Против хаоса: почему жизнь и познание взаимосвязаны
Могут ли чат-боты познавать? Ответ на этот вопрос не так очевиден, как кажется, ведь мы до сих пор с трудом можем сформулировать, что такое разум и познание. Один из ответов на этот вопрос — физический: познание это понимание внешнего мира, то есть снижение уровня его неопределенности. Именно так считают панкогнитивисты, и по их логике оказывается, что познавать умеют даже принтеры и архитектурные сооружения. Философ Максим Мирошниченко задумывается о мышлении амеб и рассказывает, как теоретики воплощенного познания связывают жизнь, разум и биологическую эволюцию.
Что такое жизнь? Что отличает мертвую, косную, пассивную материю от одушевленной, подвижной и способной к ощущению и осознанию себя? Человеческую культуру пронизывает убеждение, что высшая форма проявления жизни — это разум. Мышление будто бы делает человека «венцом творения» и возвышает над остальной природой, а способность устремляться к чистой абстракции возвеличивает субъекта, очищая от «шелухи» — тела, гендера, истории и политики.
Некоторые философы считают это убеждение повинным в увеличении дистанции между человеком и прочей жизнью на основании монополии человека на разум. При этом последний понимался как способность к абстрагированию, рассудительности, рациональности. Разумное поведение будто бы должно быть основано на просчитывании всех вероятных сценариев.
Читайте также
Умнее ли чат-боты, чем инфузории?
Когнитивная наука, возникшая в середине прошлого века, основана на особой предпосылке. Согласно ей, когнитивные процессы — восприятие, внимание, память, абстрактное мышление — инсталлируются на «железо» мозга примерно так же, как software (программное обеспечение) устанавливается на hardware (аппаратное обеспечение). Характер осуществления познания не зависит от аппаратного носителя и его архитектуры — будь то строение абстрактной машины Тьюринга или архитектура фон Неймана. Познание является функциональным состоянием системы и в принципе может быть эмулировано практически на любом носителе — в виде организованной белковой или углеродной формы жизни, в облаках компьютрония, биотехнологического экзокортекса или умной нанопыли. Другими словами, познание и жизнь не предполагают друг друга, ведь далеко не вся жизнь способна к познанию (способны ли думать инфузории?) и не все мыслящие агенты живые: нейросети или чат-боты проявляют куда больше признаков разумности, чем значительная часть биоты Земли.
Но ясно, что эта предпосылка далека от очевидности. Некоторые философски настроенные биологи и когнитивисты предположили, что компьютерная метафора, ставшая иконой когнитивной революции, была лишь удобным инструментом для аналитического объяснения и моделирования когнитивных процессов. Ученым было удобнее описывать познание как то, что способна выполнить относительно простая машина, для моделирования этих процессов в искусственных агентах.
Короче говоря, метафора познания как вычислительной активности компьютера скорее формирует шаблон для создания роботов и ИИ, чем реально объясняет что-либо в познании как части жизнедеятельности.
Уязвимым местом идеи «познание как вычисление / мозг как компьютер» была неопределенность в том, имеет ли субъект познания доступ к миру. Казалось бы, такому философскому скепсису нет места в современной научной картине мира, а гипотеза о коварном картезианском демоне-обманщике давно сброшена с корабля современности. Но если взглянуть на представления когнитивизма о познании, то получим странную картину. В ней мозг (или иная материальная вычислительная система) получает определенную информацию из внешнего мира, обрабатывает ее, отсекает лишнее. В общем, происходит нечто вроде процессинга входных данных. На выходе мозг — а точнее его субъективная психологическая самость — получает образ мира. Этот образ достаточно точен, чтобы мы могли более-менее успешно ориентироваться в среде, адаптируясь к изменениям в ней. Но поскольку «пропускная способность» (bandwidth) наших органов чувств ограничена, то мы получаем лишь небольшой «срез» реальности — как будто смотрим на мир через замочную скважину нашего восприятия. В эволюционных целях мозг научился не перегружать себя (и нас) лишней информацией, потому субъективная репрезентация реальности дает лишь самое необходимое для жизни и ничего сверх того.
Но как следует философски понимать познание? И почему в определениях когнитивистики оно отчуждается от жизни?
Приключения термодинамического мозга
Как было принято писать в советских учебниках по философии, жизнь — это способ организации материи.
