Дрозофила интеллекта: почему игроку нужен еще один игрок
Мы всегда играли в игры не только ради удовольствия, но и чтобы познавать реальный мир — однако иногда настоящее и игровое поле меняются местами. Автор книги «Реальность на кону. Как игры объясняют человеческую природу» Келли Клэнси рассказывает, как ограниченные условия игры и жизни влияют на развитие интеллекта.
Австрийский писатель Стефан Цвейг и его молодая будущая жена бежали из континентальной Европы в 1938 г., после аннексии Австрии нацистами. Они метались между Великобританией и США: Цвейг больше всего на свете желал мирной обстановки для работы. В отличие от своего товарища по писательскому изгнанию Томаса Манна, он не мог заставить себя в открытую критиковать нацистов. Он хотел лишь, чтобы его оставили в покое. Нигде в Европе Цвейг с женой не чувствовали себя в безопасности, поэтому в 1941 г. они переехали в бразильский город Петрополис. Здесь, «вдали от политики», восторженно писал он, можно было существовать «ближе к собственному сердцу и сердцу природы». Бомбардировка Пёрл-Харбора японцами повергла его в панику, им овладел ужас, что державы «оси» оккупируют даже Северную и Южную Америку. Он чувствовал все большее отчуждение от собственной жизни. Цвейг оказался за границей наедине со своей женой, которая была подавлена не меньше его: «За много-много миль от всего, что раньше было моей жизнью: от книг, концертов, друзей и бесед».
Последнее произведение Цвейга, «Шахматная новелла», отражает эти переживания. Там рассказывается о докторе Б., австрийском финансовом консультанте, имевшем связи в католической церкви и среди переживавшей упадок аристократии. В Вене доктора Б. арестовывает гестапо, подвергая его пыткам в надежде завладеть состояниями его клиентов. Запертый на месяцы в пустом гостиничном номере, он лишен человеческого общения, книг и письменных принадлежностей:
Я ничего не делал, ничего не слышал, ничего не видел. Особенно по ночам. Это была пустота без времени и пространства… И так все ждешь, ждешь, все думаешь, думаешь, думаешь, пока не начинает ломить в висках. Ничего. Ты по-прежнему один. Один. Один…
Ему удается стащить из кармана надзирателя сборник шахматных партий, сыгранных крупнейшими мастерами. Заучив 150 собранных в книге партий, он обнаруживает, что может мысленно играть в шахматы сам с собой, разделив свою психику «между черным и белым “я”». Это отвлекающее занятие позволяет ему некоторое время сопротивляться пыткам гестапо, но он настолько одержим игрой, что впадает в состояние, которое сам описывает как «отравление шахматами», и переживает нервный срыв. Гестапо отпускает его, когда становится ясно, что в своем состоянии безумия он не может предоставить никакой полезной информации. Мир чистого разума даровал ему временное освобождение из тюрьмы, но в итоге запер его в клетку игры.
В конце концов доктор Б. выздоравливает и покидает Европу на корабле, направляющемся в Аргентину. Здесь он встречает Мирко Чентовича, действующего чемпиона мира по шахматам, который играет блестяще, но механически. Чентовичем движет исключительно корысть, интеллектуальный аспект игры его не интересует. Он не умеет ни читать, ни писать и, как считается, служит в новелле олицетворением необразованных фашистов, которые тем не менее преуспели в следовании правилам и предписаниям. Другие пассажиры подначивают доктора Б. сыграть с неотесанным чемпионом. Доктор Б. выигрывает первую партию и успешно ведет вторую, пока Чентович не обнаруживает, что может вывести противника из равновесия, затягивая каждый ход. Любая пауза оставляет доктора Б. наедине со своими мыслями, как в том венском гостиничном номере. Его разум выходит из-под контроля, лихорадочно просчитывая ходы в маниакальной игре с самим собой. В конце концов доктор Б. предпочитает сдаться, чтобы не погрузиться в безумие. Он клянется никогда больше не прикасаться к шахматам.
Цвейг написал «Шахматную новеллу» в 1941 г., незадолго до того, как он и его жена покончили жизнь самоубийством. Подобно доктору Б., они решили, что единственный способ выиграть — не играть. Биограф Цвейга Джордж Прочник описывает полицейскую фотографию с места происшествия: руки Цвейга сложены на животе, голова жены лежит у него на плече, ее рука поверх его рук. «Он выглядит мертвым, — пишет Прочник. — Она выглядит влюбленной».
