Цифровой журнал «Компьютерра» № 126

Кафедра Ваннаха: Кремний, джи и кжи Михаил Ваннах

Опубликовано 18 июня 2012 года

О K- и r-стратегиях в мире животных читателям «Компьютерры» рассказывал Дмитрий Шабанов. Они относятся к «репродуктивной политике». Иметь мало потомства, вкладывая в него максимум времени, сил и средств. Или иметь потомства много, с минимального возраста предоставляя каждого из них своей судьбе.

Разделение по стратегиям присутствует и в мире людей. Читать ребёнку сказки, вывозить его в лес, определить в хорошую школу… Олицетворение такой стратегии – заморский федеральный чиновник высокого ранга, обедающий в офисе бубликом (аккурат одесским) и кофе, копя деньги на колледж детям. (Деталь, что чиновник имел прямое отношение к финансам, но и мысли не имел черпнуть из казны, опустим – ибо о фантастике речь пойдёт ниже). Ну или вполне неплохо (даже по мировым меркам) оплачиваемый провинциальный специалист в нашей стране, решившийся на отъезд в Европу, – набрать по полмиллиона зелёных на хороший университет для каждого из детей от младшей жены не получается, а в Старом Свете с его социализмом можно рассчитывать на халявное высшее образование в заведениях с рейтингом в первой сотне…

А вот за окном представительница противоположной стратегии (рука не поднимается вытащить из перчаточного ящика камеру) – дама из Средней Азии с детьми. Они пересыпают содержимое урн в пластиковые мешки. Дешёвенькие тоненькие тряпки, босые загорелые ноги в шлепанцах не мёрзнут, хотя термометр в машине показывал +12, а метеогаджет на коммуникаторе – и того ниже… (Всё как тысячи лет назад – каста метельщиков в какой-нибудь Маргиане, только мешок из пластика…) Ну или наш, нечернозёмный извод той же стратегии.

Постиндустриальный городок (образующий завод издох после получения последнего заказа, которым была осветительная арматура для МКАДа в период строительства последнего). Местное население живёт, перепродавая друг другу всякую всячину на базаре. В городок приходит сетевой магазин-дискаунтер. Некоторое время бывшие торговцы пробавляются кражами из него, но после замены склонной к бюрократии охраны из бывших «ментов» на бывших «бригадных», без волокиты и следов «опускающих» почки воришкам, приходится искать новые источники.

Тридцатилетняя бывшая торговка при пособничестве двадцатилетнего грузчика (прячущегося от армии) производит второго ребёнка (первый ранее подкинут бабушке), на которого полагается материнский капитал. «Капитал» этот обналичивается (путём фиктивной продажи жилья бабушкой дочери), ребёнок подкидывается бабушке, шикующей на свою пенсию. Из выручки отдаются долги, на остальное покупается много вкусной спиртосодержащей жидкости и немного невкусной закуски… После того как она съедается, цикл повторяется (у бабушки на руках уже трое…) – благо рост цен на нефть позволил увеличить размер «материнского капитала».

Отражены K- и r-стратегии и в русской литературе. Они были важной деталью в образцовой антиутопии советского периода, которой можно считать «Час Быка» (1968) Ивана Антоновича Ефремова. (Трудно сказать, насколько Ефремов был знаком с формальным введением этого разделения в 1967-м Мак-Артуром и Уилсоном, когда писал книгу, но с описываемыми ими явлениями он, доктор биологических наук, естественно, знаком был.)

В «Часе Быка» была описана планета Торманс, пребывающая под властью всемирной олигархии. Поскольку внешнего военного соперника (страх перед которым заставляет общество держаться в тонусе) у тамошней бюрократии не было, гнила она вовсю. Монополизм порождал крайне низкое качество товаров и услуг. Больницы напоминали круги ада по Данте. А не умея работать с генетикой, для отбора специалистов, необходимых для поддержания необходимой технологической инфраструктуры (более развитой страны рядом не было, «пульман» или «гелендваген» не привезешь, в Швейцарию на лечение не полетишь), правители Торманса использовали весьма оригинальный метод.

Поощрялась высокая рождаемость: мол, больше детей — больше генетических комбинаций, среди которых окажутся и полезные… Дальше дети подвергались селекции. Способные – направлялись в специализированные школы для длительного обучения. Из них образовывалась категория джи, долгоживущих. А не выявившие особых способностей направлялись в касту кжи, короткоживущих. Во избежание перенаселения планеты представителей этой касты подвергали эвтаназии в возрасте двадцати шести лет. В случае травм или болезней, мелких правонарушений умерщвление следовало ранее. Ну а за крупные правонарушения предлагалась «квалифицированная», то есть особо мучительная (это юридический термин, так звались всякие четвертования и колесования), смертная казнь — упоминается «медленная смерть в кислотной бочке» («не больно зарезать» – большое благо…).

