Осьминог: Инопланетянин Среди Нас

Майкл С. А. Грациано об эволюции сознания животных

Самовоспроизводящаяся бактериальная жизнь впервые появилась на Земле около 4 миллиардов лет назад. На протяжении большей части истории Земли жизнь оставалась на одноклеточном уровне, и ничего похожего на нервную систему не существовало примерно 600 или 700 миллионов лет назад (MYA). В теории схемы внимания сознание зависит от нервной системы, обрабатывающей информацию определенным образом. Ключом к теории, и я подозреваю, что ключом к любому продвинутому интеллекту, является внимание — способность мозга сосредоточить свои ограниченные ресурсы на ограниченном участке мира в любой момент времени, чтобы обработать его более глубоко.

Я начну рассказ с морских губок, потому что они помогают проследить эволюцию нервной системы. Они являются самыми примитивными из всех многоклеточных животных, у них нет общего плана тела, нет конечностей, нет мышц и нет необходимости в нервах. Они сидят на дне океана, фильтруя питательные вещества, как сито. И все же губки действительно разделяют с нами некоторые гены, в том числе по меньшей мере 25, которые у людей помогают структурировать нервную систему. У губок одни и те же гены могут быть задействованы в более простых аспектах того, как клетки взаимодействуют друг с другом. Губки, похоже, балансируют прямо на эволюционном пороге нервной системы. Считается, что у них был последний общий предок с нами примерно между 700 и 600 млн лет назад.

Напротив, у другого древнего вида животных, морского студня, действительно есть нервная система. Морские желе не очень хорошо окаменевают, но, проанализировав их генетическую связь с другими животными, биологи подсчитали, что они могли отделиться от остального животного царства еще в 650 млн лет назад. Эти цифры могут измениться с появлением новых данных, но в качестве правдоподобной, приблизительной оценки кажется, что нейроны, основные клеточные компоненты нервной системы, впервые появились в животном мире где-то между губками и морским желе, чуть более полумиллиарда лет назад.

Нейрон — это, по сути, клетка, передающая сигнал. Волна электрохимической энергии проходит через мембрану клетки от одного конца до другого со скоростью около 200 футов в секунду и воздействует на другой нейрон, мышцу или железу. Самые ранние нервные системы, возможно, были простыми сетями нейронов, пронизанными по всему телу, соединяющими мышцы. Гидры работают по этому принципу нервной сети. Это крошечные водные существа — прозрачные, похожие на цветы животные с мешочками для тел, прикрепленными ко многим рукам, — и принадлежат к той же древней категории, что и морские желе. Если вы дотронетесь до гидры в одном месте, нервная сеть распространяет сигналы без разбора, и гидра дергается как единое целое.

Нервная сеть не обрабатывает информацию — ни в каком значимом смысле. Он просто передает сигналы по всему телу. Он соединяет сенсорный стимул (тычок в гидру) с выходом мышц (подергивание). Однако после появления нервной сети нервные системы быстро развили второй уровень сложности: способность усиливать одни сигналы по сравнению с другими. Этот простой, но мощный трюк усиления сигнала является одним из основных способов, с помощью которых нейроны манипулируют информацией. Это строительный блок почти всех вычислений, о которых мы знаем в мозге.

Глаз краба — один из наиболее изученных примеров. У краба сложный глаз с множеством детекторов, в каждом из которых находится нейрон. Если свет падает на один детектор, он активирует нейрон внутри. Пока все хорошо. Но в дополнительной сложности каждый нейрон связан со своими ближайшими соседями, и из-за этих связей нейроны конкурируют друг с другом. Когда нейрон в одном детекторе становится активным, он имеет тенденцию подавлять активность нейронов в соседних детекторах, подобно человеку в толпе, который пытается кричать громче всех, одновременно заставляя замолчать ближайших к нему людей.

В результате, если на глаз краба падает размытое пятно света, причем самая яркая часть пятна попадает на один детектор, нейрон в этом детекторе становится очень активным, выигрывает соревнование и отключает своих соседей. Картина активности на множестве детекторов в глазу не только сигнализирует о ярком пятне, но и сигнализирует о кольце темноты вокруг него. Таким образом, сигнал усиливается. Крабий глаз воспринимает размытую реальность в сером масштабе и делает ее более четкой в высококонтрастном изображении с преувеличенными, более яркими пиками и более темными тенями. Это усиление сигнала является прямым следствием торможения нейронами своих соседей, процесса, называемого латеральным торможением.

Механизм в глазу краба, возможно, является самым простым и фундаментальным примером — примером модели А — внимания. Сигналы конкурируют друг с другом, выигрышные сигналы усиливаются за счет проигрышных сигналов, и эти выигрышные сигналы могут затем продолжать влиять на движения животного. В этом и заключается вычислительная сущность внимания. Наше человеческое внимание — это всего лишь его усовершенствованная версия, сделанная из тех же строительных блоков. Вы можете найти метод бокового торможения крабьего глаза на каждом этапе обработки в нервной системе человека, от глаза до высших уровней мышления в коре головного мозга. Происхождение внимания лежит глубоко в эволюционном времени, более полумиллиарда лет назад, с удивительно простой инновацией.