В «Шахматной новелле» разум, преодолевая отчаянное одиночество, изобретает другого игрока. Тут Цвейг предвосхитил то, что станет одним из величайших предприятий XX в.: попытку воссоздать интеллект in silico (лат. «в кремнии»). Играм было суждено сыграть в этих поисках центральную роль, поскольку кибернетики сосредоточились на моделировании целеустремленной стороны интеллекта. Шахматы со временем начали называть «Drosophila melanogaster искусственного интеллекта»: подобно плодовой мушке — излюбленному модельному организму генетиков, эта игра стала стандартной моделью, с помощью которой инженеры оценивали интеллектуальные способности своих программ. Более того, инженеры использовали игры как тренировочную площадку, где их программы могли учиться новому и самостоятельно наращивать свои возможности. Подобно тому как доктор Б. сталкивал две части своего разума, инженер сталкивает программу с ее собственной копией в режиме самоигры. Так программы партия за партией учатся приспосабливаться к требованиям игры — это напоминает идущую в процессе эволюции адаптацию сменяющихся поколений организмов к условиям окружающей среды.
Если агент наделен желанием и базовыми средствами для его удовлетворения, происходит что-то волшебное. Живые организмы хотят выжить и размножиться. Игры, которым внутренне присущи определенные цели, являются отличной средой для имитации такого положения. Изучение игр — как погруженными в них игроками, так и исследователями со стороны — раскрывает логику желания. Фон Нейман изобрел математический метод, который позволяет предугадывать решения агента, просто зная, чего тот хочет. Он был убежден, что человеческий эгоизм является «явлением природы». Закон сохранения энергии позволяет предсказывать изменения в физической системе. Еще Фон Нейман считал, что личный интерес точно так же управляет действиями людей, делая их объяснимыми. Эта идея была не нова. В древнеиндийской философии страдание проистекает из неутолимых человеческих потребностей. Желание — это объединяющий принцип, скрывающийся за множеством своих проявлений. Как только его истинная природа осознана, борьба оборачивается покоем: ей нет конца, а следовательно, в ней нет направления. Желание — это одновременно источник бесконечных страданий и всегда доступное лекарство от них.
Греческая поэтесса Сапфо описывала желание как «горько-сладостного, необоримого змея». Платон говорил о противоречивых желаниях: хотя по своей сути люди стремятся к истине, достижению этой цели мешает тело: «Тело наполняет нас желаниями, страстями, страхами и такой массою всевозможных вздорных призраков, что, верьте слову, из-за него нам и в самом деле совсем невозможно о чем бы то ни было поразмыслить». Телесные желания, учил он, лежат в основе всех войн и гражданских раздоров. Философ XVII в. Бенедикт Спиноза утверждал, что «желание есть самая сущность человека». Ранние сторонники теории вероятностей предполагали, что люди принимают решения, чтобы максимизировать свое вознаграждение. Капитализм был основан на убеждении, что желания движут вперед экономическое производство. Фрейд считал, что люди бессознательно направляются необузданным потоком сексуального желания. Немецкий философ Артур Шопенгауэр, находившийся под сильным влиянием древнеиндийской мудрости, полагал, что вселенная — это единое, бессмысленное стремление, что воля — это фундаментальная реальность, скрывающаяся за миром представлений.
Желание — это первый компонент агентности. Наделите что-то, способное совершать действия, желанием — неважно, приобретенным ли в ходе эволюции или заложенным в виде программы, — и вы будете иметь простейший рецепт чего-то напоминающего интеллект. Сложные, целенаправленные формы поведения возникли в ходе эволюции для выполнения изначальной задачи — выживания. Палеобиолог Дуглас Эрвин пишет:
Палеонтологи часто говорят, что взрыв разнообразия в ископаемой летописи просто «заполнил экологическое пространство», как будто каждый новый вид занял клетку уже существующей шахматной доски… Я думаю, что гораздо лучшая аналогия — это построение самой шахматной доски. Хотя некоторые из этих экологических пространств могут существовать независимо от любых видов, которые их занимают, гораздо большее их число определяется самими видами и их взаимодействием друг с другом.