Джи, кстати, жили в постоянном страхе перед ордами кжи, которым нечего было терять и которых бюрократия могла в любой момент натравить на интеллигенцию, которой запрещалось иметь оружие для самозащиты, – любопытное применение принципа divide et impera…

Книга Ефремова заслуживает отдельного рассмотрения – это редкий пример добротного и серьёзного исследования путей развития человеческого общества (очень жаль, что творчество Ивана Антоновича не рассмотрено с такой же тщательностью, как работы братьев Стругацких). Мы же попробуем сделать одно предсказание. Процессы развития информационных технологий, которые, похоже, во вполне обозримые сроки породят искусственный интеллект, вполне вероятно, приведут к появлению кжи и джи. К реализации в кремнии (или что там будет к той поре в ходу у технологов) K- и r-стратегий.

Ну, прежде всего, стратегия короткоживущих. Тех, в которых вкладывается минимум времени и минимум ресурсов. Почему компьютер (в широком смысле этого слова) вытеснил арифмометр, пишущую машинку, каталожный ящик, фотоаппарат, кинокамеру, видеомагнитофон, телевизор, бумажную книгу? Да очень просто… Чипы невероятной сложности производятся по массовой технологии, с расходом минимума ресурсов, а программное обеспечение невероятного объёма копируется в считанные минуты (вопрос, насколько этот объём оправдан, отнесём к категории вечных, что было раньше – курица или яйцо?).

Изделия, реализующую такую стратегию, будут первыми. Робот, вытесняющий на автосборке высокооплачиваемого европейца, скажем. Или повсеместно осуждаемый политкорректными европейцами боевой дрон мистера Обамы. Да, дрон пока телеуправляем (как советские самолёты в «Пылающем острове» Александра Казанцева — предвоенном, кстати, вдохновлённом реальными работами Бекаури). Потеряв связь с оператором, звёздно-полосатый дрон норовит совершить довольно идиотские действия, например мягко усесться на персидскую территорию… Но это – ненадолго. В какой-то момент будет разработан софт, сравнимый по мастерству с лучшими асами, но не страдающий от «выпадения зрения» при перегрузках и без эмоций кладущий кремниевую жизнь на алтарь отечества.

Так такой софт, несмотря на его сложность, сможет быть отождествлен с кжи. Он может быть почти мгновенно и почти с нулевыми издержками размещён в любом подходящем железе. Он кжи, хоть, может быть, ему и придётся храниться на складах десятилетиями… Таким же кжи окажется и индустриальный робот. То, чему человека учат годами, — выработка процедурных навыков будет усваиваться этой железкой со скоростью перепрошивки программного обеспечения.

Но в кремнии неизбежно появится и стратегия джи. Вообразим кремниевого художника. А теперь представим себе батальоны художников, изображающих заданные объекты в одной и той же манере. Нужны они нам? Вряд ли – есть фотокамеры, есть настройки в пакетах обработки…

Но кремниевый художник может быть и индивидуален. Причём ничего сверхъестественного или даже квантового не потребуется – обычная обучающаяся нейросеть. И – время. Длительное время её обучения. Пусть даже оно будет «быстрым», компьютерным, а не «медленным», человеческим, оно несопоставимо больше того времени, что уйдёт на копирование типового софта. И – ресурсы. Причём неважно, уйдут ли эти ресурсы на то, чтобы возить кремниевого художника по пленэрам и пейзажам или снабжать его информацией в предварительно обработанном виде. Важно то, что ресурсов этих уйдёт много и много больше, чем для типовой программы.

Индивидуальное обучение будет проходить и кремниевый военачальник. Это от солдат требуется навык. На определённом уровне свободное владение набором шаблонов неплохо дополнять творчеством. А это – индивидуально. Вероятно, появятся и кремниевые конструктора, и учёные. Учёные с научной, но индивидуальной моделью мира, способные открыть новые горизонты знания. Формируемые также сугубо индивидуально.

Так что стратегии, которые применяет «высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состоянием отдельных молекул», как полвека назад определил жизнь пионер отечественной кибернетики А.А. Ляпунов («Об управляющих системах живой природы и общем понимании жизненных процессов», М., 1962), вполне вероятно, найдут применение и в мире рукотворного разума.

К оглавлению

Василий Щепетнёв: Океанский тупик Василий Щепетнев

Опубликовано 19 июня 2012 года

(диванная фантазия)

История островного государства-поселения Мкланду началась в одна тысяча девятьсот двенадцатом году, когда группа энтузиастов выкупила остров Мкланд у одной второстепенной европейской державы. Энтузиасты, в очередной раз решившие создать поселение-утопию, переселились на остров и стали жить-поживать вдали от европейской, а также всех прочих цивилизаций.

