Врожденность интеллекта

Представим себе универсальный интеллект. В него заложен минимум информации, и он всему учится при жизни. Такой интеллект будет адаптивен в наиболее широких пределах. Конечно, что-то в него должно быть заложено, чтобы обеспечить возможность обучения (да и просто обеспечения жизнедеятельности организма). Такая установка соответствует направлению «Адаптивное поведение». С другой стороны, в ходе эволюции то общее, чему интеллект каждой особи должен учиться заново, может быть заложено от рождения. Акцент на эволюцию в большей степени делается в «Искусственной жизни». Каково же действительное соотношение между врожденной и приобретаемой компонентами?

Если посмотреть на разумность разных видов, то влияние генов будет очевидно. Да и представители одного вида отличаются «сообразительностью», что проявляется даже в различии скорости овладения условным рефлексом, обнаруженной самим И. П. Павловым.

С другой стороны, роль обучения также бесспорна. Так, обезьяны способны освоить основы языка и стать даже более разумными, чем выросший вне социума человек, которому никакие человеческие гены при этом не помогут стать лишь немного умнее дикой обезьяны. Обучение является необходимым для выживания животных и в естественных условиях. Так, у многих видов птиц еще не вылупившиеся птенцы учатся распознавать голос родителей. Естественно, для этих целей используется врожденный механизм: птенец реагирует на легкое перекатывание яйца родителем, подающим при этом голос, что позволяет отличить его от фоновых звуков, слышимых в прочие моменты времени. И даже личинки плодовых мушек учатся распознавать запах своего растения, чтобы во взрослой жизни выбирать место, куда откладывать яйца. Пренатальное (эмбриональное) и раннее постнатальное обучение не сводится только к узнаванию голоса родителей; оно может быть очень обширным и играть важную (еще полностью не оцененную) роль в дальнейшем развитии, особенно в случае высших животных и человека. Получение эмбрионом химических, тактильных и слуховых стимулов меняет активность генов, что оказывает влияние на некоторые структурные особенности формирующегося мозга. Достаточно смелое (но основанное на практике) мнение о необходимости раннего обучения детей высказывается, например, в книге Масару Ибука «После трех уже поздно», название которой говорит само за себя. Как мы видели на примере эффекта Болдуина, обучение может даже косвенно направлять саму эволюцию.

Способность не только к обучению, но и к языку имеет двойственную природу. Без каких-то врожденных механизмов усвоение языка было бы невозможно. Вопрос лишь в том, насколько эти механизмы специализированы. Радикальное мнение на этот счет сформулировано в заголовке книги Стивена Пинкера «Язык как инстинкт». Речь, конечно, не идет о том, что владение языком у человека полностью инстинктивно. В этом отношении его нельзя сравнить, например, с языком пчел, на котором, в частности, пчелы-разведчицы передают информацию о том, где расположены места массового цветения или даже где находится место, наиболее пригодное для нового жилья при роении. Язык пчел (включающий визуально воспринимаемый танец, а также акустическую компоненту), несмотря на достаточно большое разнообразие, является фиксированным, так что удавалось даже создать робота-пчелу, на танец которой обычные пчелы из разных ульев реагировали предсказанным образом. Есть даже свидетельства, что пчелы разных видов способны понимать друг друга. Их язык является преимущественно инстинктивным.

Человеческий же язык является открытым: в него могут включаться новые понятия и даже меняться грамматический строй. Сам факт существования множества языков, любой из которых может быть выучен младенцем любой расы, оказавшимся в соответствующем окружении, однозначно показывает это. Складывается впечатление, что человеческий язык — сугубо социальное явление, не имеющее к биологии отношения. Такое впечатление усугубляется тем, что сами языки развиваются. Так, языки примитивных людей обладают гораздо большей конкретностью, о чем (применительно к числительным) упоминалось выше. Развитие языков идет гораздо быстрее биологической эволюции. Вероятно (хотя и строго не доказано), что люди, существовавшие на заре цивилизации, будучи в младенчестве помещенными в современное общество, освоили бы любой существующий язык в полной мере. Тогда роль среды здесь является определяющей. Можно даже услышать, что люди являются лишь носителями языка (да и мышления в целом), тогда как его автором (и истинно мыслящей сущностью) является социум. Ведь для того, чтобы новые научные (или культурные) парадигмы были усвоены и развиты дальше, человечеству приходится ждать смены поколений.

