Возможные направления дальнейших исследований

Возможностей для дальнейших кибернетических исследований развития имеется очень много. В этой главе, особенно в предыдущем параграфе, были указаны некоторые ближайшие возможности. Кроме того, каждая из трех моделей, описанных соответственно в гл. 5, 6 и 7, намечает целый ряд других возможных направлений.

Можно было бы указать в связи с этими моделями много других возможностей, однако в данный момент они показались менее интересными и поэтому не были упомянуты. Например, прибавление к этим детерминированным моделям вероятностных компонент вряд ли способствовало бы пониманию общих принципов развития на данном этапе. Далее, можно было бы построить "в металле" аналог модели управления структурой, так что, в каком порядке и числе ни соединять между собой одинаковые блоки, структура, выражающаяся, например, в зажигании разноцветных лампочек, оставалась бы постоянной. Но хотя - это психологически было бы, без сомнения, эффектно, на данном этапе это едва ли принесло бы пользу. Не принесет пользы и программирование на машине автоматных сетей в их теперешнем виде, хотя впоследствии, если потребуется изучать гораздо более сложные модели, в которых будут взаимодействовать различные входы, программирование, возможно, станет не только удобным, но и необходимым.

С другой стороны, есть еще одно возможное направление, которому, безусловно, должно быть уделено больше внимания: это проблема морфогенетических движений. Вообще говоря, могут существовать три способа, которыми орган или организм может менять свою форму во время роста. Первый состоит просто в том, что организм прямо в процессе роста приобретает нужную форму, выбирая подходящие направления и скорости роста и меняя точки роста. Этот способ типичен в первую очередь для роста растений, хотя следует помнить, что даже у человека иная скорость роста, например, ног по сравнению с головой меняет форму всего тела. В сущности именно этот способ изменения формы был использован в растущих сетях автоматов в гл. 6. Второй способ состоит в том, что изменение формы является механическим следствием растяжения, сжатия и изменения адгезивных свойств отдельных клеток, так что масса ткани деформируется и как целое вынуждена принять определенную форму. На этот способ обратили внимание Густафсон и Вольперт, и он обсуждался с точки зрения дальнейших исследований в предыдущем разделе. Следует заметить, что этот способ предполагает, что в процессе роста ткань уже приобрела какую-то форму, например цилиндра, и что какая-то наметка уже имела место, так что одна из клеток может выделить себя из остальных и изменить свои адгезионные свойства. И в-третьих, форма может изменяться за счет клеточных или морфогенетических движений, так что клетки скапливаются там, где нужно. Пример такого движения, который мы уже приводили, это движение первичных клеток мезенхимы у морского ежа. Под морфогенетическими движениями мы здесь понимаем действительную миграцию клеток из одной части организма в другую, как в случае мезенхимных клеток, а не перемещения, которым подвергается сплошная масса ткани при изменении формы путем создания механических напряжений, как это было только что описано (второй способ), хотя под этим термином иногда понимают и такие перемещения. (Излишне говорить, что все три описанных процесса могут происходить в одном и том же организме в один и тот же или в разные моменты времени.)

Теперь возникает вопрос о том, каков должен быть подход к таким морфогенетическим движениям миграционного характера с точки зрения кибернетики, если пытаться понять, какие организационные принципы необходимы для того, чтобы изменения формы таким способом протекали успешно; другими словами, какие инструкции можно задать, чтобы в системе, состоящей из одинаковых наборов таких инструкций, прежде всего некоторые клетки выделились в класс мигрирующих, и затем произошло образование связей по определенному плану. С этим вопросом мы уже встречались, когда речь шла о машинной программе, моделирующей первые стадии развития морского ежа, по тогда на него был дан несколько поверхностный ответ. Поэтому лучше было бы прежде всего вернуться к этой модели, строя теперь ее наподобие машины Тьюринга. Например, движущиеся клетки можно рассматривать как ячейки ленты, а "накопление" их в одних областях за счет других будет управляться головками, через которые они будут проходить. Тогда можно будет заняться реальной задачей: как при этих условиях может происходить пространственная дифференцировка, если все наборы команд одинаковы? Иначе говоря, какие алгоритмы применимы в такой ситуации? Однако было бы даже лучше, если бы мы могли позволить автоматам обследовать друг друга, поскольку в этом случае мы не должны предполагать, что они представляются ячейками ленты, а это бы означало, помимо всего прочего, что мы не обходим вопрос о том, как некоторые клетки решают, что они мигрирующие. Если мы позволим автоматам таким образом друг друга обследовать и, кроме того, дадим им возможность обмениваться обычными каналами, по которым проходит лента, то создадим предпосылки для изучения этой проблемы. Это будет также означать, что мы можем объединить эти модели с прежними сетями автоматов и тем самым получить еще более мощные и исчерпывающие модели. Это очень подходящая область для дальнейших исследований.

Ради полноты следует упомянуть ряд вопросов, тесно связанных с развитием, которым, вероятно, пойдет на пользу их теоретическая, особенно кибернетическая, разработка. Эти вопросы интересны не только сами по себе; они могут привести к новым, иначе недоступным идеям в области развития, поскольку при их изучении мы смотрим на развитие с новых точек зрения. Один из этих вопросов - это проблема дезорганизации и смерти, процесс, дополнительный к процессу организации и рождения. Аналогично этому вопросы патологии развития, возникающие, например, в онкологии, тоже можно рассматривать как дополнительные к изучению нормального развития, и их изучение вполне может помочь в понимании нормального развития, подобно тому как психиатрия способствовала развитию психологии. Далее, вопрос о том, как в зрелом организме образуется яйцо - проблема генеза, является дополнительным к вопросу о том, как из яйца образуется зрелый организм. Кроме того, здесь вообще не затрагивалась тема развития одноклеточных организмов.

