Знание-сила, 2008 № 12 (978)

Коллективный разум

В 1841 году шотландский поэт и журналист Чарльз Маккэй, автор одной из первых «Историй Лондона», опубликовал двухтомный труд под названием «Коллективные психозы, или Идиотизм толпы». В нем он собрал и проанализировал исторические примеры коллективного помешательства, начиная с голландской «тюльпанной лихорадки» и кончая такими серьезными массовыми психозами, как средневековая «охота за ведьмами».

В ХХ веке о толпах заговорили многие вдумчивые мыслители. Всматриваясь в реалии своей эпохи, они говорили уже не просто об «идиотизме» толпы, а об объединяющей ее «страсти к убийству» и о «восстании масс», которое кардинально меняет всю прежнюю культуру, быт и политику.

Но времена меняются, деятельность огромных коллективов (толп) стала едва ли не главным признаком нашей эпохи, и поэтому теперь поведением таких коллективов анонимных индивидуумов заинтересовались вполне серьезные ученые. Исследователи Интернета принялись разрабатывать математические теории поведения «сетевых коллективов», а специалисты по борьбе с террором начали применять методы сетевого анализа «анонимных групп свободного размера» к террористическим сетям. Не остались в стороне и социальные психологи, и в 2004 году сотрудник журнала «Нью-Йоркер» Джеймс Суровецкий опубликовал нашумевшую книгу «Мудрость толпы». Начав с многочисленных примеров коллективных (точнее сказать — «усредненных») решений, которые оказывались лучше и точнее, чем мнения индивидуальных членов коллектива, он сформулировал ряд принципов коллективного поведения, при выполнении которых «толпа» может проявить «мудрость» в решении экономических и других вопросов (по его мнению, «мудрые решения» может принимать только такая толпа, которая имеет возможность и традицию свободно обмениваться всеми возможными мнениями и не управляется никакой централизованной властью).

Как и следовало ожидать, эффектное (но вполне содержательное) название было тотчас подхвачено и вульгаризовано журналистами, и теперь в западной печати можно встретить броские заголовки, вроде «Умные толпы», «Разум толпы», «Коллективный разум», «Расширенный разум» и даже «Разум, вынесенный вовне».

Термиты

Умна ли толпа, особенно в экономике, как говорит Суровецкий, — это вопрос спорный, судя по откликам специалистов на его книгу, но вот специалисты-энтомологи наверняка скажут вам, что муравьиная колония или пчелиный рой действительно обладают «роевым умом», а то и «роевым разумом». Подтверждения этого можно найти в сотнях и тысячах серьезных научных статей, число которых в последнее время так нарастает, что в конце 2007 года появился даже специальный журнал под названием «Роевой разум» (Swarm Intelligence). В первом его номере опубликована замечательная обзорная статья трех ведущих специалистов «Биологические принципы роевого интеллекта», которая резюмирует данные многих исследований в данной области.

Объясняя постановку задачи, авторы пишут: «Роевой разум как научная дисциплина родился из биологических исследований поразительной способности социальных насекомых решать свои повседневные проблемы, демонстрируя удивительно слаженное поведение, в котором эффективность сочетается с гибкостью и целенаправленностью. Так, тропические муравьи вида Эситон бурчелли образуют охотничьи армии численностью до 200 тысяч рабочих особей, которые растягиваются на 15 метров в ширину и прочесывают за один день территорию площадью 1500 квадратных метров. Африканские термиты вида Макротермес белликозус строят термитники диаметром 30 и высотой 6 метров, при том, что каждый из них размером 1—2 миллиметра и все они совершенно слепы. А у другого вида термитов поверхность каждого гнезда прорезана системой вентиляционных ходов, внутри состоит из множества камер, расположенных по спирали и соединенных лестницами и спрямляющими ходами».

«Общим во всех этих случаях, — продолжают авторы, — является то, что сложность этих коллективных действий никак не соответствует относительной простоте каждого отдельного насекомого. Отдельное насекомое, как правило, не способно найти эффективное решение проблемы, стоящей перед коллективом, тогда как сам этот коллектив «как целое» легко находит такое решение... И такие коллективные способности присущи не только социальным насекомым, они обнаруживаются также во многих других биологических системах, вроде колоний бактерий или амеб, рыбьих «школ», птичьих стай и даже человеческих толп. Такая эффективная «организация без организующего» основана на нескольких механизмах, позволяющих группе насекомых, отдельные члены которой получают лишь частичную и испорченную «шумом» информацию об окружающей среде, справляться с неоднозначными ситуациями и находить решения сложных проблем».