Тем не менее видимая произвольность человеческого языка достаточно условна. Все языки, несмотря на их большое структурное разнообразие, сохраняют общие черты, что свидетельствует о существовании «универсальной» глубинной грамматики. Можно было бы предположить, что эти общие черты возникают из-за того, что все языки описывают один и тот же внешний мир. Однако «универсальность» этой грамматики проявляется в одинаковой ограниченности всех языков. Так, набор грамматических категорий остается практически неизменным на протяжении тысячелетий (можно отметить лишь такие редкие события, как «изобретение» артиклей, без которых многие языки до сих пор успешно обходятся). Хотя языки сильно меняются и даже сменяют свой строй (например, древнеанглийский язык был флективным, тогда как современный является аналитическим). Не ясно, можно ли грамматические изменения в языках за последние века назвать развитием. В этом смысле развитие бытового языка (если его изменения можно считать таковым) сильно отстает от развития научной картины мира. Так, давно уже доказана связь пространства и времени, но в языке эти категории остаются жестко разделенными. Возможно, это связано просто с тем, что в быту человек не сталкивается ни с чем подобным (например, с релятивистскими эффектами или гипотетической неодномерностью времени). Однако то, с каким трудом человеком осваиваются подобные концепции на фоне видимой легкости освоения бытового языка, показывает, что способность к естественному языку во многом инстинктивна, тогда как для изучения современных научных парадигм врожденных механизмов нет.

Хорошо известно, что, по крайней мере, за часть лингвистических способностей отвечают структуры мозга, имеющиеся у человека от рождения. Развитие таких структур, как, например, речевая зона Вернике, происходила около 8 млн лет назад, а ее прообраз сформировался более десятка миллионов лет назад. Стоит также отметить, что число фонем в человеческих языках (несколько десятков) примерно соответствует числу звуковых сигналов в коммуникационных системах не только приматов, но и некоторых других млекопитающих. Последнее говорит о давнем возникновении соответствующих систем, на которые надстраивались последующие уровни организации языка. На более новых уровнях вместо увеличения числа отдельных звуков с собственным смыслом стали применяться их комбинации — слова и предложения. Итак, языковые способности обеспечиваются структурами мозга, на формирование которых ушли миллионы лет. Но сами языки не являются врожденными, они создаются и развиваются внутри социума. Примерно то же самое можно сказать и о мышлении в целом.

Так что же является определяющим: наследственность или обучение? В такой постановке вопрос, видимо, является некорректным. На него нередко отвечают, что интеллект на сто процентов является врожденным и на сто процентов — приобретенным. Для специалистов в области ИИ интересно было бы получить ответ на уточненный вопрос: какую часть кода им нужно писать вручную, а какую — ИИ может получить сам в процессе обучения. Можно ли сделать такую оценку на основе данных о естественном интеллекте? Для этого бегло взглянем, как вообще передается наследственная информация.

Для начала отметим, что тела животных состоят из клеток, что было известно уже в XVII веке. В 1831 году ученым удалось обнаружить клеточное ядро, заглянув внутрь клеток. В 1869 году Фридрихом Мишером было открыто наличие в клетках ядер вещества, получившего название нуклеиновой кислоты (от nucleus — ядро). С 1880-х годов в клеточных ядрах стали различаться хромосомы разных типов. Однако долгое время ученые склонялись к гипотезе, что носителями наследственной информации являются многочисленные белки, обладающие сложной разнообразной структурой (многие из них состоят из тысяч и даже десятков тысяч атомов). Стоит отметить, что теория информации и кодирования в то время еще не была создана, и вообразить, что в одной молекуле может быть закодировано целиком устройство человека, было немыслимо!

Лишь в 1950-х годах была выявлена структура нуклеиновой кислоты, за что Ф. Крик, Дж. Уотсон и М. Уилкинс получили в 1962 году Нобелевскую премию. Было твердо установлено, что носителем наследственной информации является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), составляющая основу хромосом. К этому моменту уже была накоплена некоторая информация о наследовании фенотипических (обнаруживаемых) признаков. Так, Грегор Иоганн Мендель еще в 1866 году опубликовал работу, содержащую законы наследования признаков. Главное, что было открыто Менделем, — это дискретный характер наследования, благодаря чему впоследствии стало развиваться понятие генов как единиц хранения и передачи наследственной информации. С научно-методологической точки зрения весьма важно то, что гены были открыты задолго до установления их носителей. Но, конечно, определить объем наследственной информации в то время не представлялось возможным.