Остров в Тихом океане был расположен вне торговых путей, недра его, свободные от каких-либо полезных ископаемых, не возбуждали никаких чувств, да и бедные почвы тоже не манили никого, кроме последователей Вениамина Кроткого, объявившего себя в августе двенадцатого года Истинным Наследником Учения Толстого, сокращённо — инутом. Впрочем, вскоре инут стал князем, а поселение Мкланду соответственно княжеством. Однако спустя шесть лет князь Инут Четвёртый отрёкся от власти и передал бразды правления Общественному Собранию.

Жизнь на острове проста и однообразна. Пропитание добывают возделыванием малоплодородных земель и рыбной ловлей. Ремесленники удовлетворяют спрос островитян на простые, но необходимые вещи: гончары изготавливают посуду, столяры – мебель, кузнецы – лопаты, вилы, топоры. Отсутствие нефти оставило остров в веке пара, однако и паровых машин на острове — наперечёт: деревом остров небогат, угля же вовсе нет. Тягловой силой были и остаются пони, а также собственные мускулы.

Торговые отношения с внешним миром минимальны: экспортируются изделия ремесленников, импортируются велосипеды и запчасти к ним, медикаменты и писчебумажные принадлежности. Рыболовецкие суда – парусные, единственное торгово-пассажирское судно водоизмещением 100 тонн – парусно-моторное. Воздушное сообщение с внешним миром отсутствует. Радиостанция острова располагается в Доме Собраний (бывшей резиденции князя). Электричество вырабатывают ветряки.

Что ещё? Денежная единица острова – рубль времён Николая Второго. В обращении исключительно золотые, серебряные и медные монеты дореволюционной России. Поскольку металлические деньги имеют обыкновение теряться, ни о какой инфляции речи нет — скорее, наблюдается дефляция, впрочем, незначительная, потому что большинство потерянных монет рано или поздно находятся, остров-то небольшой. Но чаще сделки осуществляются на слово, и потому кредит человека определяется его репутацией.

Обязательное образование – четыре класса, далее каждый волен учиться согласно склонностям своей натуры у свободно практикующих наставников. Налогов нет, бюджет государства складывается из выпуска почтовых марок и добровольных анонимных пожертвований. Полиции и армии тоже нет, их функцию выполняют добровольные народные дружины. Роль суда исполняет Общественное Собрание. За тяжкие преступления полагается высшая мера наказания — изгнание с острова (последний раз высшая мера применялась в тысяча девятьсот восемьдесят шестом). Мелкие проступки наказываются гражданским порицанием вплоть до остракизма.

Население острова на первое мая две тысячи двенадцатого года составляет одиннадцать тысяч четыреста пятнадцать человек, родилось в две тысячи одиннадцатом году сто семьдесят два человека, умерло сто сорок девять, отправилось во Внешний Мир восемнадцать. Средняя продолжительность жизни — восемьдесят три года.

В общем, захолустье. Океанский тупик.

Островитяне так бы и жили в безвестности дальше, если бы не случай.

В две тысячи втором году вблизи острова терпит крушение яхта, на которой рок-звезда Джонни Томс (не смотрите в справочниках, если и найдёте, то это не тот) и его приятели собирались пересечь океан в поисках вдохновения.

Всех спасают рыбаки. Джонни Томс и его друзья в ожидании прибытия спешно арендованного судна живут простой и здоровой жизнью. И когда две недели спустя они покидают Мкланду, выглядят они не в пример бодрее, чем по прибытии.

Самое интересное начинается позже. Джонни Томс обнаруживает, что его зависимость от наркотических веществ исчезла совершенно. Он обзванивает друзей, бывших с ним на острове. У тех то же самое.

Джонни Томс выпускает альбом «Очищение» и в комментариях к нему рассказывает об острове Мкланду, острове, освободившем его от наркотиков. Альбом вышел семь месяцев спустя после происшествия. Семь месяцев без наркотиков – срок немалый.

Здравомыслящие люди к истории об исчезновении наркотической зависимости относятся скептические. Люди же доверчивые хотят получить шанс. Всего-то и нужно связаться с островом, получить «добро» на гостевой визит, уплатить пакет пошлин и сборов – пятьсот рублей (правда, не российских, а царских, золотыми червонцами), нанять судно и плыть. Не каждому доступно, но на планете семь миллиардов человек. Есть из кого выбрать.

Сначала на остров отправляются единицы, потом – десятки. Знаменитости и просто богатые люди подтверждают: полное избавление от наркотической зависимости после двухнедельного пребывания на острове Мкланду не вымысел! Нарастает ажиотаж, счет желающих посетить далёкий остров идет на тысячи, однако законы Мкланду гласят, что одновременно на острове могут находиться не более ста четырнадцати человек – одного процента от коренных жителей. Попытки проникнуть на остров нелегально пресекаются жёстко, но эффективно: в распоряжении островитян три тысячи винтовок времён Первой мировой войны, и они применяют оружие без колебаний.

