Предел? Есть предел!
Apr. 10th, 2009 03:08 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
hitthelimitЭта заметка – попытка формализовано показать наличие принципиального ограничения для максимальной сложности систем.
Эволюция нервной системы (НС) достаточно хорошо изучена. Это выдержка из Википедии, дающая беглое представление об её основных этапах:
«Диффузная нервная система — представлена у кишечнополостных, можно считать ее прообразом ретикулярной структуры ЦНС позвоночных. Нервные клетки равномерно распределены по всему телу животного, и при раздражении одной даётся генерализованный ответ — реагирует все тело.
Диффузно-узловая нервная система — некоторые нервные клетки собираются в ганглии (нервные узлы). Такой тип нервной системы представлен у плоских червей.
Узловая нервная система, или сложная ганглионарная система — представлена у полихет. Выделяется сегментация нервной системы, ганглии более дифференцированы, клетки в них специализированы и обслуживают отдельные органы. У моллюсков ганглии огромны, и настолько хорошо развиты, что позволяют вырабатывать условные рефлексы. У головоногих моллюсков же сложное объединение специализированных ганглиев с развитыми связями между ними образуют «протомозг». У членистоногих в головном отделе несколько крупных ганглиев объединяются. Это объединение может также формировать слои — то есть быть прообразом кортиколизации («грибовидные тела»).»
Если представить множество состояний НС как фазовое пространство (ФП), то можно предположить, что смысл её прогрессивной эволюции заключается в увеличении количества точек ФП, причем рассматриваются только точки, сохраняющие свою стабильность в течении времени, длительность которого достаточна для того, чтобы НС побывала в этой точке хотя бы дважды.
Эволюция начинается с НС с ФП состоящим всего из двух точек. Это НС со способностью к генерализованному возбуждению или покою (гидра). Далее происходит последовательное структурное наращивание с функциональным усложнением. При этом можно выделить два системообразующих процесса: а) возбуждение становится всё более структурно (органо)–специфичным, б) возбуждение становится все более функционально–специфичным. Процесс а) говорит о появлении структур в НС, обслуживающих отдельные органы и системы, а процесс б) связан с тенденцией сохранения всей НС в виде единого образования, с тем, чтобы её специфические реакции всегда по возможности оставались в рамках требований общего гомеостаза всего организма.
В терминах ФП это можно представить как увеличение числа точек на фоне его последовательной структурализации. Можно говорить о кластерах ФП функционально обособленных структур НС в фазовом пространстве НС как целостной структуры.
Смотрим на эволюцию дальше.
Баланс между процессами вида а) и б) определяется тем фундаментальным фактором, что эволюционно приоритетными являются тенденции, обеспечивающее выживаемость организма, а не улучшение функций частных органов и систем. Т.е. тенденция б) всегда будет идти несколько опережающими темпами. Это подтверждается сравнительным анализом структуры НС высших животных и организмов, стоящих на низших ступенях развития. Речь идет о том, что весь поздний этап развития НС практически целиком заключается в наращивании функции типа б), что привело к развитию ЦНС и корковых структур.
В терминах ФП это соответствует превалирующему росту числа точек ФП НС как целостной структуры. В целом структурализацию ФП НС можно охарактеризовать как появление вертикальной иерархии, имеющей вид конуса, стоящего на вершине. В основании находятся точки, соответствующие состояниям специализированных участков НС, число этих точек сравнительно невелико, и динамика увеличения их количества незначительная. Расширяющаяся вершина содержит быстро растущую популяцию точек состояний высших, новейших структур НС, в первую очередь – корковых.
Посмотрим теперь на эволюцию аттракторов состояний в ФП НС.
В примитивных или узко специализированных частях НС с небольшим количеством фазовых точек точка равноценна аттрактору, и пребывание в данной точке зависит практически целиком от внешних факторов. По мере роста связности специализированных участков (процесс типа б) точки группируются в кластеры вокруг общего (единого для данной группы точек) аттрактора. С учетом этой тенденции можно говорить, что вероятность пребывания системы в районе данного аттрактора начинает складываться из двух факторов: суммы внешних к НС влияний и текущих состояний собственно НС, самозависимость которых эволюционирует в сторону все большей выраженности. (Эта самозависимость носит рекурсивный характер, и является одной из основных характеристик сложности системы, наряду с общим количеством фазовых точек).
