Эволюция как поиск

Дети в определенный момент начинают задаваться вопросом, откуда они появились, и через некоторое время получают на него ответ. Однако после этого интуитивные индуктивные рассуждения приводят к следующему вопросу: откуда появились люди вообще? — на который дать ответ уже гораздо сложнее. То, как просто к этому вопросу прийти и как сложно на него ответить, сделало из него предмет споров, не прекращающихся на протяжении многих веков. Свои ответы на него, в первую очередь, дают разные религии. Эти ответы, несмотря на некоторые различия, можно свести к идее креационизма, согласно которой человек (да и весь мир) создан неким Творцом, или Богом. Здесь нас, однако, интересует не столько сам человек, сколько его разум. На вопрос, как возник разум, креационизм отвечает, что он был создан еще более мощным разумом. Оставляя в стороне достоверность этого ответа вместе с вопросом, откуда взялся сам более мощный разум, мы лишь отметим, что такой ответ мало полезен исследователям ИИ. Гораздо больший интерес может представлять ответ, даваемый эволюционной теорией.

А мог ли разум действительно возникнуть в процессе эволюции? Сомнение в такой возможности высказывается нередко. Контраргумент, особенно любимый креационистами, заключается в следующем. В геноме человека три миллиарда пар нуклеотидных оснований. Чтобы случайным образом возник такой геном, необходимо, чтобы кубик с четырьмя гранями при подбрасывании три миллиарда раз выпал нужной стороной. Вероятность этого события 4^–3 000 000 000 является исчезающе малой. Даже с учетом того, что геном человека обладает определенной вариативностью и избыточностью, вероятность появления человека, рассчитанная таким способом, останется невообразимо низкой. Конечно, то, что возник именно человек, можно считать случайностью. В частности, наиболее развитые птицы считаются сопоставимыми по уровню интеллекта с низшими обезьянами, имея при этом другую организацию мозга: новая кора у них развита слабо, а большее развитие получил стриатум. Но даже если попробовать посчитать вероятность случайного возникновения произвольного разума, цифра окажется нереалистично маленькой. Мы не знаем минимального размера алгоритма автономного интеллекта, но даже если предположить, что он умещается в каких-то десять килобайт (это, скорее всего, весьма заниженная оценка), то вероятность того, что один случайный набор бит даст нужную последовательность будет, 2^–81 920 ≈ 10^–25 000. Даже если учесть гипотетическое количество живых существ, живших на всех планетах нашей Вселенной с момента ее возникновения, то вероятность в таком количестве вариантов генотипа встретить нужную для реализации разума последовательность будет почти нулевая. Креационисты делают вывод: разум случайно возникнуть не мог. С этим выводом практически не поспорить, хотя многие материалисты часто от него просто отмахиваются, не задумываясь о том, что действительно почти нулевая вероятность случайного возникновения разума сама собой реализоваться не может.

Есть, однако, одно возражение, называемое антропным принципом. Основная идея этого принципа заключается в том, что если бы разум не появился, то никто бы не смог задаваться вопросом о вероятности его возникновения. Любой разум сможет увидеть вокруг себя только такую реальность, в которой он мог бы возникнуть. Иными словами, априорная вероятность возникновения разума (которая может быть сколь угодно малой) не имеет значения; факт наличия разума нам уже дан, и его апостериорная вероятность равна единице. Только эта вероятность имеет значение. С  этим выводом тоже не поспорить.

Антропный принцип в своей наименьшей формулировке оставляет некоторую неудовлетворенность: он не отвечает на вопрос, как возник разум, а лишь говорит, что раз уж разум есть, то Вселенная должна быть таковой, чтобы он был. Антропный принцип настолько безразличен к способу возникновения разума, что ни в коей мере не отвергает и креационизм (а лишь говорит о том, что креационизм ничуть не лучше гипотезы случайного возникновения), а также не доказывает эволюцию (лишь спасает ее от аргумента низкой вероятности). Не удивительно, что сторонники случайного возникновения разума (вернее, противники креационизма) дополняют его гипотетическими механизмами. Например, они говорят, что вселенных может быть практически бесконечное число (или наша Вселенная прошла бесконечное число циклов от Большого взрыва до коллапса), и лишь в тех немногих из них, где возник разум, разумные существа имели сомнительное счастье удивляться факту своего маловероятного существования. По сути, такая гипотеза «многих попыток» к антропному принципу не имеет никакого отношения, поскольку она пытается объяснить факт существования разума за счет того, что разум имеет высокую вероятность возникновения хотя бы в одном из миров, если этих миров взять достаточно много.