В две тысячи седьмом году группа британских учёных открыла: действует не климат, не уникальные геомагнитные поля. Причиной ликвидации наркотической зависимости является местная трава, Mentha piperita relicta oceanica (далее — MPRO), которую жители используют вместо чая. Трава реликтовая и в иных местах не встречается. Создается инициативная группа, которая обращается к островитянам с предложением организовать выращивание MPRO промышленным способом на взаимовыгодной основе. После дебатов Общественное собрание решило выделить под плантацию одну десятину земли и поставлять траву в обмен на древесину.

MPRO оказалась неприхотливой и росла бойко. Вывезенные семена MPRO всходили и в иных местах, да хоть и на юге США, но эффект освобождения от наркотической зависимости у переселённой травы был почти нулевой: видимо, островная почва играла не последнюю роль.

О механизме действия MPRO дискутировали. Статьи в серьёзных научных журналах пестрели длинными непонятными словами, материалы же общедоступной прессы доступно говорили о блокаде морфинзависимых рецепторов и нормализации соотношения эндорфинов и морфиназы.

Сбор травы MPRO с десятины Джонни Томса (так назвали поле) мог исцелить миллион человек в год. Исцелить надёжно – об этом свидетельствовал и Джонни Томс, и его товарищи, вот уже шесть лет не испытывающие никакой тяги к наркотикам. Число рецидивов мизерно, побочных действий никаких, однако…

Однако ряд структур, как государственных, так и частных, запретило применение травы MPRO, более того, приравняла её к сверхтяжёлым наркотикам. О других странах пусть рассуждают другие, пишу о нашей. Государственный врач заявил, что лечение может оказаться много хуже болезни: вдруг через двадцать или тридцать лет у человека разовьётся болезнь Альцгеймера или тотальное облысение.

То, что MPRO воздействует на морфинозависимые рецепторы, – верный признак того, что она сама является наркотиком. И потому и MPRO, и распространители её будут преследоваться по закону. Был продемонстрирован опыт, в котором к трём каплям отвара MPRO добавляли десять миллилитров царской водки и полученный состав вводили кролику внутрисердечно. Кролик умирал в страшных мучениях ради того, чтобы люди поняли, насколько опасна MPRO.

Дума за один день приняла в трёх чтениях поправку к закону, по которой уголовному преследованию подвергались не только продавцы MPRO, но и её потребители. Сводки новостей заполнились сообщениями о ликвидации очередной партии MPRO, причём зачастую ликвидировались и курьеры. Это называлось «реальным курсом на оздоровление страны».

Лидер движения «Столица без героина» заявил о том, что запрет MPRO играет на руку наркомафии, однако вскоре его нашли мёртвым в одной из лесопосадок близ Мытищ. Расследование показало, что причиной смерти была передозировка MPRO, которая, по сведениям лица, пожелавшего остаться неизвестным, сопровождалась тремя пулевыми ранениями – двумя в грудь и одним в затылок.

И зачем нам MPRO, если в аптеках страны появилось уникальное инновационное средство «раббидол», синтезированное российскими учёными из картофельной ботвы по рецептам царя Соломона (израильские специалисты заявили, что никакого рецепта царя Соломона не существует, но это они от зависти). Раббидол не только будет побеждать наркотическую зависимость, но и способствовать повышению потенции и очищению всего организма от паразитов. Правда, клинических испытаний, удовлетворяющих требованиям доказательной медицины, препарат не прошёл, но пройдёт, непременно пройдёт. Приказом Минздрава средство тут же включили в перечень жизненно необходимых и важнейших средств.

Появились сообщения, что за счёт бюджета на остров Мкланду отправляются роскошные яхты с видными государственными деятелями на борту, но компетентные органы разъяснили: поездки предпринимаются с целью наладить нормальные взаимоотношения между нашими государствами. А члены семей чиновников едут в качестве привлекаемых экспертов.

Однако по-прежнему находились люди, готовые рискнуть. Купив где-нибудь в Голландии упаковку MPRO, рассчитанную на полноценный курс, они везли траву в Санкт-Петербург, Ханты-Мансийск или Воронеж для сына, дочери или кого-нибудь ещё. Порой довозили. Потому каждый, вдруг прекращавший закупать героин у своего дилера, проверялся: не является ли он потребителем MPRO? Если да – от трёх до пяти, и никаких «условно». Чтобы люди сами не отправились в Голландию попить мятно-океанического чайку вне контроля, загранпаспорта стали выдавать только после проверки, является ли человек наркопотребителем или нет.

……

Я б мог и дальше повествовать о том, как развивались события. Но час назад позвонил знакомый, поздравил с Днём медработника (и выбрали же слово – «медработник») а потом спросил, правда ли то, что я писал о зловредной статуйке со стола Геббельса. Я ответил, что всё – правда до последней запятой. Всё – кроме самой статуйки. Вижу, и здесь стоит сделать подобное пояснение.