Эта тенденция имеет свой эволюционный вектор:
В верхних уровнях опрокинутой пирамиды вторая составляющая причины пребывания НС в том или ином аттракторе становится превалирующей. Наиболее четко этот процесс в чистом виде наблюдается в условиях сенсорной депривации при ещё достаточно высокой активности ЦНС.
Наибольший интерес представляет анализ тенденции эволюции НС типа б) в пределе, если таковой существует.
Первое, что приходит в голову: процесс (эволюция) подобного рода должен иметь принципиальное ограничение. Например: простой электронный генератор колебаний с предельным циклом в качестве аттрактора. Если собрать схему посложнее таким образом, чтобы реализовать время-зависимую функцию увеличения частоты колебаний, то в какой-то момент колебания прекратятся, потому что исчезнет положительная обратная связь из-за слишком высокой частоты.
НС является безусловно динамической системой. Её эволюция носит двоякий характер: становление (развитие) по типу б) в филогенезе, и функциональная динамика реальной НС, в рамках которой процессом становления можно пренебречь.
Идея данной заметки следующая: показать, что эволюция становления в некотором пределе приводит к прекращению функциональной динамики НС. Если провести аналогию с прекращением генерации колебаний автогенератором, то получаем следующее:
Факторы, определяющие существование систем: наличие напряжения и положительной обратной связи для генератора; наличие условий для поддержания гомеостаза организма и наличие факторов, поддерживающих ЦНС в активном режиме. Эволюционирующими будут вторые по перечню факторы: положительная обратная связь и факторы активности. (В примере с генератором положительную обратную связь можно подавить, а для ЦНС можно устроить сенсорное голодание). В терминах становления, для генератора это движение схемы увеличения частоты к своему аттрактору (к частоте отсечки генерации), а для ЦНС (на этом уровне вполне уместно говорить о психике) это движение к полной самозависимости (100% рекурсивность).
В таком представлении, кажется, пока ещё нет ничего угрожающего: в обычном режиме работы психика все время скачет по точкам диапазона, от полностью зависимых от внешних факторов состояний, к практически полностью самозависимым. Теперь вспомним о тенденции становления типа б): количество фазовых точек быстро растет, и сам процесс является примером положительной обратной связи. Точки ФП объединяются в кластеры со своими аттракторами, кластеры снова функционально объединяются и так далее. Получается следующее: психика все больше «слышит» себя, и все меньше – сигналы, внешние к ней. Но это касается и факторов ее же активности. Сама по себе психика, как самая высшая функция НС, не имеет своего, «встроенного» фактора активности, а значит и фактора существования. Все части биологического организма завязаны на общий гомеостаз. Попытка отдельной подсистемы потянуть одеяло на себя заканчивается для организма плохо. Примером самостоятельного преследования частного системного гомеостаза можно считать аутоиммунные реакции, которые иногда здорово отравляют существование. Психика делает это особенно легко, что дает возможность говорить о формировании в ФП аттракторов или их групп без всякой связи с требованиями гомеостаза организма в целом. Это смертельно опасная для организма особенность психики, но она существует давно.
Мне кажется, что в настоящее время ситуация с психикой, долгое время сохранявшей почти неизменный статус-кво, принципиально меняется. Это косвенно связано с комплексом процессов в мире, гипотетически ведущих к цивилизационному кризису (сингулярности). Сейчас психика во все большей степени вынуждена наращивать количество точек своего ФП под давлением социальной среды в ущерб обслуживанию запросов, связанных с гомеостазом собственного носителя. Психика вообще характеризуется линейностью отражения процессов реальности, и вызов экспоненциального изменения существенных для нее качеств в окружающем мире может стать критическим.
Практически, если говорить о факторах нормальной активности психики, то это в первую очередь комплексный фактор, который мы называем инстинкт самосохранения. Его сущность не имеет прямого отношения к психике, просто психика формируется с учетом его влияния. Это влияние чрезвычайно легко устраняется психикой, что может привести к суициду. Однако, обычный суицид – это не совсем то следствие, которое здесь рассматривается. В терминах ФП и аттракторов, стандартный суицид – это формирование (патологическое по стандартным меркам) сверх-устойчивого аттрактора, попадая в поле которого психика уже не может вырваться. Нормальный процесс последовательной смены фазовых точек прекращается, что еще больше фиксирует психику на ограниченном множестве точек аттрактора. Поскольку нет нормальной смены точек, постольку психика лишается возможности попасть в точки обслуживания потребностей организма, и человек погибает.