ДНК представляет собой длинную молекулу, состоящую из двух связанных цепочек, каждая из которых составлена из последовательности нуклеотидов четырех типов. Нуклеотиды отличаются тем, какое азотистое основание (аденин, гуанин, тимин и цитозин) в них входит (в дополнение к дезоксирибозе и фосфатной группе). Хотя ДНК состоит из двух цепочек, можно считать, что информация хранится только в одной из них, поскольку во второй цепочке основания в соответствующих нуклеотидах являются комплементарными (возможны лишь соединения аденина с тимином и гуанина с цитозином). Двойная структура спирали ДНК используется при ее воспроизведении (репликации) — каждая из одиночных спиралей после разделения может быть достроена, в результате чего получаются две одинаковые молекулы ДНК (стоит отметить, что это нетривиальный процесс, осуществляющийся не самой ДНК, а сложными внутриклеточными механизмами). Таким образом, ДНК можно представить как последовательность знаков четырехбуквенного алфавита вида «ГГТААТГЦЦТАЦ…». Как было установлено в 1961 году, эти буквы расположены в ДНК по три. Кажая последовательность из трех букв, или каждый триплет, кодирует одну аминокислоту. Всего разных трехбуквенных триплетов 4^3 = 64, хотя число кодируемых ими аминокислот меньше — основных аминокислот 20 (некоторые разные триплеты кодируют одинаковые аминокислоты, а некоторые триплеты также означают конец белковой последовательности). Связь троек азотистых оснований с аминокислотами получила название генетического кода (см. рисунок).

formula_25

Генетический код является универсальным. Даже у прокариот, например бактерий, которые в отличие от эукариот, не имеют клеточного ядра, соответствие между основаниями и аминокислотами сохраняется. Означает ли это то, что жизнь на Земле возникла лишь раз? Или альтернативные формы жизни просто не выдержали конкуренции? Или, может, универсальность генетического кода аналогична универсальности таблицы химических элементов: в разных уголках Вселенной возникают одинаковые атомы, не являющиеся при этом «родственниками»? Пока на эти вопросы сложно дать однозначный ответ.

Последовательность триплетов кодирует набор аминокислот, составляющих некоторый белок. Исходно была высказана гипотеза, согласно которой каждый ген — это выделенная (знаками «стоп») цепочка триплетов, кодирующая информацию о своем белке. Эта информация начинает «работать» в процессе экспрессии генов, включающей транскрипцию (синтез молекул РНК на матрице ДНК) и трансляцию (синтез белков на матрице РНК). Если в том же участке хромосомы будет расположена другая последовательность триплетов, то будет производиться другой белок.

В генах хранится лишь информация о белках. Между работой генов и фенотипическими признаками лежит множество уровней биохимической организации. Производство некоторого белка может влиять на множество разных признаков (это так называемый плейотропный эффект). К примеру, некоторая мутация может приводить к синтезу белка, замедляющего скорость формирования волокон глиальных клеток, направляющих перемещение нейронов в процессе формирования мозга, что сложным образом скажется на его структуре. Лишь немногим генам может быть сопоставлен конкретный признак, такой как цвет горошин. В этом смысле Менделю повезло в том, что изучаемые им признаки были обусловлены отдельными генами, да еще и располагающимися в разных хромосомах. Ведь потом, когда он попытался воспроизвести свои опыты на других растениях, а также пчелах, результаты, полученные им на горохе, на других видах не подтверждались.

У разных видов последовательности нуклеотидных оснований могут быть совершенно разными. У особей одного вида хромосомы, как правило, имеют одно и то же разбиение на гены (т. е. можно сказать, что содержат одни и те же файлы, но с немного разным содержимым), при этом в каждом обособленном участке хромосомы (локусе) последовательность триплетов от особи к особи не меняется произвольным образом. Как правило, внутри вида в каждом локусе может быть сравнительно небольшое число разных вариантов последовательности. При этом геном принято называть сам выделенный участок хромосомы, а разные варианты последовательности триплетов (встречающиеся у особей данного вида) полагают разными формами этого гена, называемыми аллелями. У диплоидных организмов (в том числе человека) имеется двойной набор хромосом, поэтому даже у одной особи в генотипе может содержаться два разных варианта одного и того же гена (т. е. две аллели в соответствующем локусе пары гомологичных хромосом).