Такое объяснение сходится с позицией креационистов в том, что вероятность чисто случайного возникновения разума ничтожно мала. И с этим, конечно же, можно согласиться. Однако это вовсе не значит, что у нас останется две альтернативы: либо выдумывать гипотетические возможности (типа бесчисленного множества пустых миров) чисто случайного возникновения разума, либо полагать, что он возник сверхъестественным путем. В действительности, одновременно и идее случайного возникновения разума, и идее его сотворения можно противопоставить идею его закономерного возникновения.

Многие эволюционисты считают выше своего научного достоинства прятаться за антропный принцип и полагают, что раскрытие законов эволюции должно сделать возникновение разума если не неизбежным, то, по крайней мере, высоковероятным априори. Эту позицию подробно обосновывает известный ученый-популяризатор дарвинизма Ричард Докинз в своей книге «Слепой часовщик». Этим названием Докинз противопоставляет свою книгу трактату богослова Уильяма Пали «Натуральная теология — или признаки и свидетельства существования бога, видимые в явлениях природы» 1802 года, в которой приводится в числе прочих следующий пример. Если бы мы нашли в пустыне часы, то заключили бы, что у этих часов, великолепно выполняющих свое предназначение показывать время благодаря сложности заложенного в их конструкцию замысла, должен быть изготовитель, часовщик. Многие органы человека, такие как глаз, подобны часам и даже гораздо сложнее и более совершенны в своем устройстве, и у них также должен быть создатель. Докинз ставит своей задачей обосновать, что в роли «часовщика», создавшего человека, выступает естественный отбор, который слеп, поскольку у него нет целей, он не знает, что именно создает, он «не смотрит в будущее».

Как же Докинз объясняет создание «слепым часовщиком» сложных адаптационных механизмов живого мира? Для этих целей используется идея нарастающего естественного отбора (градуальности эволюции), заключающаяся в том, что сложный механизм не обязательно должен возникать одновременно. Он может получаться модификацией чуть более простого механизма, а тот, в свою очередь, — модификацией еще чуть более простого механизма. Как говорит Докинз на примере возникновения глаза, «пять процентов зрения — это лучше, чем полное отсутствие зрения», указывая на слова Дарвина: «Если можно было бы продемонстрировать существование какого-нибудь сложного органа, который вряд ли мог быть сформирован множеством небольших последовательных модификаций, то моя теория будет безусловно повержена». Разница между нарастающим отбором и полностью случайным конструированием огромна. Когда нам нужно сделать тысячу шагов в некотором направлении, выбирая каждый раз один из четырех вариантов, тогда, если нам после каждого шага сообщают, в правильном ли направлении мы шагнули, потребуется не более 4000 попыток. Если же нам сообщают правильность результата только после всех шагов, потребуется 4^1000 ≈ 10^600 попыток. Эти цифры просто несоизмеримы! Так, если обезьяна будет случайно печатать на машинке и будут фиксироваться только те ее нажатия, которые удовлетворяют буквам выбранного литературного произведения, то обезьяна действительно сможет напечатать это произведение. Автор приводит множество примеров того, что в природе действует нарастающий отбор, и даже использует интересную модель биоморфов наподобие искусственной жизни для демонстрации этой концепции. Наиболее хорошо следы нарастающего отбора видны в том, что многие новые «изобретения» эволюции надстраиваются над старыми, а не заменяют их (к примеру, низшие животные видят преимущественно движущиеся объекты; у высших же животных для рассматривания статичных сцен сформировался механизм саккад — постоянных быстрых движений глаз).