Организация материи возможна как мера порядка, возникающего из хаоса. Как считается в термодинамике, любая система стремится минимизировать количество свободной энергии (free energy). Свободная энергия, или энергия Гельмгольца — это мера работы, которую система способна совершить над внешними телами. Убыль энергии Гельмгольца равна количеству энергии, растраченному на взаимодействия с другими объектами. Согласно второму началу термодинамики, энергия не может быть создана из ничего или уничтожена без остатка.
Экономия энергии в природе такова, что она может переходить из одного вида в другой. Потому с точки зрения физики системе желательно минимизировать потери, ведь чем больше убыль энергии, тем сильнее мера энтропии, а значит, дезорганизации. Растратив свой энергетический потенциал, система рискует дезинтегрироваться, утратив свое единство. А значит, применительно к биологическим процессам кажется верным говорить, что система склонна снижать вероятность оказаться в новой ситуации. Мера неопределенности и непредсказуемости условий среды — это, вообще говоря, тоже хаос, только заданный в терминах теории информации.
Некоторые исследователи берутся примерять эти термодинамические выкладки на биохимические процессы жизни и познания.
Минимизация свободной энергии в живых системах понимается ими как склонность поддерживать свою организацию в неизменном виде.
К примеру, одноклеточный организм видится как термодинамическая система, склонная поддерживать энергетический баланс в циклах развития и обмена веществ с окружением. Живая система берет в среде то, что ей нужно (питательные элементы — источники энергии), и выбрасывает вовне отходы. Эти процессы организованы циклически и нацелены на самоподдержание системы.
Но для того, чтобы противостоять энтропии, одной лишь способности находить и перерабатывать питательные вещества недостаточно. Нужно уметь предсказывать будущие события, чтобы быть готовым к ним. Да и способность снижать меру информационной энтропии/неопределенности работает эффективно, когда она сопряжена с умением совладать с флуктуациями в среде. Мало обладать предвидением, нужно уметь что-то делать при неблагоприятном стечении обстоятельств — иначе можно погибнуть. А это возможно, лишь когда система имеет внутренний образ среды, на основе которого она способна прогнозировать будущие события, — репрезентацию. Тем самым и будет достигнуто снижение неопределенности и растраты энергии, а значит — будут повышаться шансы сохранить свою целостность.
Может быть интересно
Именно в этом свете исследователи обращаются к термодинамической интерпретации когнитивных процессов. Мозг — это одна из удачных реализаций системы, минимизирующей растраты энергии. Для того чтобы рационально расходовать свои ресурсы, мозг создал специальный интерфейс для работы с остальным организмом и внешней средой — сознание.
Познание — это создание моделей реальности, а выбор наиболее уместной в конкретной ситуации модели подчинен логике теории вероятностей. Соответственно, познавательным аналогом термодинамического принципа свободной энергии является то, что когнитивисты называют минимизацией ошибок в предсказании (prediction error minimization). В таком мире не бывает сюрпризов. Байесовского наблюдателя трудно чем-либо удивить.
Мозги или их синтетические аналоги с точки зрения когнитивизма устроены так, чтобы просчитывать вероятности развития событий в среде и действовать с намерением снизить меру непредсказуемости: адаптироваться, видоизменяться, быть пластичными.
Умные принтеры, мыслящие ураганы
Каким видится соотношение жизни и познания при таком подходе? С точки зрения термодинамического когнитивизма сознание и жизнь не предполагают друг друга. Система, способная поддерживать свою устойчивость в среде, будет создавать образ себя, репрезентацию реальности и просчитывать вероятности в ней, как бы «изнутри» нее. Но совсем не обязательно эта система будет живой. А значит, лишь некоторые из когнитивных систем живые, точно так же, как лишь немногие живые системы способны познавать.
Что не так с этим видением? Если верить британско-мексиканскому когнитивисту, философу и психонавту Тому Фрёзе, определение познания через термодинамику дает слишком мало критериев, чтобы вычленить характеристики когнитивных процессов, как они встречаются в природе, в белковых формах жизни. Ведь в картине мира, диктуемой термодинамикой и когнитивизмом, большинству живых существ отказывается в умении познавать, зато этой способностью наделяются объекты, которые едва ли способны к осмысленному действию. Способна к познанию система синхронизирующихся часов в единой инерциальной системе отсчета из примеров Пуанкаре и Эйнштейна. Познают принтеры, ураганы, клеточные автоматы и бактерии, а также самоорганизующиеся сообщества и архитектурные сооружения — просто они делают это по-разному.