Генетическое разнообразие вида, вызванное тем, что локусы могут содержать разные аллели, сравнительно невелико. К примеру, для числа различных сочетаний генов человека иногда приводится цифра около 10^50. С одной стороны, это число на много порядков превосходит число людей. Но, с другой стороны, для такого разнообразия достаточно всего лишь 166 генов, у каждого из которых есть две разные формы (иными словами, генетическое разнообразие людей описывается всего 166 битами или 21 байтом!). Возможно, эта оценка занижена, ведь у человека в геноме насчитывается порядка 25 тысяч генов, часть которых имеет разные формы (если бы каждый ген имел по две формы, то генетическое разнообразие описывалось бы 25 килобитами).

Объем информации, хранимый в геноме, конечно, гораздо больше. Гены могут включать тысячи и даже десятки тысяч нуклеотидных оснований. Всего в геноме человека около трех миллиардов (пар) оснований, или около миллиарда триплетов, каждый из которых кодирует одну из 20 аминокислот. В этом смысле полный объем генома можно оценить в 4 гигабита или 500 мегабайт (если эту оценку делать по числу пар оснований, то она будет несколько больше).

Насколько эта оценка завышена — сказать сложно. Ведь существуют гораздо более простые животные с гораздо более объемным геномом. Таким образом, геном (в том числе и человека) может быть информационно очень избыточным. Это как будто подтверждается тем, что участки, кодирующие какие-либо белки, составляют в геноме очень небольшой процент (кодирующие участки называются экзонами). Эволюционист Р. Докинз сравнивает некодирующие участки (называемые интронами) со стертыми файлами: само содержимое файлов осталось на диске, но в файловой системе соответствующие области помечены как неиспользуемые. Это сравнение подтверждается также и тем, что гены часто состоят из нескольких экзонов. Такое хранение генетической информации подозрительно напоминает фрагментацию диска: как будто файл не удалось записать на один свободный участок, и его пришлось разбивать на фрагменты и записывать в разные места. Если бы интроны соответствовали «стертым» генам, то оценку содержащейся в геноме информации можно было бы уменьшить на два порядка, однако в этой «мусорной ДНК» есть участки, выполняющие важные функции, к примеру контроль над экспрессией других генов, что позволяет одному гену в разных тканях производить разные белки. Интроны — это «изобретение» многоклеточных организмов, необходимое для того, чтобы клетки с одним генотипом могли в организме выполнять разные функции (для них формула «один ген — один белок (или одна молекула РНК)» оказывается слишком упрощенной). Это подчеркивается и тем, что у прокариот интронов как будто нет. Однако даже если не вся «мусорная ДНК» является бесполезной, избыточность генома также видна из того факта, что отдельные гены в нем дублируются многократно в разных участках. Количественно избыточность сложно определить, но можно ли установить, какая часть генов связана с интеллектом?

Некоторые гены экспрессируются только в определенных органах и в определенных условиях. В частности, установлено, что у человека около половины генов экспрессируются только в нервной системе (так называемые нейрогены), а в других клетках — «молчат». Даже у крыс доля таких генов превышает 30 %. Часть этих генов активируется в эмбриогенезе при формировании структуры мозга, а часть — в течение жизни, особенно в процессе обучения и работы механизмов долговременной памяти. Можно полагать, что интеллект описывается значительной частью генов.

Стоит также отметить, что исходные данные для воссоздания человека не ограничиваются лишь тем конечным объемом дискретной информации, которая записана в ДНК. Ведь человек развивается из клетки, которая сама по себе является нетривиальной самовоспроизводящейся «машиной», задающей представление генетической информации. Остается лишь надеяться, что неопределенный объем информации, содержащейся в самой живой клетке, имеет очень косвенное отношение к интеллекту. Сейчас открываются все новые эпигенетические механизмы наследования, которые не затрагивают последовательности ДНК. В связи со всем этим истинную избыточность генома и объем наследственной информации об интеллекте оценить весьма сложно.