С Докинзом можно полностью согласиться в его желании опровергнуть распространенное заблуждение, будто дарвиновская эволюция эквивалентна случайному выбору из готовых сложных решений, для которого аргумент исчезающе низкой вероятности удачного выбора абсолютно справедлив. Но Докинз для противопоставления использует другую крайность — нарастающий отбор, который, по сути, сводится к градиентному спуску, т. е. к классическому дарвиновскому «спуску с модификацией». Действительно, в «Слепом часовщике» не раз подчеркивается, что чем больше отличия потомков от родителей, тем хуже работает нарастающий отбор и тем больше он похож на случайный поиск. После знакомства с проблемой комбинаторного взрыва для NP-полных задач должно быть абсолютно очевидно, что градиентный спуск столь же не способен объяснить возникновение разума (или прочих сложных адаптационных механизмов), как и чисто случайный поиск! Конечно, чистому нарастающему отбору потребовались бы какие-то миллиарды шагов для построения генома человека, и никакие аргументы низкой вероятности ему были бы не страшны (ведь от одноклеточных предков нас отделяют триллионы поколений; кроме того, число одновременно эволюционирующих организмов огромно). Однако градиентный спуск, являющийся жадным алгоритмом, застрянет в первом же локальном экстремуме, и эволюция просто прекратится: любое малое изменение генотипов будет приводить к ухудшению функции приспособленности, которая не может быть монотонной. Если уж при игре в шахматы жадные алгоритмы не приводят к сколько-нибудь интересным результатам, могут ли они привести к ним в случае эволюции?

Докинз сам честно признается, что не понимает, почему в некоторых случаях не произошли «очевидные» эволюционные улучшения, в частности, почему у наутилуса не возник хрусталик, улучшающий зрение благодаря фокусировке света. Если рассматривать эволюцию как поиск, то ответ прост: некоторые эволюционные улучшения требуют преодоления локального комбинаторного взрыва, выполнение чего является весьма маловероятным. Конечно, мы не требуем от эволюции точного решения NP-полных задач, и известно множество несовершенных изобретений эволюции, которые Докинз тоже использует для демонстрации нарастающего отбора, относя к ним, в частности, расположение фоторецепторов на внутренней стороне сетчатки (из-за чего образуется слепое пятно), а также искривление черепа у камбалы (нужное для использования обоих глаз при плавании одним боком по дну). Но если говорить о действительно сложных механизмах и NP-полных задачах высокой размерности, то неоптимальность решения очень быстро превращается в его полную неработоспособность. Даже Докинз на примере простых моделей биоморфов неоднократно наталкивался на явные барьеры на пути дальнейшей эволюции, в результате чего ему вручную приходилось расширять геном своих созданий, руководствуясь знаниями из биологии. Такая ситуация типична для искусственной жизни: поиск в алгоритмически полном пространстве принципиально не может вестись градиентным спуском. Если предположить, что механизмы, принадлежащие алгоритмически полному пространству, возникли в ходе эволюции, то нельзя согласиться с упрощенной идеей нарастающего отбора и следует признать, что эволюция должна представлять собой гораздо более сложный вид поиска.

Вспомним, что единственная метаэвристика, заимствованная у биологической эволюции в наиболее упрощенном виде, сделала методы эволюционных вычислений достаточно эффективным средством решения проблем поиска (особенно по сравнению с методами как чисто случайного перебора вариантов, так и градиентного спуска) в методах дедуктивного и индуктивного вывода. Какой же эффективностью поиска обладает эволюция в целом?! Ведь в биологической эволюции имеется множество других метаэвристик, которые не моделируются в ГА. К примеру, мутации обладают гораздо более сложным характером, чем это представляется в методах эволюционных вычислений. Помимо замены одной пары оснований на другую может происходить вставка или потеря оснований (при этом, если будет вставлено одно или два основания, то сместится рамка считывания триплетов, что приведет к изменению всех аминокислот). При некоторых мутациях возможны перестройки на уровне хромосом. Все это может иметь большое значение для изменения длины генома (которая в ГА обычно считается фиксированной).

Мы упоминали о существовании большого количества последовательностей ДНК, не кодирующих фенотипические признаки, а управляющих экспрессией других генов. Эволюционный перебор этих последовательностей создает дополнительный уровень оптимизации (оптимизации процесса оптимизации), никак не моделируемый в эволюционных вычислениях. Также в природе и скорость мутации разных генов различна (и различна вероятность их мутации в разных направлениях) и зависит от многих факторов, в частности  гены, изменение которых мало сказывается на значении фитнесс-функции, мутируют быстрее. Иными словами, применение самих «генетических операторов» в естественной эволюции выполняется адаптивно, и сами методы адаптивного применения этих операторов, закодированные в ДНК, эволюционируют. Даже Докинз отмечает (но без объяснения в рамках концепции нарастающего отбора), что разные виды эмбриогенеза имеют разную эффективность не только в смысле выживания, но и в смысле перспективности для эволюции, в связи с чем должна иметь место прогрессивная эволюция способности к эволюции. Эволюция способности к эволюции была даже проверена учеными на практике в долгосрочных эволюционных экспериментах с бактериями (как оказалось, каким-то образом закрепляются не только мутации, дающие мгновенный выигрыш в приспособленности, но и мутации, повышающие эффективность дальнейшей эволюции). Можно сказать, что «слепой часовщик» создавал не только часы, но и очки для себя, постепенно в этом процессе приобретя зрение.