Крабы принадлежат к обширной группе животных, членистоногих, в которую входят пауки, насекомые и другие существа с твердыми суставчатыми экзоскелетами, которые отделились от других животных примерно 600 млн лет назад. Самым известным вымершим членистоногим, у которого сегодня самый большой фан—клуб, является трилобит — длинноногое, суставчатое существо, почти похожее на миниатюрного подковообразного краба, которое ползало по дну кембрийских морей еще в 540 млн лет назад. Когда трилобиты умирали и погружались в очень мелкий ил на дне океана, их фасеточные глаза иногда окаменевали с удивительными подробностями. Если вы посмотрите на окаменелость трилобита и изучите его выпученные глаза через увеличительное стекло, вы часто все еще можете увидеть упорядоченную мозаику отдельных детекторов. Судя по этим окаменелым деталям, глаз трилобита, должно быть, очень напоминал глаз современного краба по своей организации и, вероятно, использовал тот же прием конкуренции между соседними детекторами, чтобы улучшить обзор древнего морского дна.

Представьте себе животное, построенное по частям с «местным» вниманием. У этого животного каждая часть тела функционировала бы как отдельное устройство, фильтруя свою собственную информацию и выделяя наиболее заметные сигналы. Один из глаз может сказать: «Это конкретное пятно особенно яркое. Не обращай внимания на другие места.» Тем временем, независимо, одна из ног говорит: «Меня только что сильно ткнули прямо здесь. Не обращай внимания на легкие прикосновения поблизости!» Животное, обладающее только этой способностью, действовало бы как совокупность отдельных агентов, которые физически склеены вместе, каждый агент выкрикивает свои собственные сигналы, запускает свои собственные действия. Поведение животного было бы, в лучшем случае, хаотичным.

Для последовательной реакции на окружающую среду животному требуется более централизованное внимание. Могут ли многие отдельные источники входных данных — глаза, тело, ноги, уши, химические датчики — объединить свою информацию в одном месте для глобальной сортировки и конкуренции между сигналами? Эта конвергенция позволила бы животному выбрать наиболее яркий объект в своем окружении, тот, который кажется наиболее важным в данный момент, а затем генерировать единственную значимую реакцию.

Никто не знает, когда впервые появился этот тип централизованного внимания, отчасти потому, что никто не уверен, у каких животных оно есть, а у каких нет. У позвоночных есть центральный процессор внимания. Но механизмы внимания не были так тщательно изучены у беспозвоночных. Многие виды животных, такие как сегментированные черви и слизни, не имеют центрального мозга. Вместо этого у них есть скопления нейронов, или ганглиев, разбросанных по всему телу для выполнения локальных вычислений. Вероятно, у них нет централизованного внимания.

Членистоногие, такие как крабы, насекомые и пауки, являются лучшими кандидатами для централизованного внимания. У них есть центральный мозг или, по крайней мере, совокупность нейронов в голове, которая больше, чем у любого другого в их телах. Этот большой ганглий, возможно, развился частично из-за требований зрения. Поскольку глаза находятся в голове, а зрение является самым сложным и информационно насыщенным чувством, голова получает наибольшую долю нейронов. Некоторые аспекты обоняния, вкуса, слуха и осязания также сходятся в этом центральном ганглии.

Насекомые умнее, чем думают люди. Когда вы прихлопываете муху, и ей удается убежать — как это почти всегда бывает, — это не просто отскакивание от простого рефлекса. Вероятно, у него есть что-то, что мы можем привлечь к центральному вниманию, или способность быстро сосредоточить свои вычислительные ресурсы на той части своего мира, которая в данный момент наиболее важна, чтобы генерировать скоординированный ответ.

Осьминоги — суперзвезды беспозвоночных из-за их удивительного интеллекта. Они считаются моллюсками, как моллюски или улитки. Моллюски, вероятно, впервые появились около 550 млн лет назад и оставались относительно простыми, по крайней мере, в организации своей нервной системы, в течение сотен миллионов лет. Одна ветвь, головоногие моллюски, в конечном счете развила сложный мозг и сложное поведение и, возможно, достигла чего-то близкого к современной форме осьминога около 300 млн лет назад.

Осьминоги, кальмары и каракатицы — настоящие инопланетяне по отношению к нам. Ни одно другое разумное животное не находится так далеко от нас на древе жизни. Они показывают нам, что сообразительность с большим мозгом — это не единичное событие, потому что она развивалась независимо, по крайней мере, дважды — сначала среди позвоночных, а затем снова среди беспозвоночных.

Осьминоги — отличные визуальные хищники. Хороший хищник должен быть умнее и лучше скоординирован, чем его жертва, и использование зрения для определения местоположения и распознавания добычи требует особенно больших вычислительных затрат. Ни в одной другой сенсорной системе нет такого потока разнообразной информации и такой потребности в интеллектуальном способе сосредоточиться на полезных подмножествах этой информации. Таким образом, внимание — это название игры для визуального хищника. Возможно, этот образ жизни как-то связан с расширением интеллекта осьминога.