Итак, по пессимистичной оценке разработчикам ИИ придется писать сотни мегабайтов кода, чтобы их ИИ дальше смог уже самостоятельно развиваться. Это обозримый, но недоступный для маленьких исследовательских групп объем. Данный объем, видимо, сильно завышен, но насколько именно — сложно сказать. По умеренно-оптимистичной оценке это значение нужно уменьшить порядка на два. Генетические исследования дают пока весьма приблизительные оценки объема наследственной информации об интеллекте. А какова при этом доля приобретенной информации?

Мозг в течение своей жизни обрабатывает заметно больший объем информации, чем содержится в геноме. Достаточно сказать, что в году 31 536 000 секунд, и каждую секунду в мозг поступают сотни мегабайт информации. Конечно, поступаемая информация обладает чрезвычайно большой избыточностью, да и просто может быть мало полезной для развития разума. Если же принимать в расчет только осмысленную информацию, то ее объем будет в грубом приближении сопоставим с генетической.

Для человека вопрос о степени наследуемости интеллекта имеет более конкретный смысл и большое прагматическое значение. Может ли у умных родителей родиться ребенок с низкими способностями? Имеет ли смысл пытаться развивать его интеллект? Конечно, все люди рождаются разными — по росту, весу, цвету волос и глаз и т. д. И было бы странно ожидать, чтобы мозг у них был идентичным. Естественно, люди давно замечали не только внешнее сходство между детьми и родителями, но также сходство их темперамента и прочих особенностей поведения.

Упоминавшийся уже Фрэнсис Гальтон (который был, кстати, двоюродным братом Дарвина) еще во второй половине XIX века, проанализировав множество родословных знаменитых людей, показал, что родственники выдающихся людей гораздо чаще также оказываются выдающимися, причем эта связь тем сильнее, чем теснее родство. Известны семьи, такие как Бахи, Бернулли, Ляпуновы, в роду которых были десятки талантливых людей. Часто эти факты рассматривают как свидетельство того, что талант — сугубо наследственное свойство. Конечно, исследователи вполне понимают, что дети, родившиеся в семье талантливых людей, растут в иных условиях, которые и могут быть причиной их успехов. В конце концов, почему сходство в музыкальных способностях между родителями и детьми считается наследственным, а в религиозности или политических взглядах — нет?

Влияние как наследственности, так и среды, на способности очевидно. Однако часто делается следующая ошибка: считается, что это влияние аддитивно, т. е. врожденный интеллект как бы складывается с приобретенным. И если ребенок родился с «лучшими» генами, то он обгонит в развитии ребенка с более «плохими» генами, если этих детей поместить в одинаковые условия. Делается вывод, что улучшение (обогащение) среды может повысить интеллект обоих детей, но второй ребенок никогда не обгонит первого. Это заблуждение, верное лишь для утрированных случаев. В действительности все гораздо сложнее. Упрощенное понимание роли наследственности и среды может приводить к опасным педагогическим, социальным и политическим последствиям.

Гальтоном на основе своих исследований в 1865 году была сформулирована идея улучшения природы человека через размножение талантливых людей. Сходные идеи высказывались и другими мыслителями, например В. М. Флоринским в этом же году была опубликована статья «Усовершенствование и вырождение человеческого рода». Развитие этих идей привело Гальтона к основанию в 1883 году новой науки об улучшении человеческой породы — евгеники (буквально означающей «наука о рождении лучших»).

Некоторое время евгеника оставалась полезным научным направлением, в рамках которого копились сведения об особенностях наследования психологических признаков. Однако с начала XX века в разных странах стали активно внедряться евгенические программы. Наиболее «прогрессивными» оказались США, где уже в 1907 году в одном штате (а к 1937 году — в 32 штатах) был принят закон о принудительной стерилизации людей некоторых групп (к примеру, страдающих эпилепсией, хроническим алкоголизмом, умственной недостаточностью, психическими заболеваниями и т. д.). Более того, создавалась система запрета на иммиграцию в страну для национальностей, которые, предположительно, могут ухудшить наследственность американцев. Евгенические законы были приняты и в Германии. Начав со спорных законов о запрете на потомство для людей с социально неблагоприятной наследственностью, нацистское руководство затем провозгласило уже откровенно ложные идеи национального превосходства, на основе которых «оправдало» массовые убийства.