Еще одним примером метаэвристик может служить то, что идеи ближнего и дальнего родства реализуются в эволюции одновременно: скрещивание возможно только между представителями одного вида (ближнее родство), но внутри одного вида из-за существования летальных и полулетальных генов скрещивание близких родственников зачастую приводит к порождению потомков с низким значением фитнесс-функции (дальнее родство). На примере эволюционных вычислений видно, почему это должно быть так. Если представить, что каждый вид располагается на своей моде фитнесс-функции, то межвидовое скрещивание бессмысленно, так как результат попадет между модами. Скрещивание же практически идентичных особей внутри вида также не приводит к оптимизации.

Идея рецессивных и доминантных генов также практически не нашла еще применения в эволюционных вычислениях. А ведь диплоидный набор хромосом позволяет сохранять большое разнообразие генофонда популяции, не вредя при этом фитнесс-функции ее особей, ведь большинство генных мутаций оказываются рецессивными по отношению к немутантному аллелю. Даже при беглом взгляде видна полезная роль этой метаэвристики: она в некотором роде позволяет совместить генетические алгоритмы и поиск с возвратами, характерный для классических методов эвристического программирования. Интересно также, что существуют гены, для которых свойство доминантности и рецессивности не является бинарным (так называемая кодоминантность), т. е. пара аллелей в гомологичных хромосомах совместно (но, возможно, с разным «весом») проявляется в фенотипе.

Это лишь небольшая часть списка известных на сегодня эволюционных механизмов, часто имеющих вполне отчетливый смысл как эвристик и метаэвристик поиска. На их фоне эволюционные вычисления выглядят игрушечной машинкой по сравнению с настоящим автомобилем. Но самое поразительное то, что все эти эвристики были «изобретены» в ходе самой эволюции! К примеру, первые механизмы рекомбинации ДНК возникли 3,5 миллиарда лет назад, а механизм мейоза с кроссинговером — всего лишь около 850 миллионов лет назад (т. е. на его «изобретение» ушло больше 2,5 миллиардов лет). Регуляторные гены также возникли весьма давно, но далеко не сразу.

Все это показывает, что реальная эволюция — закономерный процесс. Она не похожа на случайный перебор генотипов, в ходе которого благодаря счастливой случайности появился разум. Также она не похожа и на «жадный» градиентный спуск (чистый нарастающий отбор). Объяснение этих закономерностей должно дать понимание истинной причины возникновения разума без привлечения антропного принципа. Для начала эволюцию можно трактовать как самооптимизирующийся поиск. Возможно, этот поиск начинался практически как случайный, однако в ходе него перебирались не только сами объекты, но и эвристики поиска. На обнаружение главных метаэвристик ушли миллиарды лет, но по мере их появления эффективность поиска постепенно возрастала. Такой взгляд на эволюцию, возможно, в чем-то неполон, но позволяет снять (или, вернее, заметно ослабить) проблему низкой вероятности возникновения разума, хотя отнюдь не дает достаточно полного понимания феномена эволюции, а также ставит некоторые новые вопросы.

Для специалистов в области ИИ наиболее интересным является вопрос, насколько исследование эволюции может помочь в решении их проблем. Такое исследование уже позволило получить интересные методы поиска, которые можно расширить при более систематичном анализе эволюционных метаэвристик. Достаточно ясное понимание принципов эволюции должно также давать ответ на вопрос, в какой мере она может быть воспроизведена на компьютере для построения ИИ.