«Познание» здесь становится зонтичным термином, охватывающим множество всевозможных взаимодействий системы и среды, противодействующих энтропии. Такая позиция получила наименование панкогнитивизма. Панкогнитивисты утверждают, что познают любые системы определенного рода. Потому вопрос познания должен быть переформулирован. Для них научно некорректно спрашивать, является ли система когнитивной. Ведь современная физика не задается вопросом, обладает ли объект массой — ответ очевиден: конечно, обладает. Точно так же когнитивная наука должна спрашивать о том, в какой степени система является когнитивной. Если Вселенная полна разума, то единственное, что нам остается, — проводить замеры этой разумности, соизмеряя и выстраивая иерархии удельных масс когнитивности, рассеянных в космическом пространстве.
К примеру, взаимодействия принтера и его операторов с точки зрения самого принтера выглядят так, что принтер, выполняющий полезную для человека функцию, при поломке как бы заставляет человека устранить ее. С человеческой точки зрения принтер остается бездушным агрегатом, исполняющим определенный набор функций. В то же время при принятии перспективы принтера выясняется, что у него есть нетривиальный навык манипуляции элементами окружающей среды — например, управления людьми, которые поддерживают его рабочее состояние.
Аналогично тому, как бактерия поддерживает целостность мембраны во взаимодействии со средой, абсорбируя необходимые питательные вещества и выводя наружу отходы, принтер учреждает такие отношения со средой, которые позволяют ему поддерживать собственную идентичность на протяжении достаточно долгого времени. Тем самым с точки зрения адаптивности принтер и бактерия, по сути, мало чем отличаются друг от друга.
Для Фрёзе и его коллег порочность такого видения ясна. Термодинамика не исчерпывает жизни, а когнитивистика не исчерпывает познания. Из-за разрыва между когнитивными и органическими процессами упускается нечто важное: познание есть часть жизни, а жизнь есть познание себя и мира. Кроме того, это разрыв делает различие между жизнью и разумом различием в качестве, где одно совсем не предполагает другое.
Бесконечное число психоделических форм
Что же могут предложить взамен этому когнитивисты-психонавты от науки о сознании? Вполне ожидаемо, что они склонны подчеркивать определяющую значимость метаболизма, обмена веществ, как ключевой черты жизни. Но как связать воедино жизнь и познание через метаболизм?
Здесь они опираются на своих предшественников — чилийских биологов и философов Умберто Матурану и Франсиско Варелу. Именно они в самом начале 70-х выдвинули идею тождества жизни познанию. Тогда эта концепция была отвергнута научным сообществом и, получив развитие в феноменологической философии сознания, проникла туда, где ей и подобает быть, — в когнитивную науку и смежные дисциплины.
Матурана и Варела стремились дать самое общее, минимальное определение жизни. Для этого они ввели понятие аутопоэзиса, обозначающее совокупность процессов самоподдержания в живой системе. Эти процессы объединены в замкнутый цикл и включают в себя получение энергии извне, обработку и распределение во внутренней среде, а также выброс излишков наружу. Как считали создатели этой концепции, такова логика жизни на Земле. Может быть, магнитоплазменные формы жизни в отдаленном космосе устроены иначе, но наблюдаемая белковая жизнь в целом устроена именно так. Аутопоэзис является логикой не только метаболизма, но и познания: поддержание системой своей автономии предполагает, что она ориентируется в среде, способна распознавать полезные вещества и избегать потенциально опасных.
Читайте также
Возьмем, к примеру, жизнь амебы. Ее нехитрый образ жизни таков, что она стремится к питательным веществам, рассеянным в среде, и избегает встреч с хищниками и вредными элементами. Чтобы перемещаться к вкусняшкам или бросаться в бегство от врагов, она использует ложноножки, «вырастающие» из ее тела. Всё это позволяет ей оставаться автономной системой в среде. Исследователи предлагают трактовать даже такой простой образ жизни как реализацию познания. С точки зрения амебы, мир насыщен смыслом: есть нутриенты, есть токсины, есть друзья и враги. В самом деле, амеба познает свой мир. Только этот мир относительно просто организован.
Различие между «скудным» миром амебы и «богатым» миром человеческого опыта — это количественное различие.