В результате отношение к евгенике в целом стало предвзятым, и после Второй мировой войны обширные евгенические программы были закрыты. При этом в разных странах сохранились законы, которые вполне подходят под отдельные пункты евгенических программ начала XX века: управление размером семьи (как стимулирующие, так и ограничивающие меры — в зависимости от страны), поощрение или препятствие иммиграции в зависимости от социального статуса, профессии, наличия научной степени и т. д., стерилизация (часто — на выбор взамен другого наказания). Эти законы, однако, перестали быть объединены идеей улучшения генофонда.

Сама эта идея является не столь плохой, ведь в условиях отсутствия естественного отбора, усугубляющегося современной медициной, происходит накопление генетических дефектов. Однако в момент выдвижения данной идеи не было этически приемлемых средств для ее осуществления. Да и не было достаточно знаний о том, когда именно следует применять соответствующие меры. Полного решения этих проблем нет до сих пор. К примеру, известно, что алкоголизм или шизофрения в значительной степени обусловлены генетически, но люди с неблагоприятными генами вполне могут избежать этих заболеваний. Еще сложнее вопрос с уровнем наследования криминальных склонностей. Насколько вправе общество лишать подобных людей возможности иметь детей? Можно ли быть уверенным, что соответствующие гены (если таковые существуют) в благоприятных условиях не дадут обществу гениальных поэтов, художников или ученых? Современная генная инженерия лишь приближается к созданию гуманных средств устранения явных генетических дефектов, а генетика поведения — к ответу на поставленные вопросы.

Сейчас специалисты по психогенетике придают всем этим рассуждениям более строгий, количественный смысл, проводя исследования, в которых бы разделялись средовые и генетические факторы. Для этих целей может использоваться сравнение уровня интеллекта (в форме IQ-тестов, академической успеваемости и т. д.) монозиготных близнецов (обладающих идентичными генотипами), выросших вместе (т. е. примерно в одинаковой среде) и порознь. Также анализируются данные по дизиготным близнецам и просто сибсам (братьям и сестрам). Сравнение обычно производится с использованием коэффициента корреляции, вычисляемого по формуле

formula_26

Здесь, например, I(1,i) может быть уровень интеллекта родителя, а I(2,i) — его ребенка (i — номер семьи в выборке); I(1,ср) — средний уровень интеллекта родителей, а I(2,ср) — их детей, тогда C — коэффициент корреляции уровней интеллекта родителей и их детей.

Можно убедиться, что если I(1,i) = I(2,i) для всех i, то значение коэффициента корреляции будет равно единице. Если же значения в парах никак не связаны, то коэффициент корреляции будет близок к нулю. Он также может быть отрицательным, если большие значения I(1,i) будут соответствовать меньшим значениям I(2,i), и наоборот.

Оказывается, если посчитать значение коэффициента корреляции уровня интеллекта у монозиготных близнецов, выросших вместе, то оно получится около 0,85, а у выросших порознь — чуть больше 0,7. Для дизиготных близнецов, выросших вместе, это значение оказывается около 0,6. Для сибсов (имеющих в среднем 50 % общих генов), выросших вместе, коэффициент корреляции оказывается около 0,5 (интересно, что эта величина примерно соответствует также и уровню сходства по физическим признакам типа роста). Однако для братьев и сестер, выросших порознь (например, усыновленных в разные семьи), в разных исследованиях данные приводятся разные. В некоторых исследованиях обнаружено, что коэффициент корреляции для них также оказывается около 0,5, тогда как в других исследованиях получена цифра около 0,25. Дети, выросшие вместе и не являющиеся родственниками, обладают коэффициентом корреляции уровня интеллекта чуть больше 0,3.

Как отсюда получить степень наследуемости интеллекта? Для этого можно, в частности, сравнить значения коэффициентов корреляции для монозиготных и дизиготных близнецов, выросших вместе. У первых 100 % общих генов, тогда как у вторых — 50 %, поэтому разница 0,85 – 0,6 = 0,25 обусловлена тем, что число общих генов в два раза изменяется. Значит, уровень наследуемости интеллекта составляет примерно 0,25 · 2 = 0,5, т. е. 50 % интеллекта обусловлено генами, а 50% — средой. Это достаточно типичная оценка. В разных исследованиях разными учеными получались разные значения, которые обычно попадают в диапазон 0,3–0,8. Различия эти связаны как с использованием разных методик, так и с тем, что уровень наследуемости зависит от возраста и других факторов.