Пока искусственная эволюция наталкивается на очень большие трудности. Действие чистой «дарвиновской» эволюции (наследственность, изменчивость, отбор), даже дополненной механизмом скрещивания (который, напомним, в естественной эволюции возник далеко не сразу), приводит к ограниченному усложнению поведения. Даже создать неплохо играющую шахматную программу методами эволюционного программирования не получается, что уж говорить о разуме в целом? После знакомства с проблемами решения NP-полных задач этот результат должен выглядеть вполне закономерно, поскольку искусственная эволюция сама собой не превращается в самооптимизирующийся поиск. Можно было бы добавлять некий внешний модуль — супервизор, который будет перебирать разные способы оптимизации эволюционного поиска, делая его направленным в сторону усложнения поведения искусственных организмов. Но такой путь выглядит неестественным. Необходимость введения супервизора связана с тем, что в искусственной эволюции геномы, как правило, не имеют «физической» реализации в виртуальном мире; они вынесены за его пределы вместе с генетическими операторами и даже программами управления («мозгом») искусственных организмов, которые образуют своего рода «духовный мир». При моделировании таким способом нет никакой возможности достижения многих эффектов, к примеру, переноса фрагментов ДНК с вирусами или образования симбиоза между организмами (в том числе на внутриклеточном уровне). Чтобы генетические операторы могли модифицироваться без супервизора, они должны быть частью виртуального мира, который придется моделировать на более низком, физико-химическом, уровне. Но почему физические процессы приводят к возникновению новых эвристик биологической эволюции? Ведь изобретение новых эвристик — очень нетривиальная проблема, которая в области ИИ весьма далека до полного решения. Даже с введением супервизора она остается очень сложной. Как «глупые» физические законы позволяют ее решить? Этот вопрос выводит нас на проблему самоорганизации материи на более низких, чем биологический, уровнях ее организации. Кроме того, становится понятно, что биологическая эволюция — далеко не самостоятельный феномен.

В эволюции есть следующая странность: наряду со сложными видами существуют и простые, причем простых больше. Это говорит о том, что сложные виды нельзя считать лучше приспособленными, либо о том, что приспособленность не является ключевым фактором эволюции. Ведь, к примеру, полагается, что крокодилы существуют в практически неизменном виде 250 миллионов лет, а латимерии (род кистеперых рыб) — 400 миллионов лет! Почему их не вытеснили более интеллектуальные виды? Мы привыкли к концепции эволюционной лестницы. Но в чем заключается меньшая приспособленность комара по сравнению с шимпанзе или, тем более, с такими вымершими видами, как неандертальцы? Если разум — вершина эволюции, как выжили растения и почему они до сих пор не приобрели черт интеллектуального поведения?

Нередко на эти вопросы можно услышать ответ, что более развитые виды занимают экологические (эволюционные) ниши, которые недоступны более простым видам. Но почему же они не вытесняют эти простые виды из их ниш? То, что идея экологических ниш не дает полного ответа на этот вопрос, демонстрирует следующий пример: люди при заселении в Австралию завезли ряд животных (кроликов, коров, колорадского жука и т. д.), которые там не имели «естественных врагов». Их приспособленность (по крайней мере, локальная) оказалась очень высока, и их быстрое размножение становилось настоящим экологическим бедствием. Человеку приходилось ввозить других животных для того, чтобы вернуть баланс. Это говорит о том, что в любой экосистеме существует множество ниш, для занятия которых вовсе не надо быть высокоразвитым существом. Конечно, интеллектуальное поведение не будет лишним для выживания, но огромное число видов успешно выживают и без него. Почему же в природе эти ниши не заполняются «автоматически», по принципу «выживает сильнейший»? Почему не возникает сверхприспособленных особей типа «суперхищников»?

Отчасти это можно объяснить тем, что оптимизационная задача, решаемая эволюцией, условно говоря, является NP-полной, поэтому возможные усовершенствования происходят вовсе не мгновенно. Они имеют низкую вероятность. Если мы возьмем большое число ниш, то для небольшого их числа эта вероятность реализуется за малый промежуток времени, для большого их числа — за значительный промежуток времени, а для некоторого их числа — не успеет реализоваться за все прошедшее время. В связи с этим наличие «живых ископаемых» или превалирование по численности не особо интеллектуальных видов может вызвать наше удивление, только если мы будем абсолютизировать нарастающий отбор.