Даже вне связи с надвигающимся цивилизационным кризисом, медленный прогресс НС типа б) должен был бы привести к полной самозависимости психики, когда никакой фактор существования не может быть активным для нее – психика его просто не будет чувствовать. Этот фактор должен быть теперь встроенным в психику, как в программу можно встроить фактор ее активности, доступ к которому сама программа иметь не должна. Но начиная с некоторого уровня сложности программы это требование становится не выполнимым. По этой причине принципиально невозможно создание мощного ИИ с эвристическими способностями: едва начав работать, он необратимо зависнет. Это значит, что он окажется в определенной точке своего ФП и будет там удерживаться аттрактором, который появится почти сразу после начала работы. Физический смысл появления такого аттрактора, и у человека с психикой в точке Психогенной Сингулярности, и у зависшего суперкомпьютера один и тот же: полностью самозависимая система стремится к достижению наименьшего действия, результат которого не совместим с признаками устойчивого существования открытой динамической неравновесной системы.
Хотя рассмотрение выполнено на примере НС, оно без изменений экстраполируется на сложные системы любой природы, при том, что смысл сложности остается неизменным: это показатель количества устойчивых точек ФП системы и уровня самозависимости процессов перемещения между этими точками, их формирования и формирования аттракторов в структуре ФП.
Это значит, что во Вселенной не может быть систем, принципиально сложнее нас. Значит, нет цивилизаций, принципиально более развитых, чем наша. Поэтому космос «молчит».
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
Три комментария
Date: 2009-04-11 10:13 pm (UTC)Впрочем, термодинамические подсказки очень скудные, и если сложные системы продолжат свое существование, термодинамика ничего не говорит о том, в какой форме они будут существовать.
Второе: я переформулирую проблему в огрубленном виде (может она так и звучала вначале?): функционирование мозга движется к некоторому пределу, когда он становится менее и менее зависим от сигналов извне и все более и более обусловлен собственными процессами. Этот процесс может принять такую форму, что осознание собственных процессов станет доминирующим, вытеснив неосознанные или инстинктивные импульсы. Проблема вырастает из того, что на уровне осознания единственным движущим фактором являются мотивы. А мотивационная сфера по своей сути совершенно недостаточна: любая цепочка целей исчезает в неосознанных импульсах, а, с другой стороны, поиск исчерпывающего смысла безнадежен. И то и другое обычно осознается досточно рано. По мере четкого осознавания ситуации сознание должно попасть в ловушку - из-за этой недостаточности мотивов, целей и смыслов.
Можно ли вообразить какой-то сценарий, который позволил бы избегнуть этого?
Мне кажется, что проблема, поставленная таким образом, неразрешима в принципе. Дело в том, что сама постановка проблемы уже вписана в мотивационную сферу и требует решения именно в такой форме - т.е. чего-то, имеющего некий смысл. А это - то же самый тупик.
Тем не менее, ничто не мешает допустить, в принципе, что сложные системы, наследующие мозг, станут обходиться без мотиваций. Как они будут функционировать - понять невозможно. Т.е. мы в принципе не можем этого понять, так как для этого надо спроецировать такой механизм на нашу привычную плоскость, где все должно обладать смыслом, и, по сути, потерять само решение. Возможно, что такие принципы уже существуют и работают. Но мы принципиально их не замечаем, да и они не представляют для нас никакого интереса. Более того, даже сама перспектива, возможно, не представляет никакого интереса - в силу ее перепендикулярности нашей смысловой системе.
Третье соображение пока в совершенно размытом виде. Мне кажется: что сознание можно связать не с любым внутренним состоянием, а только с теми, в которых имеется неопределенность, недетерминированность перехода (относительная, конечно). Там, где переход детерминирован, нет смысла говорить о сознании. Возможно осознание надо понимать как момент расширения фазового пространства состояний. В любом случае наличие сознания тогда будет увязано с неустойчивостью системы и принципиальной неопределенностью ее траектории.