Делать выводы на основе этой цифры, однако, опасно. Ведь само измерение уровня интеллекта является сомнительной процедурой. К примеру, скорость прохождения тестов в большей степени, а результативность — в меньшей степени связаны с генотипом; и это различие возрастает по мере усложнения тестов. Нужно также понимать, что корреляция показывает лишь то, в какой степени наследственность отвечает за диапазон (разброс) уровней интеллекта в среднем по выборке. Это значит, что ее нельзя применять к каждому индивидууму по отдельности.

Да и сам коэффициент корреляции — вещь коварная. К примеру, если мы попробуем оценить, в какой степени количество ног у человека определяется наследственностью, то получим следующее. Подавляющее большинство людей рождается с двумя ногами. Вариативность количества ног от генотипа человека стремится к нулю. В то же время из-за условий среды человек может потерять ногу. Средовая дисперсия количества ног у человека невелика, но и не нулевая. Таким образом, получаем, что вариативность числа ног у человека практически полностью определяется условиями среды, хотя ни у кого не вызывает сомнения, что наличие двух ног у человека «записано» в генах. Почему получен такой результат? Естественно, это связано с тем, что рассматривался только человек. Если оценить вариативность числа ног у всех животных, то получим преимущественно генетическую обусловленность.

Посмотрим также на следующий пример. Коэффициент корреляции интеллекта детей с интеллектом родных матерей во многих исследованиях оценивается примерно как 0,45, а с приемными матерями — около 0,2. Значение коэффициента корреляции уменьшается, если вычисляется для детей, разлученных с биологическими матерями, но все же остается выше (иногда называется значение 0,25, а иногда и больше), чем с приемными матерями. Значит ли это, что приемная семья не может создать для ребенка среду, влияние которой перевесило бы влияние наследственности? В действительности, такой вывод сделать нельзя, ведь коэффициент корреляции считается через разброс относительно среднего значения. У приемной матери ребенка интеллект нередко выше, чем у его биологической матери. Но если у приемных детей интеллект поднимается в среднем, это не отражается на коэффициенте корреляции. Давайте взглянем на следующие цифры (условно здесь I(1,i) — IQ приемных детей; I(2,i) — IQ их биологических матерей; I(3,i) — IQ их приемных матерей):

formula_27

На кого больше похожи в этой гипотетической ситуации приемные дети? Сами значения I(1,i) и I(3,i) кажутся ближе друг к другу. Но попробуем посчитать значения коэффициента корреляции. Для этого найдем средние значения: I(1,cp) = 109; I(2,cp) = = 88; I(3,cp) = 113 и посмотрим на отклонения от средних:

formula_28

Вычислим значения коэффициентов корреляции: C(1,2) = 0,52 и C(1,3) = 0,16. Иными словами, средние значения IQ больше похожи у детей с приемными матерями, а отклонения от среднего — с биологическими матерями. Хотя приведенные данные являются модельными, этот пример показывает, что такая ситуация в принципе может возникнуть.

Зачем же вычитается среднее? Дело в том, что изменение среднего значения может быть вызвано разными факторами. К примеру, значение IQ зависит от возраста, поэтому сравнивать средние значения для детей и взрослых в данном контексте не вполне корректно. Кроме того, повышение уровня интеллекта детей может быть вызвано общими факторами — доступностью образования, распространением компьютеров и т. д.

В случае исследования уровня наследования интеллекта человека все эти факторы плохо контролируются. Эксперименты с животными позволяют несколько прояснить ситуацию. В частности, в них можно выводить чистые линии (т. е. семейства, например крыс, обладающих идентичными генотипами) путем так называемого имбридинга — скрещивания близких родственников в рамках одной популяции. Когда генотип — константа, все разнообразие поведения будет определяться различиями условий среды. Для данного генотипа можно построить график зависимости некоторого признака (будь то густота шерсти или уровень интеллекта) от условий среды. Для этого животные чистой линии помещаются в разные условия, далее определяется доля животных, у которых данный признак принял некоторое значение. Оказывается, каждый генотип обладает индивидуальной зависимостью значения фенотипического признака от параметров среды, получившей название нормы реакции. Сейчас принято говорить, что наследуется не какой-то признак, а норма реакции.

