок Эволюции – выбор строительного материала. Ретортами и лабораториями Эволюции являются крохотные клейкие капельки белка. Из них она изготовляет скелеты, кровь, железы, мышцы, мех, панцири, мозг, нектары и яды. Поражает узость «производственных возможностей» по сравнению с универсальностью конечных продуктов. Если, однако, не учитывать ограничений, накладываемых холодной технологией, если нас интересует не совершенство молекулярной и химической акробатики, а скорее общие принципы рационального проектирования оптимальных решений, то открывается поле для упреков.

Как можно представить себе организм более совершенный, чем биологический? Как система детерминированная (похожая в этом смысле на живые организмы) это может быть система, поддерживающая ультраустойчивость благодаря притоку наиболее производительной, то есть, конечно, ядерной энергии. Отказ от окисления делает излишними кровеносную и кроветворную системы, легкие, всю пирамиду центральных регуляторов дыхания, весь химический аппарат тканевых энзимов, мышечный обмен и сравнительно небольшую и крайне ограниченную силу мышц. Ядерная энергия допускает универсальные преобразования; жидкая среда не является лучшим ее носителем (но можно было бы построить и такой гомеостат, если бы кому-то это было уж очень нужно). Ядерная энергия открывает разнообразные перспективы действия на расстоянии – будь то действие по проводам, дискретное («кабели», подобные нервам), будь то аналоговое (когда, например, излучение стало бы эквивалентом несущих информацию аналоговых гормональных соединений). Излучения и силовые поля могут действовать также и на окружающую гомеостат среду, а тогда примитивная механика конечностей с их подшипниками скольжения становится излишней. Разумеется, организм «на ядерной энергии» выглядит в наших глазах столь же гротескно, сколь и бессмысленно, но достаточно представить себе ситуацию, в какой находится человек на стартующем космическом корабле, чтобы правильно оценить всю хрупкость и узость эволюционного решения. При усиленном тяготении тело, состоящее главным образом из жидкостей, подвергается резким гидродинамическим перегрузкам: подводит сердце, в тканях то недостает крови, то она разрывает сосуды, появляются экссудаты[119] и отеки, мозг перестает действовать почти сразу же после прекращения доступа кислорода, и даже костный скелет оказывается в этих условиях конструкцией слишком слабой, чтобы противостоять действующим силам. Человек является сегодня самым ненадежным блоком в созданных им машинах, а также самым слабым – в механическом отношении – звеном реализованных им процессов.

Но даже отказ от ядерной энергии, силовых полей и т.п. не обязательно приводит нас назад к биологическим решениям. Совершеннее биологической будет система, обладающая одной дополнительной степенью свободы – в выборе материалов; система, вид и функция которой не предопределены. Система, формирующая по мере надобности приемный орган или эффектор, новый орган чувств или новую конечность либо же вырабатывающая новый способ передвижения. Одним словом, система, которая прямым путем благодаря власти над своей «сомой» достигает того, чего мы сами достигаем окольным путем, с помощью технологий, пользуясь регулятором второго порядка, то есть мозгом. XV Примечание автора: Рассмотренная в тексте «антистатистическая позиция» конструктора ныне, по существу, уже устарела. Надежность устройств нельзя рассматривать независимо от статистических методов. К этому с неизбежностью привел технологический прогресс, при котором серийное (массовое) производство сопровождается ростом сложности изготовляемых устройств. Если каждый элемент системы, состоящей из 500 элементов, надежен на 99%, то система в целом надежна всего лишь на 1% в предположении, что все элементы жизненно важны (для функционирования системы). Максимально достижимая надежность пропорциональна квадрату числа элементов, в результате чего получение надежного продукта невозможно, особенно когда он представляет собой систему высокой сложности. Системы, «подключенные» к человеку как к регулятору (самолет, автомобиль), менее чувствительны к повреждениям, поскольку пластическое поведение человека часто позволяет компенсировать нарушение функций. В то же время в «безлюдной» системе, такой, как межконтинентальная ракета или какая-то автоматическая система вообще (скажем, цифровая машина), не может быть и речи о подобной пластичности. Меньшая их надежность вызвана не только большим числом составляющих их элементов и не только новизной реализуемой технологии, она вызвана также отсутствием человека, выполняющего роль амортизатора случайных нарушений. Теория надежности в связи с лавинообразным прогрессом в области конструирования является ныне обширной областью науки. Методы, какими она сегодня пользуется, являются, как правило, «внешними» по отношению к конечному продукту (расчеты, многократные испытания, изучение среднего времени между отказами и времени старения элементов, контроль качества и т.д.). Эволюция также применяет «внешний контроль» (им является естественный отбор), а кроме того, и «внутренние» методы: дублирование устройств, встраивание в них тенденции к самоисправлению (как локальной, так и подчиненной вспомогательно-управляющему контролю центров, стоящих на более высокой иерархической ступени). И, пожалуй, важнее всего, что в качестве регуляторов Эволюция использует устройства, обладающие максимальной пластичностью. И если, несмотря на принципиальную эффективность всех этих способов, организмы так часто оказываются ненадежными, то виновно в этом в значительной мере «нежелание» Эволюции пользоваться большой избыточностью при передаче конструкционно-творческой информации (как гласит правило Данкофа). По сути дела, 99% всех страданий и старческих заболеваний связано с проявлением ненадежности все большего числа систем организма (потеря зубов, упругости мышц, зрения, слуха, локальная атрофия тканей, дегенеративные процессы и т.