В ходе эволюции животные адаптируются не только к своей стерильной, статичной среде — они адаптируются друг к другу. Новые виды могут изменять существующие ниши или сами становиться нишами. Два миллиарда лет назад фотосинтезирующие водоросли радикально изменили атмосферу древней Земли, создав богатую кислородом среду, которая подстегнула появление более сложных форм жизни. Коралловые рифы стали домом для тысяч водоплавающих видов. Наземные лишайники и грибы подготовили каменистую почву для многоклеточной растительной и животной жизни. Эта динамика справедлива не только для физических ниш, но и для поведенческих адаптаций. С развитием нервной системы животные приобрели способность целенаправленно двигаться, что привело к формированию все более изощренных стратегий и контрмер. Как только хищник получил возможность активно охотиться на добычу, другие популяции животных также выиграли от способности передвигаться. Новые модели поведения и стратегии возникали для противодействия другим игрокам, что в конечном итоге привело к безудержному нарастанию возможностей интеллекта, породившему современных людей.
Степень сложности среды определяет уровень интеллекта, которого могут достичь ее обитатели. Интеллект человеческого уровня не возник бы в мире, населенном одними лишь бактериями, — это было бы излишним. Точно так же степень сложности игры определяет, чему могут научиться игроки. Гениальным шахматистом быть можно, но в крестиках — ноликах не существует такого понятия, как вундеркинд. Исследователь ИИ Джоэл Лейбо и его коллеги представили себе одинокого «солипсиста», который методом проб и ошибок осваивает игру на доске 19 на 19. Цель игрока — расставить черные фишки так, чтобы захватить как можно больше территории. «Очевидно, что оптимальное решение — просто разместить фишки вдоль края доски». Как только игрок это обнаруживает, ему больше нечему учиться. Интеллект агента достигает верхнего предела и стагнирует. Теперь добавим другого игрока, который может блокировать ходы первого, размещая белые фишки. «Белые фишки и участки доски, которые они огораживают, становятся барьерами, препятствующими дальнейшему расширению черной территории. Так рождается го — игра с достаточной эмерджентной сложностью, чтобы занимать миллионы умов на протяжении тысячелетий».
В своих попытках воссоздать интеллект с нуля некоторые исследователи начали брать уроки у его первоисточника — жизни. Становится все более очевидным, что биологический интеллект возник благодаря не только конкуренции, но и сотрудничеству. На своем раннем этапе жизнь, состоявшая из моря недифференцированных протобактерий, развивалась не по традиционной модели конкурентного дарвинизма. Видов как таковых могло и не существовать. Гены передавались не только при вертикальном переносе потомкам. Эти бактериоподобные формы жизни делились друг с другом эволюционными новшествами — новыми генами и механизмами — посредством процесса, известного как горизонтальный перенос генов. Подобно современным бактериям, они сотрудничали, образуя обширные микробные маты, которые обеспечивали им определенную защиту. Еще одно проявление кооперации проложило путь к новым, более сложным формам жизни. Один одноклеточный родственник нашел убежище внутри другого, положив начало совместному предприятию, известному ныне как эукариотическая клетка. Оказавшиеся внутри таких клеток митохондрии давали столько энергии, что одноклеточные эукариоты смогли выполнять совершенно новые функции, приобретать специализацию и работать совместно, образуя многоклеточных животных. Это в конечном итоге привело к запуску дарвиновской формы эволюции, какой мы ее видим вокруг себя: с наследственной передачей генетического материала и замысловатым видообразованием.
Как поняли и биологи, и исследователи ИИ, процесс эволюции — это форма обучения. Он подстраивает генофонд, который управляет белковым аппаратом клетки, под требования среды. Различные организмы нашли разные решения проблем, создаваемых окружающей их реальностью. Некоторые виды успешны, потому что специализируются на обитании в определенной нише. Краб-йети, например, на всю жизнь привязан к нескольким квадратным метрам дна вокруг глубоководных гидротермальных источников в Антарктике. Другие виды стали универсалами, выработав навык иметь дело с изменчивостью окружающей среды. Теплокровность млекопитающих, например, позволила им мигрировать в более холодные климатические зоны и вести ночной образ жизни. Крупные экологические потрясения, такие как извержения вулканов и падения метеоритов, вызывали массовые вымирания узкоспециализированных видов, создавая преимущества для универсалов, которые могли лучше справляться с резкими изменениями.