Кроме того, в генах заложено много механизмов, препятствующих максимальной выживаемости или максимальному размножению. Даже «естественная» смерть является в определенной степени генетически запрограммированной. Откуда природа «знает», что спустя много поколений «суперхищник» вымрет, погубив все живое или отбросив эволюцию на многие миллионы лет назад? Понятно, что эти гены могли возникнуть как нейтральные мутации и присутствовать в генофонде некоторых видов, и постепенно те виды, которые этими генами не обладали, вымерли после своего краткого «триумфа». Среди эволюционистов существует даже отдельное течение, называющее себя «нейтралистами». Они полагают, что большинство мутаций являются нейтральными (для выживаемости), и именно накопление нейтральных мутаций делает возможными большие эволюционные изменения. Мы бы могли провести следующую аналогию: положительные и отрицательные мутации сходны с условным рефлексом, сопровождающимся подкреплением или наказанием, тогда как нейтральные мутации сродни латентному обучению. Именно латентное обучение позволяет преодолеть локальность условного рефлекса, хотя и требует для этого сложных механизмов. Также и нейтральные мутации могли бы стать важной частью мощного эволюционного поиска, если бы имелись механизмы их правильного накопления и использования (к примеру, в форме «мусорной» ДНК). Однако с какой стати сами эти механизмы возникнут, если они лишь обеспечивают появление генов, которые потенциально обеспечивают выживание видов на большом временном масштабе? Возможно, из-за этого первые метаэвристики и формировались миллиарды лет, но даже за счет больших временных масштабов нарастающий отбор плохо объясняет их возникновение.

Недостаточность локального действия принципа естественного отбора видна и на следующей проблеме. Многие виды вымерли из-за глобальной катастрофы или изменения климата. Но почему периодические изменения климата должны приводить к появлению видов, способных к этому изменению адаптироваться, вместо просто циклической смены видов, приспособленных к текущему климату? И такие циклические смены действительно известны. В частности, виды могут успевать отращивать шерсть при приближении к ледниковым периодам и укорачивать ее после них, «отслеживая» среднегодовую температуру. В стратегиях поведения хищников и жертв могут также наблюдаться долговременные периодические колебания. Очень быстро мутируют вирусы и бактерии, «отыскивая» бреши в иммунных системах животных. Если рассматривать этот процесс как обучение, то его скорость сопоставима со скоростью обучения высших животных, однако эти мутации не ведут к существенному усложнению вирусов и тем более к возникновению у них интеллекта. Да и насекомые успевают на генном уровне приспосабливаться к применяемым против них химическим средствам за считаные годы! Как же возникают организмы, которые способны приспосабливаться к изменению климата на негенетическом уровне? Конечно, никто не запрещает случайно появляться таким видам в ходе эволюции. Но поскольку не вполне ясны их преимущества с точки зрения выживаемости, они не будут создавать «вектор эволюционного развития».

Представим, что у нас есть фиксированная функция приспособленности. Эта функция будет детерминированным (хотя и неявным) образом задавать оптимальный вид организмов, что сделает эволюцию весьма рутинной процедурой поиска этого вида с предопределенным результатом. Как уже говорилось, функция приспособленности сама меняется при появлении новых видов, но чем же определяется то, в какую сторону направлены эти изменения? Естественный отбор принципиально не может дать ответ на этот вопрос. Понятие эволюционно устойчивых стратегий, о котором упоминалось выше, дает чуть лучшее объяснение. Нужно говорить не об эволюции отдельных видов, а об их коэволюции, или даже эволюции биосферы в целом. Однако это не дает ответа на вопрос, откуда в такой эволюции берется направленность на возникновение разума. Идет направленное усложнение систем без видимой реальной причины.

Можно, конечно, сказать, что человек себе льстит в том, будто он является (на настоящий момент) венцом эволюции, и что он — вполне рядовой ее продукт, один из не особо примечательных миллионов видов. Но проблема именно в том, что построение разума — это очень сложная задача, которая не может быть решена случайно, как побочный продукт эволюции.

Возникновение разума может быть объяснено, только если саму эволюцию представить как самооптимизирующийся поиск, направленный на построение разума (или, по крайней мере, на усложнение). Возвращаясь к метафоре «мышление как поиск», можно прийти к выводу, что между мышлением и эволюцией имеется подозрительно много общего. По крайней мере, эволюция «научилась» делать то, чего до сих пор так не хватает программам ИИ — изобретать новые эвристики (чуть ли не единственная программа ИИ, при создании которой эта проблема серьезно рассматрива-лась, — «Эвриско» Дугласа Лената), причем в алгоритмически полном пространстве.