И остров, и MPRO – выдумка.

Вопрос в том, правда ли всё остальное.

К оглавлению

Дмитрий Шабанов: Цельная модель бытия Дмитрий Шабанов

Опубликовано 21 июня 2012 года

Чужая душа — потёмки. Мы раз за разом ошибаемся, пытаясь догадаться, что творится в голове другого человека. Насколько же труднее заглянуть в психику других животных! Что ни говори, все данные, которые у нас на сегодня есть, это, скорее, основания для догадок, чем твёрдые факты. Может, стремясь к строгости рассуждений, раз и навсегда отказаться от интерпретации внутренней действительности представителей иных видов? Смысл в таком решении есть, но оно всё равно мне не нравится. Пытаться заглянуть в мозг (или, например, надглоточный ганглий) других животных стоит хотя бы для того, чтобы лучше понимать то, что происходит в черепной коробке у нас самих.

Я провожу сейчас полевую практику студентов второго курса по зоологии позвоночных. Живём мы на биостанции, о которой я когда-то рассказывал, ходим на экскурсии, делаем учебно-исследовательские работы. Вот в ходе этой деятельности показывал я недавно студентам, как впадают в оцепенение лягушки. Покажу и вам. Берёшь лягушку в руки, переворачиваешь её спиной вниз на ровную поверхность, прижимаешь ей руки-ноги к туловищу и... вуаля!

Почему лягушка не движется? По этому поводу сказано очень много слов и выдвинуто плохо согласующихся друг с другом версий. Изложу ту, которая кажется логичной мне, но не стану претендовать на то, что это истина в последней инстанции.

Поведение лягушек, как и многих других животных, управляется достаточно простыми механизмами, работающими по типу «акция — реакция». Те или иные типы реакций запускаются на удивление простыми стимулами. Клетки сетчатки реагируют на изменение уровня освещённости. Если лягушка находится в неподвижности, а вокруг неё ничего не меняется, её зрительные клетки быстро привыкают к сложившемуся распределению уровней освещённости и перестают генерировать сигналы, передающиеся в нервную систему.

В мире вокруг лягушки что-то меняется. Границы проекций объектов на сетчатку сдвигаются, клетки реагируют на изменение освещённости, генерируемые ими сигналы анализируются нейронной сетью самого глаза. Особые ганглиозные нервные клетки собирают информацию с некой области сетчатки и реагируют только в том случае, если в этой области регистрируется вполне определённая динамика картины возбуждения. Получается, что сам глаз проводит первичный анализ зрительного изображения.

Маленькие движущиеся объекты с закруглёнными краями интерпретируются как потенциальная пища. Крупные — как опасность. Ещё одна категория клеток реагирует на снижение освещённости и непрерывно анализирует, не упала ли на лягушку тень подбирающегося к ней хищника. И, наконец, есть в сетчатке и ганглиозные клетки, реагирующие на протяжённые границы контрастов (горизонт, например); они, вероятно, важны для ориентации в пространстве. В результате работы этого комплекса клеток в головной мозг идёт не только информация об изменении освещённости сетчатки, но и результаты её предварительной обработки.

Объект, классифицированный как потенциальная жертва, вызывает нацеливание на него обоими глазами; мозг принимает решение, атаковать или нет. Вероятная опасность приведёт к настораживанию, а может быть, даже к прыжку в воду с берега — как бы чего не вышло. На разные типы акций (воздействий) лягушка ответит разными реакциями. Вокруг всё неподвижно — лягушка ничего не видит. Она двинулась — и в её зрительном восприятии появился целый мир. Лягушка замерла — образ этого мира в её психике потускнел и погас. А что будет, если лягушка, к примеру, сидит на листе кувшинки, который качают волны? Её глаза совершают движения, компенсирующие (вероятно, не полностью, но в существенной мере) колебания опоры.

Есть один жестокий эксперимент. Когда-то он входил в стандартную программу биологического образования, а сейчас стал непопулярен (и хорошо, что стал непопулярен!) благодаря распространению биоэтических идей. Лягушку обезглавливают (голову ножницами отрезают), а потом, к примеру, капают ей на брюхо немного кислоты (или щипают её там пинцетом). Задняя нога безголовой лягушки попытается смахнуть раздражитель, выполнив движение, удивительно напоминающее таковое у нормальной, комплектной особи. Это означает, что подобное очищающее движение управляется спинным мозгом. И здесь мы видим управление поведением по типу «акция — реакция».

А что будет, если лягушка не получит никаких существенных для неё сигналов? Ничего! Как сидела, так и будет сидеть.

