Путь формирования, представления, сохранения и использования информации в мозге животного (см. главу 3) в значительной степени отличается от того, каким специалисты в области информатики обычно представляют себе путь, посредством которого различные материальные воплощения универсальной машины Тьюринга, такие как цифровые компьютеры, осуществляют вычисления с помощью алгоритмических программ, отделенных от аппаратурного комплекса. В этом новом контексте, когда действия мозга рассматриваются с математической и вычислительной точки зрения, эмерджентные поведенческие реакции не воспроизводятся полностью с помощью классических, синтаксически абстрагированных программных манипуляций на фиксированной аппаратуре. Иными словами, богатую динамическую семантику, характеризующую функции человеческого мозга, нельзя свести к ограниченному алгоритмическому синтаксису цифровых компьютеров. Это объясняется тем, что эмерджентные свойства и процессы, одновременно затрагивающие разные уровни физической организации мозга и протекающие со специфической координацией миллиардов нисходящих и восходящих взаимосвязанных событий, нельзя эффективно рассчитать в контексте тезиса Чёрча – Тьюринга. Их можно лишь временно аппроксимировать путем цифровой симуляции. И это очень важный момент, поскольку, если мы соглашаемся, что мозг ведет себя как интегральная и самоадаптирующаяся сложная система, цифровые аппроксимации немедленно отклоняются от естественного поведения реального мозга. Из-за этого отклонения, каким бы мощным ни было конкретное цифровое воплощение машины Тьюринга (даже в случае суперкомпьютера Tianhe-2 с его 55 квадрильонами операций в секунду), его внутренняя логика не позволяет с помощью стандартных стратегий моделирования полностью воспроизвести сложное динамическое богатство, обеспечивающее исключительные функции и способности живого мозга, включая человеческий.
В нашей с Рональдом Сикурелом монографии мы выдвинули еще несколько доводов против возможности сведения активности мозга к действию машины Тьюринга. Мы сгруппировали доводы против этой гипотезы в три основные категории: эволюционные, математические и вычислительные.
Эволюционный довод подчеркивает фундаментальное различие между организмом и механизмом, таким как цифровой компьютер. Этот момент часто игнорируют, хотя он является одним из важнейших в данной дискуссии. Механизмы проектируют и собирают в соответствии с заданным планом или шаблоном. Вот почему механизм можно закодировать алгоритмом, симулировать на машине и, следовательно, подвергнуть обратной разработке.
Организмы же возникают в результате прохождения огромного количества эволюционных этапов на многих уровнях организации (от молекул до целых организмов), которые не подчиняются какому-либо заранее заготовленному плану или продуманному шаблону. Скорее эти стадии реализуются в результате серий случайных событий. Таким образом, организмы тесно связаны с окружающей средой, поскольку непрерывно изменяются при изменении параметров внешнего мира. Учитывая постоянно изменяющийся характер внешней среды, эта задача решается лишь при постоянном использовании данных, собираемых организмами в отношении самих себя и окружающего мира для переформатирования и оптимизации органического субстрата, который определяет сущность живого организма и из которого возникает созданная организмом информация. Без этого непрерывного процесса создания информации организм постепенно разлагается и умирает. Как мы видели в главе 3, смерть наступает тогда, когда организм больше не способен полностью поддерживать состояние гомеостаза, что приводит к термодинамическому равновесию и распаду всей системы.
Все вышесказанное, очевидно, справедливо и для мозга. Поэтому идея о независимой от субстрата, отделенной информации неприменима в тех случаях, когда речь идет о ее потоке внутри организма. В типичной машине Тьюринга поток информации обеспечен программой или входящей перфолентой, которые не зависят от самого аппарата, определяющего физическую структуру цифровой машины, тогда как в случае организма, и особенно мозга, информация буквально записывается в органическое вещество, и поток информации направляется через целый ряд уровней организации. Кроме того, производимая организмом информация постоянно модифицирует создающий ее материальный субстрат (нейроны, дендриты, дендритные шипики или белки). Этот уникальный процесс связывает органическое вещество и информацию в неприводимую единую сущность. Таким образом, гёделевская информация в организме зависит от субстрата, и этот вывод подтверждает интегральную природу головного мозга и очевидным образом отражает непреодолимые препятствия в применении дихотомии «программа – инструмент» к центральной нервной системе животного. На самом деле эти различия четко показывают, почему мозг следует рассматривать в качестве совершенно особого типа вычислительной системы – органического компьютера.
Джон Сёрл приводит соответствующий пример, когда говорит, что можно имитировать химическую реакцию превращения двуокиси углерода в сахар, но без интеграции информации эта симуляция не приведет к естественному процессу фотосинтеза. Поддерживая эту точку зрения, Пригожин настаивал, что диссипативные системы, такие как мозг животных, существуют вдали от термодинамического равновесия. Такие системы характеризуются неустойчивостью и временной необратимостью обработки информации. В целом это не позволяет применять в отношении организмов стандартные детерминистские объяснения причинности. Организмы можно описывать лишь статистически, в терминах вероятности, как результат процесса, эволюция которого во времени необратима ни на каком уровне. Функция же машины Тьюринга, как показал Чарлз Беннеттл, логически обратима на каждом этапе – просто за счет сохранения промежуточных результатов. Это положение, обычно называемое аргументом необратимости, ранее было выдвинуто Сельмером Брингсйордом и Майклом Зензеном.
Анализируя один аспект этой временно́й необратимости, американский палеонтолог и эволюционный биолог Стивен Джей Гулд предложил мысленный эксперимент, прекрасно иллюстрирующий дилемму, стоявшую перед теми, кто верил в возможность «обратного проектирования» сложных биологических организмов с помощью цифровой детерминистской платформы. Гулд называл этот эксперимент «пленкой жизненного опыта» и писал о том, что если бы удалось смотать и запустить заново гипотетическую пленку с записью всех эволюционных событий, приведших к появлению человеческого вида, вероятность получить ту же последовательность событий, которая привела к появлению человеческой расы, была бы равна нулю. Иными словами, поскольку эволюция жизни определяется длиннейшей чередой случайных событий, никогда ранее не происходивших на Земле, надеяться на воспроизведение точно такой же ситуации, которая миллионы лет назад дала начало развитию человечества, не приходится. Этот аргумент подкрепляет сделанное мной в начале книги заявление о том, что мозг Спока, вероятнее всего, будет значительно отличаться от нашего. Следовательно, его космологическое представление о вселенной тоже будет другим.
Важно заметить, что логика в основе эксперимента с пленкой жизни строго указывает на невозможность использования детерминистских и обратимых моделей для воспроизведения процесса, возникающего в результате последовательности случайных событий. Поэтому любая модель, реализуемая на машине Тьюринга (являющейся детерминистским устройством), цель которой заключается в отслеживании эволюции нашего вида, очень быстро отклонится от реального исторического пути формирования человечества. По сути, это означает невозможность обратной разработки того, что изначально не было преднамеренно разработано. Таким образом, как бы парадоксально это ни звучало, сторонники идеи обратной разработки, которую некоторые считают самым передовым достижением современной биологии, не могут понять, что на этой теоретической позиции они напрямую ставят под сомнение самую долговечную теорию, когда-либо существовавшую в их собственной сфере науки, – дарвиновскую теорию эволюции за счет естественного отбора. Более того, признание идеи обратной разработки полностью согласуется с тем, что в процессе формирования человека и его мозга была задействована некая версия разумного проектирования.