Один из способов приспосабливаться к изменению окружающей среды известен как фенотипическая пластичность — способность менять, например, форму тела в ответ на стрессовые факторы. У водяной блохи в процессе развития вырастают защитные шипы, если она ощущает в родных водах высокую концентрацию химических веществ, выделяемых хищниками. Перелетная саранча имеет одиночную форму, очень похожую на обычного кузнечика. Если же она чувствует себя стесненной другими особями — что предполагает, что саранчи может быть больше, чем доступной пищи, — активируется морфологический переключатель, запускающий переход в стадную форму: именно это описано в Библии как кара небесная, когда саранча сбивается в огромные рои и пожирает посевы. Различные касты медоносной пчелы, такие как рабочие пчелы и матки, развиваются в зависимости от количества и качества пищи, которую пчелы-кормилицы дают личинкам. В лабораторных условиях личинка, получающая промежуточное количество пищи, развивает промежуточный тип тела, лежащий между рабочей пчелой и маткой.
При фенотипической пластичности сигнал из окружающей среды запускает изменения в том, как в организме считывается геном, и влияет на то, как формируется тело и поведение. Интересно, что во всех этих примерах переключение с одной формы на другую определяется (по крайней мере, частично) дофамином, который, как мы уже знаем, также отвечает за иной способ, которым животные справляются с изменчивостью среды, — обучение. Дофамин ни в коем случае не отвечает за любую фенотипическую пластичность у всех видов, но он был приспособлен для управления изменениями как в строении тела, так и в поведении. Формы тела и поведения проявляются в зависимости от локальной среды и ее обитателей — это великая игра, где древние случайности встречаются с сиюминутными потребностями. Пластичность как поведения, так и тела развилась, чтобы отвечать особенностям среды, меняющейся куда быстрее, чем могут происходить эволюционные изменения в геноме. К примеру, экосистема становится влажнее; животное способно адаптироваться, научившись строить более водонепроницаемые гнезда. Животные могут обнаруживать незнакомые формы поведения в ходе игры. Игровой процесс помогает нервной системе генерировать многообразие поведенческих актов, из которых можно выбирать новые действия. Игра позволяет животным инсценировать жизненные ситуации и взаимодействие со своими сородичами, становясь формой безопасного исследования мира.
Внесение случайных изменений — это поисковая стратегия, которая изобреталась снова и снова. Эволюция движется вперед за счет генетических мутаций, которые создают варианты, подвергаемые естественному отбору. Такая изменчивость может приводить к многообразию телесных форм, позволяя животным проявлять их в ответ на требования среды. Обучение и игра порождают поведенческую изменчивость. Нервная система животного может осваивать и хранить целый репертуар моделей поведения, чтобы было из чего выбирать в будущих обстоятельствах. Вовлеченность в игры повышает агентность животного, расширяя этот репертуар моделей поведения. Точно так же как поразительная морфологическая сложность возникла сама собой из случайных мутаций, интеллект развивался на протяжении миллиардов лет спонтанной игры. Базовый алгоритм одинаков: перепробовать множество вариантов благодаря изменчивости, составить перечень того, что работает (будь то посредством выживания наиболее приспособленных особей или запоминания успешных стратегий), и применить работающее на практике.
Жизнь, конечно, не однопользовательская игра, и животные развивали свой интеллект не только во взаимодействии со средой, но и в не меньшей степени во взаимодействии с другими игрокам. На протяжении веков ученые считали само собой разумеющимся, что мозг возник в ходе эволюции для усвоения информации о мире. Они думали, что задача нервной системы — достоверно представлять окружающую среду. Соответственно, нейронаука сосредоточила свое внимание на обработке сенсорной информации: зрительном восприятии, слухе, осязании. К 1970-м гг. биологи осознали, что некоторые животные могли развить большой мозг, чтобы лучше организовывать сложные социальные связи. Налаживание и поддержание отношений требует интенсивных когнитивных усилий в широком диапазоне от коммуникации до обмана. В соответствии с духом времени ученые поначалу назвали это «гипотезой Макиавелли», предполагая, что приматы приобрели в ходе эволюции интеллект, чтобы манипулировать друг другом.