Имеет место континуальность между элементарными формами жизни, обитающими в своих средах, и высокоорганизованными социальными системами человека и других приматов.
А это значит, что познание — часть жизни, ее неотъемлемая составляющая. Возникновение когнитивных процессов развивает потенциалы самой жизни, никакого качественного скачка здесь не происходит. Зачатки когнитивного поведения присутствуют даже в наиболее простых формах жизни. Отчуждение познания от жизни связано с тем, как когнитивная наука понимает познание, и тем, как она определяет жизнь. Фрёзе, следуя за Варелой, а также его соратниками-философами и психологами, считает, что познание не сводится к вычислению.
Будучи сторонниками идеи воплощенного познания (embodied cognition), все эти исследователи считают, что познание есть воплощенное действие, обусловленное контекстом. В свою очередь, способ воплощения (специфика тела, количество конечностей, острота зрения и слуха и т. д.) предопределяет паттерны использования тела в действии. Именно поэтому мир человека и мир амебы такие разные, и оба они отличны от мира магнитоплазменного интеллекта. Тела всех троих устроены по-разному, потому и мир раскрывается им в разных аспектах, порой несовместимых или совместимых лишь частично.
Проще говоря, характер когнитивных процессов зависит от того, как устроено тело познающего. Метаболизм здесь играет решающую роль, ведь если верить недавним исследованиям в сфере искусственной жизни (artificial life), то когнитивная деятельность циклически упорядочена примерно так же, как упорядочены циклы обмена веществ организма. Чтобы найти пищу, живому существу нужно целенаправленно действовать в среде, различать важное и неважное, полезное и вредное. В этом смысле всякая жизнь есть непрерывное отстаивание собственных границ, биохимической автономии тела. Одновременно с этим границы нуждаются в постоянном переопределении — ведь если не адаптироваться к среде или не видоизменять ее, то ты исчезнешь. Амеба отращивает ложноножки, а человеческие особи создают технологии и социальные институты: и те и другие, в сущности, расширяют границы своих тел и интеллектов.
Пожалуй, звучит немного пафосно, но для психонавтов от когнитивной науки, в свободное время практикующих осознанность (mindfulness), феномен жизни тем и специфичен, что нарушает принципы термодинамики.
Жизнь устойчива перед лицом надвигающейся термодинамической катастрофы, ведь она стремится одолеть энтропию. А значит, неверно говорить, что познание — лишь эффективный способ ускользнуть от дезинтеграции. Скорее это средство привнесения порядка в хаос — не ради избегания уничтожения, а ради привнесения нового.
Другими словами, жизнь — это процесс, который парадоксальным образом поддерживает сам себя в условиях термодинамического неравновесия: чтобы удерживать свою автономию, жизнь предпринимает активные действия. Именно поэтому жизнь они предлагают трактовать с точки зрения подхода воплощенного познания: чтобы выжить, нельзя пассивно плыть по течению к тепловой смерти Вселенной. Живые существа не просто пассивно претерпевают воздействие среды — в противном случае они бы уже не были живыми. Есть что-то, что понуждает их активно сопротивляться энтропии и изобретать новые способы существования, не просто сохраняясь, но еще и трансформируя себя и свое окружение.
Если представить себе динамику развития и трансформации всех форм земной жизни, то она напоминает поток воды, стекающий по склону холма. Каждая капля оставляет свой след. Какие-то капли будут двигаться по прямой, а какие-то — огибать препятствия или ползти по извилистой траектории из-за ветра. Траектории движения воды, запечатленные на склоне холма, аналогичны траекториям наследования черт сквозь множество поколений внутри одного вида. Наследственные линии разделяются точно так же, как расходятся тропинки, проложенные потоками воды. Эту метафору Матурана и Варела использовали, чтобы показать свое видение развития жизни.
Если жизнь — это процесс приумножения форм в природе, то он направлен не на то, чтобы избежать вымирания. Иначе мы бы не видели такого многообразия форм жизни. Наоборот, эволюция жизни есть произвольная игра по созданию новых и новых модификаций в строении тела, поведении и способах жизнедеятельности. В таком свете жизнь — это, с одной стороны, познание организмом своего окружения, а с другой — способ самопознания природы. Такой взгляд слегка напоминает немецкую натурфилософию XIX века. Но в нынешнем виде эта картина развития жизни подкрепляется аргументами из физики, химии, биологии, кибернетики и когнитивистики.