Re: Три комментария
Date: 2009-04-12 05:44 pm (UTC)Относительно третьего – вот именно: с чем связать сознание? В смысле, с чем его вообще связать? Мой подход такой: то, что мы привычно называем сознанием – комплекс наших собственных состояний. Собственные состояний не отражаются непосредственно на других системах, таким образом, говорить тут не о чем. Фактически, с такой постановкой вопроса смысл сознания исчезает вообще. А вот то, что отражается, то можно интерпретировать.
Но самое интересное – это второе соображение. Сегодня считается признаком нормального мышления выдвигать гипотезы по подобному принципу. Но давайте еще раз: обходиться без мотиваций – в применении к системе вообще – что это значит? Это интерпретируется так: существование системы без детерминирующих ее существование факторов. Увы, для реальности, которую мы знаем – это полный нонсенс. Это имеет смысл только в том случае, если система все время переходит в нечто, не имеющее вообще никакой исторической связи с прежней своей сущностью! Я люблю фантастику, конечно... :)
Re: Три комментария
Date: 2009-04-12 07:15 pm (UTC)Термодинамика - это так, для напоминания. Как дополнительная подсказка в случае чего.
По-поводу того, с чем можно связать сознание - настаивать не буду. Речь шла о недетерминируемых переходах. Если система проходит через такие моменты бифуркации, когда она застревает как шар на верхней точке, когда все факторы на мгновение уравновешиваются, то если таких точек достаточно много, то чувствительность к внешним влиянием может оказаться всегда значительной.
Даже если не связывать это с сознанием, тем не менее поведение систем, которые мы привыкли интерпретировать как сознающие, очень похоже именно на это - регулярное, чуть ли не непрывное прохождение по точкам равновесия.
Re: Три комментария
Date: 2009-04-12 08:47 pm (UTC)Это четкая аргументация, но не забывайте, что речь идет о специфической системе – психика. Психика по своей природе имеет дело с отражением аспектов Существования. Детерминирующий фактор является именно таким аспектом. Говоря то, что вы сказали, вы отнимаете у психики ее принципиальное свойство. Но и я не отрицаю, что проблема может решаться лоботомией :) Просто после этого мы отказываемся признавать психику за таковую.
Обратите внимание, почти все примеры «зависания» психики, которые имеют место, и которые не связаны с проблемами персональной психосоматики, связаны с давлением среды, главным образом - социума. Так что в принципе я говорю о реальном механизме, который уже есть. Я только указываю на тенденцию, в результате которой психика становится все более восприимчивой к формированию терминального аттрактора.
Re: Три комментария
Date: 2009-04-12 09:02 pm (UTC)Это легко интерпретируется в терминах внутреннего отражения.
Забудьте на время про сознание, и рассматривайте мозг как активный вычислительный субстрат. Вспомните, что для мозга характерны уровни обработки информации, как внешней, так и внутренней. По сумме состояний, возникающих в результате таких обработок и суммирований, активируется какой-то определенный аттрактор ФП мозга, после чего начинается движение в точку, соответствующую этому аттрактору. На языке нейронных сетей, это, по-видимому, соответствует специфическому возбуждению. Когда мозг оказывается в требуемой точке ФП, происходит внутреннее отражение, смысл которого сводится к восприятию этого состояния активных нейронов через определенные воспринимающие зоны мозга, что имитирует механизм внешнего восприятия. Новый результат смещает статус первичных уровней обработки информации, и запускается следующий цикл.
(Кстати, то, что в основе мышления лежит внутреннее отражение, подтверждено экспериментально израильскими учеными, читал года 4 назад, линк найти сейчас сложно. Я, правда, до этого допер еще в детстве, без экспериментов:). Также, подтверждена экспериментально «предустановка» психики на восприятие будущих раздражителей, что указывает на выборочную активацию аттракторов состояний. Показано также, что альфа-ритм мозга является основой его активности, как ритм сердечного водителя – для сердца. Это нечто вроде тактовой частоты нашего компьютера.
Это так сказать, базовый механизм работы мозга.
Имея его, как основу, легко увидеть, откуда берется пресловутое «сознание».
Если в момент внутреннего отражения часть информации представляет из себя отражение аспектов собственного организма, или рекурсивное отражение процесса отражения (аспект отражения собственного организма должен присутствовать обязательно все равно), то состояние, которое сопровождает этот психический процесс, мы склонны называть «сознанием».
Естественно, степень выраженности «сознания» варьирует от нуля до обостренного максимума, что делает само понятие «сознание» совершенно лишним, не самостоятельным.