Британский антрополог Робин Данбар в конечном итоге переименовал ее в гипотезу социального мозга. Он обнаружил, что относительный объем мозга приматов приблизительно коррелирует со средним размером их группы. Предположительно, приматам требовался больший мозг для жизни в более крупных социальных группах, а более крупные группы давали преимущества для выживания. Создавая группы, приматы могут коллективно защищаться от хищников, распределять обязанности
по уходу за потомством или добыче пищи, а также создавать новаторские культурные технологии вроде использования орудий. Взяв средний объем человеческого мозга, Данбар экстраполяцией оценил ожидаемый размер группы Homo sapiens и обнаружил, что он составляет около 150 человек. Именно отсюда возникло часто повторяемое утверждение, что человеческие группы не могут включать больше 150 членов, которое преподносится так, будто у человеческой способности к эмпатии есть некий объективный верхний предел. Однако это не экспериментальные данные, а гипотеза — причем весьма спорная, выведенная с огромными допущениями. «Число Данбара» иногда используется для объяснения того, почему люди от природы склонны делить окружающих на «своих» и «чужих», или как аргумент в пользу того, что расизм неизбежен, поскольку человеку могут быть небезразличны только 150 других людей. Такая экстраполяция не может служить доказательством ничего подобного.
Гипотеза социального мозга не является универсальной биологической истиной. Социальная сложность не единственный двигатель эволюции в направлении более крупного мозга. Оса, принадлежащая к общественному виду, не обязательно умнее осы, принадлежащей к одиночному. Виды, образующие колонии, могут по факту терять в сложности мозга, поскольку отдельные особи приобретают узкую специализацию для выполнения определенных задач в улье. Осы узнают своих собратьев по гнезду, улавливая запах общих феромонов, а не запоминая сотни других ос в лицо.
Когда Данбар сравнил мозг других млекопитающих и птиц с их социальным поведением, он обнаружил вызывающее удивление отличие. Для всех, кроме приматов, объем мозга не коррелирует с размером группы. Вместо этого самым большим мозгом обладают животные, образующие моногамные пары. Возможно, толчком к развитию более сложного интеллекта послужили не вычислительные потребности, связанные с жизнью в больших группах, а сложности формирования устойчивой пары. Только позже приматы применили социальные навыки, изначально освоенные для связи с сексуальным партнером, для построения отношений — например, дружеских — с другими особями. Более сложный интеллект мог затем сформироваться на основе такого сотрудничества. Ученые обнаружили, что команды непохожих друг на друга участников лучше справляются со сложными проблемами и находят более творческие решения, чем одиночки или однородные команды. Исследователи ИИ начали применять эти открытия для обучения более функциональных и способных к сотрудничеству агентов.
Жизнь — и интеллект — возникли в ходе взаимодействия. В «Шахматной новелле» Цвейга доктор Б. выносит пытку одиночным заключением, воображая себе другого игрока. Дарвиновская эволюция также двигалась вперед благодаря появлению новых игроков. Каждый из них оттачивал свою приспособленность, сталкиваясь с другими. Любой организм обязан всем, чем он является, другим живым существам. Естественный отбор породил разнообразие типов строения тела, каждый из которых был приспособлен к определенному образу жизни и среде обитания. Он также изобрел механизмы, позволяющие этим типам строения тела самостоятельно меняться в зависимости от условий среды. С появлением в ходе эволюции нервной системы животные научились еще быстрее реагировать на новые источники стресса и прочие вызовы. Спустя миллиарды лет благодаря сложным социальным взаимодействиям возник человеческий интеллект. Инженеры, надеющиеся воссоздать интеллект in silico, приняли к сведению простой рецепт биологии: желание плюс взаимодействие. Игры должны были стать идеальной испытательной площадкой для их усилий. В то время как живые организмы наделены желанием выжить, искусственные агенты наделены исследователями желанием побеждать.
Подробнее о книге «Реальность на кону. Как игры объясняют человеческую природу» читайте в базе «Идеономики».
Сообщение Дрозофила интеллекта: почему игроку нужен еще один игрок появились сначала на Идеономика – Умные о главном.