Одна из сложных функций, выполняемых нашей (нашей: и человечьей, и лягушачьей!) нервной системой, связана с управлением позой. Поза сидящей (или висящей в воде; или затаившейся на дне) лягушки не случайна — из неё удобно начинать те движения, которые вероятны для животного, находящегося в этом положении. Сидящая лягушка может прыгнуть. Всё её тело, почти все суставы её скелета придут в движение, но сам этот комплекс движений тоже будет в большой мере автоматичным. Вот длинные-предлинные ноги начинают разгибаться, толкая тело вперёд и вверх. До того, как от опоры оттолкнутся кончики длиннейших пальцев, разгибание ног будет увеличивать скорость прыжка лягушки.

А что происходит в психике неподвижно сидящей лягушки? Вероятно, тоже ничего. Нет, что-то таки есть, но напоминающее зрительную картинку при неподвижном положении тела: устойчивая картина, на которую будут накладываться новые сигналы, если они будут поступать. В неподвижно сидящей лягушке может нарастать уровень каких-то мотиваций. Нарастающий по мере расходования энергии голод будет снижать порог её восприятия мелких движущихся объектов — потенциальной пищи. Высыхающая кожа будет повышать вероятность того, что амфибия начнёт двигаться в направлении более высокой влажности. Длительное молчание самца во время нереста приводит к нарастающему стремлению издать призывную трель; рано или поздно какой-то внешний сигнал подтолкнёт соответствующую поведенческую реакцию. Все эти внешние или внутренние (как, например, уровень гормонов) стимулы не случайны. На протяжении эволюционно длительного времени предки любой лягушки отбирались по способности реагировать на них оптимальным образом. Акция — реакция...

Посмотрите ещё раз на фотографию перевёрнутой лягушки. Она не получает никаких существенных для неё сигналов, и содержание её психики подобно зрительной картинке в неподвижном глазу. Когда что-то произойдёт (на неё сядет или просто пролетит мимо муха, кто-то топнет рядом ногой, дунет ветерок и т.п.), лягушка начнёт двигаться, реагируя на стимул. Её движения проявят необычность позы, в которой она находится. В лягушке включится механизм переворачивания в нормальное положение, и, в конце концов, она перейдёт в режим штатного функционирования.

Наша психика функционирует так же? Нет. Хотя базовые механизмы (в частности, те, что обеспечивают реакции на всяческие акции) у нас одни и те же, мы перешли на более высокий уровень функционирования психики, требующий непрерывного восприятия и самовосприятия.

Прерывается ли зрительное восприятие мира, когда человек неподвижен? Нет. И дело не в том, что клетки нашей сетчатки чем-то отличаются от лягушачьих, а в том, что мы непрерывно двигаем глазами. Кстати, если какой-то маленький объект прикрепить к нашему глазу, вследствие чего его проекция на сетчатку станет неподвижной, зрительное восприятие этого объекта кардинально нарушится; временами он будет становиться полностью невидимым, а временами станет «появляться» искажённым, видимым по частям.

А что нам мешает остановить непрерывный «танец» наших глаз, когда вокруг нас нет ничего интересного? Помимо прочего, то, что наша психика (в бодрствующем состоянии) строит и непрерывно поддерживает, корректирует модель мира вокруг нас.

Не подумайте, что непрерывная модель в психике — только наше свойство. Исходя из того, что глаза собаки движутся примерно так же, как наши, можно предположить, что и в её психике, как и в психике высокоразвитых млекопитающих и птиц, идут похожие процессы. Думаю, что животное с высокой подвижностью нуждается в непрерывной модели своего физического окружения. Если произойдёт что-то, что потребует энергичных действий, выяснять, в каком месте находится организм, будет поздно. Лучше знать это заранее; раз так, надо непрерывно поддерживать модель своего окружения — вдруг понадобится?

Но действительно ли модель действительности в нашей психике или психике собаки непрерывна? Есть одно важное исключение — сон. Когда человек спит, специальные механизмы блокируют передачу команд от мозга к мышцам, обеспечивающим произвольные движения. Человек не парализован: сердечная, дыхательная мускулатура, мышцы, обеспечивающие перистальтику кишечника, делают своё дело. Но если спящему кажется, что он бежит и машет руками, его конечности, к счастью, не выполняют соответствующих бегу движений. Во сне модель действительности начинает жить своей жизнью, отрывается от связи с корректирующим её сенсорным потоком. Зачем? Когда-то я высказал предположение (не претендуя на его приоритет). Во сне происходит формирование нейронных сетей, обеспечивающих приспособительное поведение, но тренировка этих сетей происходит не в «боевых» условиях, а на модели — опять модели! Интересно, как смотрится это объяснение глазами специалистов сегодня?

