Газета Троицкий Вариант - Газета Троицкий Вариант # 43 (22_08_2009)
Эта школа является первой и, весьма вероятно, будет и вторая. Но тот, кто не захочет ждать еще целый год, может погрузиться на 12 часов в мир нейробиологии уже в ближайшее время: все лекции школы снимались на видео и будут доступны в виртуальном лектории МИФИ ( www.mephi.ru/students/vl/ ).
Илья Лысенков,
студент ННГУ им. Н.И. Лобачевского,
факультет вычислительной математики и кибернетики
Актуальные проблемы и их творческие решения
Быть — это быть воспринимаемым
Дж. Беркли
Школа «В будущее наук о мозге и интеллекте» собрала студентов, аспирантов и молодых ученых из различных городов России. В качестве лекторов были приглашены ведущие специалисты по трем различным актуальным областям когнитивной науки.
Лекции длились первые три дня (один день — одна тема), по четыре в день. Научная мысль не переставала бурлить: вопросов лекторам было огромное количество, обсуждение часто перетекало в кулуары. Помимо лекций, были продемонстрированы подготовленные тьюторами презентации о методиках, используемых в той или иной области когнитивных знаний.
Каков же главный вопрос, волнующий лучшие умы современных наук о мозге и интеллекте? Пожалуй, что такое сознание. Одни придерживаются той точки зрения, что сознанием обладают все живые организмы, а человек отличается от животных не качественно, а только степенью развитости сознания. Другие, напротив, считают, что сознанием обладает исключительно человек.
А сколько загадок еще остается! Что такое мотивация? Как достигается целостность образа? Что такое свобода воли? Как материальное образует идеальное? Наконец, что стоит за субъективной реальностью, т.е. что такое самосознание, осознание себя отличным от остального мира?
Следующие два дня были посвящены разработке проектов. Школа задумывалась таким образом, что проекты являлись главной ее составляющей. При подаче заявки на Школу участникам необходимо было предложить свой собственный проект в одной из трех указанных областей. Далее, уже непосредственно на самой Школе участники в группах по 4–6 человек предлагали и разрабатывали совместными усилиями такие проекты, которые были бы интересны всей группе. Обязательное требование состояло в том, чтобы проект исследовал фундаментальную проблему, а не был направлен, например, исключительно на решение прикладной задачи. В каждой группе было по 1–2 тьютора, которые руководили общим процессом обсуждения.
Школу венчала мини-конференция, на которой участники защищали свои проекты.
Участие в Школе было поистине удивительной возможностью попробовать собственные силы работать в команде с незнакомыми ранее людьми из разных областей знаний в ситуации дедлайна для выявления и решения фундаментальной проблемы в когнитивной науке. Это был настоящий мозговой штурм! Но, видимо, так и было задумано организаторами.
Кроме того, участники Школы имели редкий шанс посмотреть на другие научные дисциплины: как осуществляется в них научный поиск, какие вопросы волнуют людей других специальностей, какие методы они используют, взглянуть на собственную науку с другой стороны.
Наталья Зевахина,
аспирант МГУ им. М. В. Ломоносова,
филологический факультет, отделение теоретической и прикладной лингвистики
Технические аспекты эволюции живого
Недавно мне пришлось столкнуться с вопросом, достаточно неожиданным. Мне не очень понятно, как на него отвечать. И я решил сделать читателей «Троицкого варианта» судьями в небольшом эксперименте.
У многих людей есть сильный интерес к «дебиологизированной биологии». Многим людям технических специальностей или, например, экономистам известно, что происходит биологическая эволюция, что есть некие «организованности», которые миллиарды лет конкурируют друг с другом, добиваются все лучших решений. Им было бы крайне интересно ознакомиться с этими решениями. Кто-то думает в самом деле найти что-то для себя новое и полезное, кто-то просто хотел бы полистать — вдруг по ассоциации заработает собственная мысль.