Однако такой взгляд преимущественно чужд эволюционистам. Пытаясь опровергнуть креационизм, они пытаются избегнуть каких-либо параллелей с работой мышления. При этом они ограничиваются описанием эволюционных механизмов (часть из них выше была упомянута), которые в совокупности позволили бы сделать естественное возникновение разума человека хоть немного вероятным. Однако этого недостаточно. Представим себе опять шахматы. Мы смотрим на фигуры и считаем, что они движутся по физическим законам: пешки движутся только прямо, слоны — по диагоналям и т. д., объясняя детали случайностью. Но мы замечаем странность: совокупное движение фигур отвечает решению сложной проблемы — хорошей игре, что при случайном выборе ходов маловероятно. Именно это мы наблюдаем в случае эволюции. Мы начинаем уточнять конкретные механизмы того, как ходят фигуры. Обычно они стремятся съесть друг друга, занять положение типа вилки и т. д. Также и при описании эволюции мы указываем конкретные механизмы, которые частично объясняют ее эффективность. Но чем больше мы находим и описываем эвристик, тем больше это описание напоминает не столько совокупность законов движения фигур, сколько интеллектуальную программу, играющую в шахматы. То же самое и с эволюцией. Чтобы избавиться от возражений креационизма, нужно описать не текущую «интеллектуальную программу эволюции», а то, как она могла возникнуть.

Конечно, эволюция обладает некоторыми несомненными атрибутами интеллектуального, самообучающегося процесса. Но при признании параллелей между мышлением и эволюцией следует предостеречь от поспешного переноса на нее всех прочих свойств человеческого разума (таких как, например, самосознание или целеполагание). Вряд ли стоит думать, что за эволюцией стоит мощный разум, существовавший с начала времен. Иначе этому разуму не понадобились «размышления» на протяжении нескольких миллиардов лет, за которые он «придумал» человека (по крайней мере, человек надеется построить ИИ гораздо быстрее). Скорее, эволюция в начальный момент больше похожа на младенца, обладающего самым минимальным интеллектом, но способного к обучению (исходно на основе обширного стохастического поиска).

Интересно, что в настоящее время существуют попытки создания моделей самооптимизирующегося искусственного интеллекта, который бы был максимально универсальным (т. е. в него был бы заложен минимум априорной информации при выполнении свойства алгоритмической полноты). Как правило, эти модели являются расширением универсальной модели предсказания на основе алгоритмической вероятности, которая применяется для выбора наилучших действий при обучении с подкреплением. При этом для них доказываются различные свойства оптимальности. Несмотря на безусловную теоретическую значимость, такие модели неприменимы на практике, в частности потому, что они требуют от «универсального интеллекта» накопления в ходе жизни всей информации, которая в естественный интеллект заложена эволюционно (включая и эвристики эффективной самооптимизации). Весьма интересно, что подобные модели максимально простого самооптимизирующегося интеллекта больше напоминают именно эволюцию, а не естественный интеллект человека и животных.

Даже если признать эволюцию таким самообучающимся процессом, возникает вопрос, как он реализован (ведь у эволюции нет никакой централизованной системы управления). Одной идеи естественного отбора недостаточно. Повторим еще раз, что модели искусственной жизни, включающие «естественный» отбор, не дают такого повышения сложности поведения организмов, как в природной эволюции, даже если явно заложить в эти модели цель создания таких организмов — слишком высока сложность данной задачи. Необходима оптимизация самого процесса поиска, который в моделях ИЖ обычно фиксирован и вынесен за пределы моделируемого мира. Для воспроизведения появления новых метаэвристик в искусственной эволюции требуется помещение генов внутрь мира, их физическое моделирование. Так же и глубинные механизмы биологической эволюции имеют физическую основу.

Ограниченность эволюционных вычислений можно продемонстировать на примере невозможности (без детального моделирования физических процессов), с их помощью изобрести новые типы сенсоров, что является несравненно более простой задачей, чем «изобретение», скажем, мейоза или регуляторных генов. В то же время простейшие физические реализации генетических алгоритмов могут давать совершенно неожиданные результаты. Интересный случай произошел в Университете Сассекса, где ГА применялись для оптимизации осцилляторных схем, воплощавшихся физически. К удивлению исследователей, в результате «эволюции» возник примитивный радиоприемник, регистрировавший сигнал от стоящего рядом оборудования, хотя такая возможность исходно совершенно не предусматривалась. Конечно, обеспечить полноценную «воплощенную» эволюцию интеллектуальных систем крайне проблематично. Вместо этого нужно рассмотреть вопрос о том, какие базовые физические принципы следует промоделировать для организации неограниченной виртуальной эволюции. Возникает принципиальный вопрос, могут ли физические процессы объяснить самоорганизацию материи для начала биологической эволюции и ее поддержания в смысле порождения новых метаэвристик.