...Я писал эту колонку в отрыве от интернета. Доделывая, посмотрел в сети — правильно ли я изложил особенности лягушачьего глаза. Надо же, насколько сильно логика моей колонки повторила логику одной из частей великолепного «Феномена науки» Валентина Турчина! Вероятно, это не совпадение, а наследование — книгу Турчина я когда-то читал. Валентин Фёдорович обсуждает строение глаза лягушки и глаза человека и переходит от их обсуждения к тем моделям, которые мы строим. Но почему-то он начинает сразу говорить о моделях, которые созданы нашим языком, поддерживаемых нашей культурой. Мне кажется, он «перепрыгивает». Поток зрительной информации — один из механизмов поддержания той внутрипсихической модели действительности, которая не нуждается в словах. Конечно, у нас с вами эта модель претерпела сильнейшее влияние культуры, но её основа у нас, вероятно, находится в тесном родстве с моделью собаки (и сильно отличается от фрагментарной модели лягушки). Я думаю, что само возникновение культуры можно рассматривать как следствие логики развития внутрипсихических моделей развития!

Я уже рассказывал о важном для себя выводе. Логику нашего становления можно понять, рассматривая эволюцию моделей действительности в психике высокоорганизованных животных. На примере лягушек можно предположить, что вначале эти модели просто описывают положение объектов, важных с точки зрения питания, защиты и передвижения. Они усложняются, становятся непрерывными, подгружают непрерывный поток сенсорной информации. Каковы следующие этапы их развития? Об этом — позже.

К оглавлению

Дмитрий Вибе: Облака с кантиками Дмитрий Вибе

Опубликовано 22 июня 2012 года

Как-то так получилось, что в последнее время мы (не всё человечество, а определённый коллектив авторов) стали заниматься определением температуры пыли в межзвёздных облаках. Тут есть и косвенный интерес, и прямой. Косвенный интерес — потом использовать эту температуру для моделирования химических реакций и выяснения молекулярного состава облака. Прямой — по повышенной температуре определить, не скрывается ли в недрах облака родившаяся в нём протозвёздочка, которая сама ещё не видна, но уже нагрела пыль в облаке и заставила её светиться.

Понятно, что ни с каким градусником к облаку не подобраться, поэтому приходится идти обходным путём: задать некое распределение пыли по облаку, сделать предположения о её оптических свойствах, задать внешнее (от всех звёзд Галактики) и внутреннее (от возможной протозвезды) поле излучения, решить задачу о переносе излучения и, в конечном итоге, получить спектр облака. Если спектр с разумной точностью совпал с наблюдениями, значит, модель можно использовать дальше, если не совпал, нужно менять или что-то в модели, или саму модель.

Пока для наблюдений был доступен только дальний инфракрасный диапазон (длина волны 100 микрон и более), казалось, что для описания спектра конкретного межзвёздного облака всегда хватает одного значения температуры. Поэтому у наблюдателей и по сей день сохранилась привычка радовать теоретиков сообщениями типа «температура объекта равна 20 кельвинам». Однако когда наблюдения продвинулись в более коротковолновую область, оказалось, что одной температурой обойтись нельзя. Выяснилось, что межзвёздные облака прекрасно излучают не только на ста микронах и более, но и на 10-20 микронах. Пыль с температурой 20 К в этом диапазоне светиться не должна. Чтобы сделать пылинку яркой на 20 микронах, её нужно разогреть градусов до двухсот (по Кельвину).

Пыль в МЗС греется ультрафиолетовым излучением звёзд. Почему одно и то же излучение разогревает одну пылинку до пары десятков кельвинов, а другую — до пары сотен? Объяснение нашлось быстро (точнее, оно существовало даже до открытия «лишнего» инфракрасного излучения): пылинки имеют разные размеры и в зависимости от размера по-разному взаимодействуют с фотонами. Крупной пылинке (поперечник — десятые доли микрона) один фотон — что слону дробина. Поглотив его, пылинка получает лишь незначительную добавку к собственной внутренней энергии (которую она, впрочем, накопила при предыдущих столкновениях с фотонами!). Акты поглощения происходят часто — сечение-то у пылинки большое. В промежутках между ними пылинка не успевает сильно остыть (то есть излучить накопленную энергию в ИК-диапазоне) и потому постоянно пребывает практически при одной и той же температуре.

Иное дело — мелкая пылинка (единицы нанометров). Для неё поглощение даже одного УФ-фотона — яркое жизненное событие, заставляющее температуру пылинки подскакивать до сотен К. Происходят такие события редко (из-за маленького сечения), несколько раз в день в типичном межзвёздном поле излучения, а остывает мелкая пылинка быстро, буквально за несколько минут. Поэтому большую часть своей жизни она проводит при очень низкой температуре (ниже, чем у крупных пылинок), но мелких пылинок много, и стохастические скачки их температуры в совокупности как раз и создают повышенное излучение на длинах волн 10-20 микрон.

Как-то так получилось, что спектральный вклад стохастического нагрева мелких частиц заинтересовал, в основном, людей, которые моделируют спектры целых галактик. Поэтому в модели галактик его включают часто, а в модели отдельных облаков — почти никогда. В нашей модели его тоже не было, пока к температуре пыли в плотных молекулярных ядрах у нас был лишь косвенный интерес — её использование при моделировании химических реакций.