Одним из замечательных примеров таких коллективных действий является принятие решений в коллективе медоносных пчел при выборе нового места жительства. Механизм этого процесса был вскрыт в работах трех американских ученых — Т.Сили, К.Пассино и П.Висшера. Эта группа занимается изучением пчел уже десять дет подряд и в конце 2007 года опубликовала итоговую статью, в которой показала принципиальное сходство процесса принятия рещения в коллективе пчел и в человеческом мозгу. «Пчелиный рой — это суперорганизм, в котором коллектив как целое знает больше, чем сумма всего, что знает отдельная пчела», — так сформулировал выводы этой работы К.Пассино.

Свои исследования группа Т.Сили проводила на пчелах острова Эпплдор вблизи берегов штата Мэн. Эти пчелы весной обычно ищут новое место, так как за зиму рой разрастается. Подходящее дупло должно обладать рядом характеристик (например, вход обращен на юг и располагается достаточно высоко на дереве, в дупле достаточно места, поблизости нет муравьев и т.д.). Исследователи помечали краской каждую пчелу (около 4 тысяч) и выставляли для них в разных местах несколько ульев разной степени «подходящести». Это позволяло следить за процессом переселения во всех деталях.

Процесс начинался с переселения роя наружу; царица и большая часть роя оставались на месте и слипались друг с другом, образуя огромный комок тел, а несколько сот разведчиков вылетали на поиски нового обиталища. Каждый разведчик проводил около 30 минут, оценивая найденное им новое место с точки зрения описанных выше характеристик, а затем возвращался к комку и исполнял там танец, состоящий из пробежек и вращений на его поверхности, чтобы (как и в случае разведки пищи) с помощью танца передать рою собранную им информацию. Исследование показало, что чем ближе найденный им улей был к «идеалу», то есть чем выше оценка, тем больше пробежек он совершал, и наоборот; среднее число пробежек составляло 150.

После этого разведчик возвращался к найденному месту, взяв с собой одного или нескольких «новобранцев», которые возвращались со своей оценкой. Если оно им нравилось, они совершали такой же танец на поверхности роя, и тогда вслед за каждым в полет отправлялось еще несколько новых разведчиков. Так повторялось до тех пор, пока число разведчиков, давших высокую оценку новому гнезду, не достигало некоего «порогового» значения, — «кворума», и тогда весь рой вдруг поднимался в перелет. Этот процесс рекрутирования все новых разведчиков для каждого потенциального места, получения информации от каждой (растущей) группы, ее оценки и принятия решения означает, что рой как целое способен запоминать, сравнивать и оценивать полученную информацию (на что у людей способен их мозг).

Любопытно, что, если новые разведчики не соглашались в оценке с предыдущими, они по возвращении делали меньше пробежек, чем те, и тогда число вылетающих туда следующих разведчиков постепенно спадало до нуля — рой «терял интерес». Еще более любопытно, что каждый раз число пробежек в этом случае уменьшалось примерно на одно и то же число — в среднем 15. Компьютерная симуляция этого процесса показала, что именно такие цифры — 150 начальных пробежек и на 15 больше или меньше каждый следующий раз — гарантировали достижение быстрого и в то же время точного решения на выбор того или иного варианта переселения. Рой «выделяет» для поисков нового гнезда ограниченное число разведчиков, и гнезда-»претенденты» как бы конкурируют, кто больше «наберет голосов».

Как показали другие исследования, аналогичный механизм — с поразительно небольшими отличиями — действует при поиске нового места и в других «не-иерархических» коллективах насекомых. Одну загадку исследователям, однако, не удалось разгадать: что является сигналом для внезапного и одновременного подъема всего роя. Они обнаружили, что незадолго до взлета разведчики издают какой-то высокий и нарастающий механический сигнал, но он не передается по всему рою. Возможно, пишут ТСили и П.Висшер в другой статье 2007 года, этот сигнал скаутов принимается только пчелами на периферии комка, а стоит им чуть сдвинуться с места для взлета, это уже служит сигналом для подъема всего роя.

Третий участник исследования, специалист по компьютерам К.Пассино, предпринял компьютерный расчет найденного механизма принятия решения с точки зрения эволюционных требований и пришел к выводу, что весь этот процесс управляется двумя требованиями — чтобы время выбора нового гнезда было как можно меньше, а вероятность выбора наилучшего гнезда была как можно больше. Выработанный под действием этих требований и описанный выше механизм, а также его количественные параметры — число начальных пробежек и ступеньки изменения этого числа — как раз и обеспечивают рою достижение целей. В ходе этого процесса выявляются весьма любопытные и многочисленные аналогии между пчелиным роем как целым и функциональной организацией мозга у позвоночных животных, включая человека: наличие подсистем, связанных друг с другом каналами информации, параллельная (а не последовательная) обработка этой информации, пространственно распределенная память, концентрация внимания на критических стимулах и так далее. Исходя из этого, Пассино и назвал пчелиный рой «супероорганизмом».

Ирина Прусс