д.). В будущем главное направление борьбы с ненадежностью устройств в технике будет, очевидно, сближаться с эволюционным, однако с тем существенным различием, что Эволюция скорее «встраивает» в свои творения конструкции, «преодолевающие ненадежность», а человек-конструктор более склонен к применению методов, «внешних» по отношению к конечному продукту, чтобы не усложнять его чрезмерным количеством элементов. Критерии деятельности в обоих случаях весьма различны. Так, например, «материальные затраты» для Эволюции не играют роли, поэтому количество расходуемого наследственного материала (спермиев, яйцеклеток) не имеет значения, лишь бы его хватило для сохранения непрерывности вида. Изучение эволюции отдельных технических устройств показывает, что рост эффективности (повышение надежности) является процессом, происходящим значительно позже, чем отыскание решения, оптимального в целом. Так, принципиально, то есть в общем плане, самолеты тридцатых и даже двадцатых годов очень походили на современные – это были машины тяжелее воздуха, поддерживаемые подъемной силой крыльев, приводимые в движение двигателем внутреннего сгорания с электрическим зажиганием, машины с такой, как сегодня, системой управления и т.п. Успех трансокеанских перелетов был достигнут не в результате увеличения размеров (ибо и прежде строили большие самолеты, иногда даже больше современных), а лишь в результате повышения надежности функций, в то время недостижимого. Количество элементов, растущее экспоненциально, резко снижает надежность очень сложных устройств. Отсюда огромные трудности создания устройств столь сложных, как многоступенчатая ракета или вычислительная машина. Увеличение надежности путем дублирования элементов и передачи информации тоже имеет свои пределы. Устройство с наилучшим резервированием вовсе не обязательно является оптимальным решением. Это немного похоже на прочность стального каната: если он слишком длинный, то никакой прирост толщины уже не поможет, ибо канат оборвется под собственным весом. Тем самым если не вмешается какой-то неизвестный нам фактор, то сбои в работе, вызванные экспоненциальным ростом ненадежности, установят предел построению чрезвычайно сложных систем (скажем, электронных цифровых машин с сотнями миллиардов или биллионами элементов). Возникает весьма существенный вопрос: станет ли когда-нибудь возможным производство устройств, способных превысить этот «порог надежности», то есть более эффективных в этом отношении, чем эволюционные решения? По-видимому, нет. Аналогичные пределы подстерегают нас, пожалуй, на всех уровнях материальных явлений, то есть также в физике твердого тела, в молекулярной технике и т.п. Старение на тканево-клеточном уровне многие биофизики считают кумулятивным эффектом «элементарных молекулярных ошибок», «атомных ляпсусов», какие живая клетка допускает в ходе своего существования, причем эти «ошибки» выводят в конце концов систему как целое за пределы обратимых изменений. А если это так, то можно в свою очередь спросить, не вытекает ли статистичность законов микрофизики, эта характерная недостоверность результатов, тяготеющая над каждым самым простым материальным актом (например, над распадом радиоактивного атома, соединениями атомных частиц, над захватом этих частиц атомными ядрами), из того, что все , что происходит, «ненадежно». И что, следовательно, даже атомы и их «составные части» – протоны, нейтроны, мезоны, – понимаемые как своеобразные «машины», то есть системы, проявляющие регулярность поведения, и сами не являются «надежными» элементами той конструкции, которую мы зовем Вселенной, а также не образуют «надежных устройств», входя в состав химических молекул, твердых тел, жидкостей, газов. Не лежит ли, одним словом, статистическая ненадежность действия в основе всех вскрываемых Наукой законов Природы? И не построен ли Космос как древо Эволюции по принципу «Надежная система» (точнее, относительно надежная) из «Ненадежных компонентов»? И не является ли своеобразная «полюсность» космической структуры (материя – антиматерия, положительные частицы – отрицательные частицы и т.д.) как бы необходимой, поскольку никакой другой космос не был бы возможен из-за подстерегающей «ненадежности действия», которая стала бы на пути какой бы то ни было эволюции, навсегда фиксировав мир на стадии «первичного хаоса»? Такая (надо признать, полуфантастическая) постановка проблемы может показаться антропоморфической или хотя бы открывающей лазейку для дискуссии об «Инженере Космоса», то есть «Творце Всего Сущего», но это не так. Ведь, установив, что Эволюция не имела никакого индивидуального творца, мы можем все же обсуждать ее конструкторское мастерство, а следовательно, и упомянутый выше принцип построения сравнительно надежных систем из весьма ненадежных компонентов. 116 Индивидуальное развитие организма от момента зарождения. 117 O. G. Simpson. The Major Features of Evolution, N.Y., Columbia, 1953; см. также Дж. Г. Симпсон, Темпы и формы эволюции, ИЛ, 1948. 118 Монофилетическая эволюция – одна из форм эволюционного процесса, которая заключается в длительном направленном (не обязательно прямолинейном) сдвиге средних значений признаков популяции. Основная черта этого процесса состоит в том, что наблюдается не разделение популяции, а ее изменение в целом (см. Дж. Г. Симпсон, Темпы и формы эволюции, ИЛ, 1948). 119 Экссудат, или выпот, – жидкость, выступающая из мелких сосудов в ткани или полости тела.
[1] [2] [3] [4]