Но пару лет назад мы решили детально проинспектировать несколько плотных газо-пылевых сгустков на предмет наличия скрытых протозвёзд. Перебрали кучу вариантов и обнаружили, что мы, как и все, прекрасно воспроизводим длинноволновую часть спектра сгустков (от 70 мкм и выше) и не можем объяснить излучение вблизи 24 мкм (это одна из длин волн, на которых наблюдал космический телескоп «Спитцер»). Мы не сильно обеспокоились этим фактом, потому что иначе и быть не могло: модель без стохастического нагрева и не могла воспроизвести его результат. К тому же для нашей цели (выявление протозвёзд) более важным оказался участок спектра около 70 мкм (ещё один спитцеровский диапазон). Однако же и стохастический нагрев мелких пылинок в модель мы всё-таки решили добавить.

Надо сказать, что в этой работе нас интересовал, главным образом, спектр в направлении на центр облака. Такие облака на 24 мкм видны в поглощении, то есть не как яркие источники на тёмном фоне, а как тёмные пятна на ярком общегалактическом инфракрасном небе. В наших расчётах эти пятна оказались гораздо более тёмными, чем в реальности. Мы же моделировали не только поглощение на 24 мкм, но и излучение в дальнем ИК-диапазоне и радиодиапазоне. Чтобы обеспечить наблюдаемое излучение в миллиметровом диапазоне, нужно иметь на луче зрения настолько большое количество пыли, что оно должно полностью поглощать фоновое излучение на 24 мкм. Из-за этого мы и предположили, что на 24 микронах облако не только поглощает фоновое излучение, но и слегка светится само. Видом спектра на периферии облака мы не сильно озаботились, ибо посчитали, что там в ИК-диапазоне основной вклад даёт фон, который мы задаём руками и который поэтому и так будет такой, какой нужно.

Мы добавили в модель стохастический нагрев, посчитали центральный спектр и увидели, что горячие мелкие пылинки действительно блестяще объясняют избыточное излучение на 24 микронах! Мы по этому поводу сделали стендовый доклад, показали его на симпозиуме Международного астрономического союза в Толедо... А потом всё-таки решили глянуть на периферию.

И обнаружили, что наши результаты превзошли ожидания. Инфракрасная эмиссия, умеренно яркая в центре облака, на его окраине выросла из-за стохастического нагрева гораздо сильнее. Задний ум подсказал, что иначе и быть не могло. Пылинки греются ультрафиолетом, ультрафиолет внутрь облака проходит очень плохо, поэтому стохастический нагрев работает лишь на самой его поверхности. Фактически, на внешней границе облака формируется тонкий перегретый пылевой слой. И когда мы смотрим вдоль границы облака, на луч зрения по чисто геометрическим причинам попадает гораздо больше горячих пылинок, чем когда мы смотрим на его центр. Иными словами, вокруг облака должен наблюдаться яркий инфракрасный кантик. Которого на самом деле нет.

Возникает вопрос: в чём проблема? Никаких особых изысков в нашей модели нет. Это ведь не полигон для новой физики, а по сути просто технический инструмент для интерпретации наблюдений, идентичный тем, что применяются при анализе спектров галактик в целом. Мы лишь применили его на меньшем масштабе. В параметрах облаков тоже шибко не разгуляешься — их диапазон ограничен длинноволновыми наблюдениями. Представляются возможными такие варианты. Первое: мы слишком упростили структуру облака. Если облако не гладкое, а клочковатое, ультрафиолетовые фотоны проникнут глубже. Прогретый слой в результате станет толще, подавляя геометрический эффект. Однако попутно теплее станут и крупные пылинки, из-за чего может «поползти по швам» согласие модели с наблюдениями на длинных волнах. Второй вариант: мы слишком упростили параметры пыли. Но тут не совсем понятно пока, что делать. Ясно, что играя с распределением пылинок по размерам и с их оптическими свойствами, можно объяснить любой спектр. Но этот как-то получается неинтересно.

И, наконец, третий вариант. Российские учёные совершили открытие, опровергающее все общепринятые теории! Что ж, бывает. В одной из давнишних статей мы опровергли даже закон сохранения массы. Хорошо, что рецензент это вовремя заметил.

Интересно ещё, что вообще-то колечки на 24 мкм и других близких длинах волн в Галактике наблюдаются довольно часто, правда, не в «наших» объектах, а на более поздних стадиях, когда главную роль в нагреве (и разрушении) пыли играет центральная звезда. Вот, например, полюбуйтесь примером двух вложенных колец на 8 мкм (зелёный цвет) и 24 мкм (красный цвет). Возможно, здесь удастся найти какую-то связь, так что мы теперь копаем в этом направлении.

К оглавлению