Какова бы ни была причина, у осьминога развилась необыкновенная нервная система. Он может использовать инструменты, решать проблемы и проявлять неожиданную креативность. В ставшей классической демонстрации осьминоги могут научиться открывать стеклянную банку, откручивая крышку, чтобы добраться до вкусного кусочка внутри. У осьминога есть центральный мозг, а также независимый, меньший процессор в каждой руке, что дает ему уникальную смесь централизованного и распределенного управления.

У осьминога также, вероятно, есть собственные модели — богатые, постоянно обновляемые пакеты информации для мониторинга его тела и поведения. С инженерной точки зрения, для эффективного функционирования ему понадобятся собственные модели. Например, он может иметь некоторую форму схемы тела, которая отслеживает форму и структуру его тела, чтобы координировать движение. (Возможно, у каждой руки есть своя схема руки.) В этом смысле можно сказать, что осьминог знает о себе. Он обладает информацией о себе и о внешнем мире, и эта информация приводит к сложному поведению.

Но все эти поистине замечательные черты не означают, что осьминог обладает сознанием.

Исследователи сознания иногда используют термин «объективное осознание» для обозначения того, что информация поступила и обрабатывается таким образом, который влияет на выбор поведения. В этом довольно низком определении можно сказать, что микроволновая печь знает об установке времени, а самоуправляемый автомобиль знает о надвигающемся препятствии. Да, осьминог объективно осознает себя и окружающие его объекты. В нем содержится информация.

Но осознает ли это субъективно? Если бы он мог говорить, стал бы он утверждать, что у него есть субъективный, сознательный опыт, такой же, как у вас или у меня?

Давайте спросим осьминога. Представьте себе несколько невероятный мысленный эксперимент. Предположим, мы заполучили сумасшедшее научно—фантастическое устройство — назовем его Speechinator 5000, которое служит в качестве переводчика информации в речь. У него есть порт, который можно подключить к голове осьминога, и он вербализует информацию, находящуюся в мозге.

Он может говорить что-то вроде «Там есть рыба», если зрительная система осьминога содержит информацию о близлежащей рыбе. Устройство может сказать: «Я существо с кучей конечностей, которые двигаются так и этак». Оно может сказать: «Чтобы достать рыбу из банки, нужно повернуть эту круглую часть». Это говорило бы о многом, отражая информацию, которая, как мы знаем, содержится в нервной системе осьминога. Но мы не знаем, скажет ли это: «У меня есть субъективный, личный опыт — сознание — этой рыбы. Я не просто перевариваю это. Я это испытываю. Видеть рыбу — это уже что-то». Мы не знаем, содержит ли его мозг такую информацию, потому что мы не знаем, что говорят ему модели осьминога. Ему может не хватать механизмов, чтобы смоделировать, что такое сознание, или приписать это свойство самому себе. Сознание может быть неуместно для животного.

Загадка осьминога — поучительный пример того, как животное может быть сложным и разумным, и все же мы до сих пор не можем ответить на вопрос о его субъективном опыте или даже о том, имеет ли этот вопрос какое-либо значение для этого существа.

Да, осьминог объективно осознает себя и окружающие его объекты. Но осознает ли это субъективно? Если бы он мог говорить, стал бы он утверждать, что у него есть субъективный, сознательный опыт, такой же, как у вас или у меня?

Возможно, одним из источников путаницы здесь является автоматическое и мощное человеческое стремление приписывать сознание окружающим нас объектам. Мы склонны видеть сознание в куклах и других, еще менее вероятных объектах. Люди иногда верят, что их комнатные растения обладают сознанием. Осьминог с его чрезвычайно сложным поведением и большими глазами, наполненными сосредоточенным вниманием, является, так сказать, гораздо более убедительным тестом на чернильные пятна, вызывающим у нас сильное социальное восприятие. Мы не только интеллектуально знаем, что он собирает объективную информацию о своем мире, но и не можем избавиться от ощущения, что он также должен обладать субъективным пониманием, исходящим из этих одухотворенных глаз.

Но правда в том, что мы не знаем, и ощущение, которое мы получаем от его сознательного разума, говорит больше о нас, чем об осьминоге. Эксперты, изучающие осьминогов, рискуют стать наименее надежными наблюдателями в этом вопросе, потому что они, скорее всего, будут очарованы этими замечательными существами.

Просто для ясности, я не говорю, что осьминоги не обладают сознанием. Но нервная система осьминога все еще настолько недостаточно изучена, что мы пока не можем сравнить ее мозговую организацию с нашей и предположить, насколько она может быть похожа в своих алгоритмах и моделях «я». Чтобы провести такие сравнения, нам нужно будет изучить животных нашей собственной линии, позвоночных.

Выдержка из книги «Переосмысление сознания» Майкла С. А. Грациано. Авторское право © Майкл С. А. Грациано 2019. Перепечатано с разрешения Нортона.

https://lithub.com/the-octopus-an-alien-among-us/

Ссылка на основную публикацию