И наконец, тема, не связанная прямо с нашим изложением, но, по мнению автора, особенно интересная,- это связь между творческой деятельностью человека и творчеством природы во время биологического развития. Быть может, заслуживает внимания высказывание Голдейкра, что "те же самые основные приспособления, которые мы создаем для моделирования роста, морфогенеза и воспроизведения, оказываются способными (с небольшими изменениями) работать как "арт-машина"" [29]. Подобно этому, Маруяма в статье, указанной в предыдущем разделе, доказывает, что творческое мышление и развитие формально похожи, и при них происходит скорее то, что он называет "морфогенезом", чем то, что он называет "морфостазисом", т. е. в обоих случаях мы имеем положительную обратную связь или усиление отклонений так же, как на более поздних стадиях некоторую отрицательную обратную связь для управления этими отклонениями, а не одну только отрицательную обратную связь морфостазиса или гомеостазиса.

Конечно, в идее о существовании некоторого сходства между развивающимся организмом и произведением искусства нет ничего нового и между ними часто проводят аналогию.

Преподаватель, обучающий какому-нибудь виду искусства, может сказать о произведениях искусства: "Говоря об их красоте, мы на самом деле имеем в виду, что в них сконцентрированы те принципы, которые определяют здоровый рост нашего тела и ума" [30]. Биолог может сказать: "В основе организации жизни лежит закономерный порядок обмена веществ" и "Указанную организацию жизни можно до известной степени сопоставить с организацией любого музыкального произведения, например симфонии, самое существование которой зависит от определенной последовательности и согласованности отдельных звуков. Стоит только нарушить этот порядок, как исчезнет и сама симфония как таковая, получится дисгармония, хаос" [31]. Мы можем даже привести слова музыканта, проводящего эту же аналогию с другой стороны:

...Процесс, который можно было бы уподобить морфогенезу, составляет 
и тайну развития мотива у Бартока... Сосредоточившись на немногих и 
часто незначительных мотивах, Барток заставляет эти "зародышевые клетки" 
порождать все новые и новые, непрерывно меняющиеся ткани... Когда слушаешь 
некоторые отрывки, кажется, что музыка вырастает из одной-единственной 
клетки... Эти отрывки не просто однотемны, они, если можно так выразиться, 
одноклеточны; тема (или темы) как бы вырастает из одной исходной клетки, 
непрерывно развиваясь и усложняясь [32].

Можно привести другие высказывания подобного рода. Интересно, что это напоминает аналогии, которые сотни лет проводились между животными и машинами. И возникает вопрос, можем ли мы пойти дальше этого проведения аналогий, чтобы обнаружить общие принципы, охватывающие оба явления так же, как кибернетика пошла дальше простого проведения аналогий между животными и машинами. Конечно, могло бы оказаться даже, что кибернетика смогла бы охватить и произведения искусства наряду с машинами и животными, потому что все они, очевидно, связаны с организацией и управлением в системах, состоящих из взаимозависимых частей. Если художник меняет одну часть картины, он неизбежно должен изменить и другие части, чтобы добиться гомеостазиса в системе, состоящей из взаимозависимых частей. Герои романа, персонажи пьесы взаимодействуют друг с другом, и чем сильнее их взаимозависимость, тем значительнее драма, поскольку значение каждого поступка вырастает из-за широты его последствий. Подобно этому, великое музыкальное произведение - это такое, что всякое изменение в его партитуре нарушает в нем равновесие.

Пока эта мысль выражена несколько коряво и неопределенно, но следующие соображения могут подсказать, как начать ее уточнять. В произведении искусства не должно быть ни слишком много порядка, ни слишком много беспорядка, и художественное мышление, видимо, не является ни логическим, ни случайным. Произведение искусства - это единое согласованное целое, созданное путем объединения несхожего, и создается впечатление, что чем более несхоже то, что удается объединить, тем успешнее результат: персонажи в пьесе должны противоречить друг другу, поэтическая метафора означает сопоставление двух несравнимых вещей, композитор выбирает для одного и того же пассажа, для одной и той же сонаты как можно более контрастные темы. И так далее. Подобно этому, чем более развит организм, тем более он дифференцирован; и в то же самое время тем точнее и чувствительнее он должен управляться. Такую организованность, следовательно, можно мыслить как вектор, состоящий из двух компонент: чем больше организованность в этом смысле, тем сильнее и дифференцировка и объединение. При таком подходе должно быть не слишком трудно точно и формально определить подобное пространство, будем ли мы говорить в конечном счете об "организованности", или о "сложности", или о "структуре". Это, конечно, не то же самое, что "организованность" в смысле энтропии, так как она связана только с одной из компонент, с порядком. То, что мы ищем, это, возможно, нечто близкое к формуле Биркгофа [33].

Однако, хотя все это, вероятно, может пролить некоторый свет на проблему развития, следует еще раз подчеркнуть, что все это обсуждение следует воспринимать как нечто побочное по отношению к настоящему направлению исследований.