Однако обычные, даже популярные книги «про эволюцию» им не годятся. Главная причина: даже популярные книги подразумевают как само собой разумеющимся интерес к биологии, к деталям устройства биологических систем, знакомство с множеством названий. Если говорить не о любопытстве для общего образования и из интереса к «этакому», а именно о рабочем интересе к способам решения сходных организационных проблем в биологической эволюции, то требования «технаря» очень суровы. Вообще не нужны названия, убрать их по максимуму. Интересуют системы, подсистемы, взаимодействия, способы и механизмы преобразования систем, взаимодействия систем разного уровня, совместимость/несовместимость и взаимодействие подсистем, влияние подсистем на систему; законы и механизмы связи систем с внешними условиями; вопросы удачного изобретения и победы в конкуренции. Вот примерно такой бедный и неспецифический словарь.
Скелет: монополия абсолютного хищника (кембрийская революция)
Способ: Выделение специализированной подсистемы, с помощью которой добиваются успеха
Ситуация равного ответа: преимущество монополиста; затем все получают это преимущество'.
Речь о времени, когда вся жизнь была только в океане. Множество самых разных систем «одновременно» приобрели особую подсистему -внешний скелет (= защитные покровы). Функция очевидна: защитившихся скелетом труднее съесть. Преодолеваемая трудность: скелет -очень энергозатратное приобретение. Построить его могут лишь системы, у которых «мощность» выше определенного уровня, т.е. обладающие кислородным дыханием.
Вода в океане тех времен была мутной, поэтому свет проникал в воду очень неглубоко. Поэтому фотосинтезировать — создавать из солнечного света и воды свое тело и кислород — водные растения могли только в самых поверхностных слоях воды. Места для жизни было мало.
В некое время возникло новое приспособление: появились особые системы, «фильтраторы», прокачивающие сквозь себя огромное количество воды, чтобы доставать из нее плавающие органические частицы. В конце концов они прокачали через себя и очистили от мути весь Мировой океан. Вода стала более прозрачной, водоросли стали жить на разной глубине, обогащать воду кислородом, и самих водорослей стало намного больше. Возникает положительная обратная связь: фильтра-торов становится все больше, они все сильнее очищают воду, и количество кислорода все растет.
Содержание кислорода достигает настолько высокого уровня, что некоторые системы могут себе позволить большие энергетические затраты и обзавестись скелетом. То есть сама способность образовывать скелет появлялась и раньше, но системы с таким свойством быстро гибли, поскольку «мощности» было мало и затраты не окупались. Теперь же те, кто изобретает скелет, может им обзавестись — энергии хватает. Так создана предпосылка — есть энергия для построения скелета. Но что заставляет самые разные системы срочно его мастерить? Причин несколько, здесь можно рассказать только одну линию. Среди существовавших тогда систем были хищники. Понятно, что при прочих равных хищнику тем проще захватить жертву, чем он крупней. Возникла ситуация с «абсолютным хищником» («проблема монополии»): как только некоторые хищники стали крупнее, они стали беспрепятственно выедать все вокруг. Защиты от поедания не было, хищники просто выкашивали всех.
В этой ситуации для каждой системы, которая обзавелась скелетом, это изобретение являлось очень сильным преимуществом. Защищенных трудно съесть, и хищники переходят к питанию более доступными жертвами. В результате возникает «мода на скелет»: кто по каким-то причинам совсем не может им обзавестись, вымирает, а прочие испытывают сильное давление отбора — любые движения в сторону упрочения покровов оказываются очень выгодными. В результате совершенно не родственные между собой системы параллельно и примерно в одно время приобретают внешний скелет. Это разные скелеты: у разных систем скелет делается из разных химических элементов, имеет разное строение. То есть «марки» скелетов у всех свои. Но само изобретение теперь усвоено всеми, так что «все» теряют конкурентное преимущество.
При этом, спасаясь от хищников и пользуясь возникшими источниками энергии, самые разные системы увеличивали размер. Чем крупней система, тем труднее ее съесть, так что в спасении от выедания множество систем не только оделось в жесткие покровы, но и сильно увеличился их средний размер. Хищники тоже старались увеличиться — шла гонка на увеличение размера и защищенности. Быстро были достигнуты предельные размеры для данного типа организации системы.