Рассмотрим следующую типичную ситуацию. Выведены две чистые линии крыс, причем особи с одним генотипом отличаются в среднем большей «сообразительностью» (выражаемой, например, в скорости прохождения лабиринта), чем особи с другим генотипом. Однако часто оказывается так, что более «глупые» животные (Генотип-2), помещенные в обогащенную среду, умнеют, тогда как исходно более сообразительные животные (Генотип-1) остаются примерно на том же уровне. Это можно представить следующими нормами реакции (см. рисунок).

formula_29

Какой из этих двух генотипов более желательный? Один в среднем (для обычных сред) дает более умных животных, но другой обладает большим, хотя и труднее реализуемым, потенциалом. Понятие нормы реакции показывает всю трудность проблем евгеники. Но и это понятие является сильно упрощенным. Проблема в том, что норма реакции не является абсолютной характеристикой — она зависит от рассматриваемого диапазона сред. Обычно норма реакции укладывается в некоторый ограниченный диапазон значений признака. Может сложиться впечатление, что за этот диапазон при данном генотипе невозможно выйти. Однако нельзя с уверенностью утверждать, что не существует такой среды с необычными свойствами, при взаимодействии с которой генотип вышел бы за свои стандартные рамки. В частности, изменение нормы реакций при повышении разнообразия пренатальных условий развития очень мало изучено.

Можно провести следующую аналогию (хотя, возможно, не вполне корректную). Чем менее развит интеллект у некоторого вида животных, тем менее беспомощными они рождаются. Многие низшие животные после рождения сразу готовы бегать, летать или даже инстинктивно использовать некий язык. Детеныши шимпанзе, растущие вместе с человеческими детьми, до двух лет обгоняют их в развитии. Нельзя гарантировать, что во всех случаях замедленное развитие ребенка означает более низкий интеллект и что быстрое раннее развитие приводит всегда к хорошему результату в будущем (процент вундеркиндов, достигших выдающихся результатов в профессиональной деятельности, гораздо меньше, чем того следовало бы ожидать). В ряде случаев (при отсутствии патологий) замедленное развитие может означать, напротив, более универсальный интеллект. Такому интеллекту для становления может требоваться специальная среда и больший объем информации, но он получит контроль над этой информацией, способность ее критического переосмысления.

Как видно, взаимодействие генотипа и среды весьма сложное. Причем это взаимодействие затрагивает не только онтогенетическое развитие организма, но также и эпигенетические факторы наследования, действующие наряду с генетическим наследованием.

Исследования в психогенетике пока еще не дали полного ответа на вопрос о роли генотипа и обучения в формировании интеллекта, но уже послужили стимулом для развития таких областей, как эволюционная и эпигенетическая робототехника. Становится понятно, что проблемы эволюции и адаптивного поведения необходимо рассматривать совместно.

Здесь следует вспомнить биогенетический закон Э. Геккеля, в соответствии с которым онтогенез есть рекапитуляция (быстрое и краткое повторение) филогенеза, т. е. при индивидуальном развитии зародыши животных принимают форму предшествующих видов, начиная с наиболее древних. Ст. Холл и Дж. Болдуин расширили эту концепцию и на психологическое развитие: ребенок в сокращенной форме проходит путь эволюционного и культурного развития человечества. Этому закону неплохо соответствуют даже программы школьного и институтского образования: изучение предметов начинается с наиболее древних достижений (хотя и в заметной мере переработанных). Если развитие ИИ будет следовать тому же принципу, то ему также придется в каком-то виде повторять путь культурного развития человечества. В любом случае, поскольку значительная часть интеллекта обусловлена средой, а для ИИ в качестве среды будет выступать человеческий социум, то ИИ в рамках этого сценария может в некотором смысле трактоваться как следующий этап эволюции интеллекта — после биологического и социального.

Сходство индивидуального и эволюционного развития, на самом деле, является гораздо более фундаментальным, что хорошо видно в рамках исследований ИИ. Действительно, чем виртуальная имитация эволюционного возникновения некоторой формы поведения принципиально отличается от машинного обучения? По сути, такая имитация — это форма поиска в пространстве решений.