Генетический алгоритм вселенной

Недостаток генетических алгоритмов

Генетический алгоритм – это алгоритм поиска методом случайного подбора и комбинирования, используемый для решения задач оптимизации и моделирования.

Впервые он был применен для изучения эволюционного процесса в 1954 году Нильсом Баричелли на компьютере Принстонского университета. В настоящее время генетические алгоритмы применяются и для решения множества практических задач, не обязательно связанных с биологией.

Схема алгоритма такова. Создается начальная популяция (множество генотипов, значений). Затем они оцениваются функцией приспособленности (проверяются на соответствие некоему условию), определяется – насколько хорош каждый генотип (это отбор, селекция). Отобранные генотипы подвергаются скрещиванию или мутации, получается новое поколение решений. И цикл повторяется до тех пор, пока не будет выполнен критерий остановки алгоритма. Это может быть нахождение глобального оптимального решения, исчерпание количества поколений или исчерпание времени.

Считается, что данный алгоритм отражает естественные эволюционные процессы в природе. Однако наличие в нем таких операций как случайный отбор или случайная мутация говорят о том, что мы не понимаем суть эволюционного процесса в целом и не можем усмотреть в нем глубокую закономерность.

То, что данный алгоритм работает, и в некоторых случаях вполне успешно применяется, говорит о том, сам механизм похож на природный, но мы нечетко понимаем, что означают сами данные (т.е. генотипы), и как они взаимосвязаны с этим механизмом.

Усовершенствование генетических алгоритмов

При внимательном рассмотрении генетического алгоритма мы видим, что выходные данные цикла становятся её входными данными. Это очень напоминает устройство, имитирующее самосознание. Но что же происходит в том случае, когда условие выполнено и цикл завершен? Очевидно, наше устройство становится единицей самосознания и занимает определенное место в ряду прочих подобных устройств.

Взаимодействие этих единиц самосознания тоже требует оптимизации. А значит, они могут быть также подвержены генетическому алгоритму. И именно эти единицы самосознания становятся входными данными для нового запуска циклов генетического алгоритма.

При таком понимании генетического алгоритма исключается всякая случайность отбора и бессмысленность эволюционного цикла. Он замыкается в единую, глобальную структуру самосознания, которая все время совершенствуется и создает новые единицы самосознания и устанавливает их связь друг с другом.

Как этот процесс реализован в природе – это величайшее чудо, феномен, который мы можем лишь наблюдать и осознавать в себе. А описанная модель позволяет лучше понять принцип его работы и объяснить наиболее удивительные физические явления, выявить наиболее общие физические закономерности.

Можно сказать, что этот усовершенствованный алгоритм моделирует эволюцию в целом, в отличие от предыдущего алгоритма, который рассматривает лишь отдельный отрезок эволюции.

Количественный рост сознания

Вернемся к конструированию устройства, имитирующего самосознание. У него есть входы и выходы. Причем, количество их может быть разным.

Если у устройства нет ни входа, ни выхода для информации, то он для окружающих объектов не существует. Это ноль, т.е. некий замкнутый цикл, «вещь в себе». Можно изобразить его в виде окружности.

Если же у устройства есть один вход и один выход, то это простейшее устройство самосознания. Оно имеет полярность, т.к. вход и выход – это не одно и то же. Такую частицу можно изобразить в виде палочки – единицы.

Если у устройства есть два входа и два и выхода, то это более сложная конструкция. Выход 1 соединяется со входом 2, а выход 2 – со входом 1. Схематично можно изобразить так (внизу входы, наверху выходы):

Получается замкнутая линия, похожая на ленту Мёбиуса.

При возрастании количества входов и выходов мы получаем удлиняющееся тело, пронизанное спирально закрученным информационным потоком.

При этом возрастает и разность потенциалов на концах устройства, что заставляет его рано или поздно соединить концы:

Снова получился ноль.

Эта модель описывает электромагнитное явление с точки зрения информационного потока. Важно подчеркнуть, что поток этот имеет строгое направление. Этим обеспечивается причинно-следственная связь и познаваемость мира.

А теперь вернемся к нашему генетическому алгоритму, и попробуем создать информационную модель эволюции единой, глобальной системы.

Эта система изначально представляет собой неизвестно что. И пока она является самодостаточной, нейтральной, её невозможно познать и измерить количественно.

Как только в ней нарушается равновесие, она поляризуется, и в ней запускается эволюционный процесс, а сама она превращается в устройство самосознания. Вначале она элементарна, у неё один вход и один выход.

Затем она обнаруживает различие между входом и выходом, и они соединяются в единую систему с двумя параметрами. Это следующий уровень сложности – с двумя входами и выходами. Растет количество вариантов генотипа, т.е. эволюционное разнообразие. Растет и информационная емкость нашей системы, т.е. количество вариантов кода, а значит и слов, понятий, которые ими можно закодировать. Каждое сочетание кодов соответствует определенному состоянию системы.

Когда система обнаруживает различие между состоянием до и после, возникает понятие времени. Это еще один параметр, который способствует переходу системы на другой уровень самосознания, увеличению входов и выходов.

Когда система обнаруживает взаимосвязь между тремя параметрами, появляется электромагнитное поле, свет. Система снова переходит на новый уровень.

И так далее.

Таким образом, генетический алгоритм превращается не просто в функцию с данными на входе и выходе, а в модель глобальной эволюционирующей системы, которая все время усложняется и создает новые информационные единицы, из которых, в свою очередь, можно создавать всё более сложные структуры и увеличивать самосознание.

Наблюдаемые в природе эволюционные закономерности связаны именно с таким алгоритмом. Это единый процесс, в котором нет ничего случайного, и развитие происходит циклично, согласно периодическому закону. Так развиваются природные экосистемы.

Именно рост самосознания является ключевым критерием эволюции.

Американский зоолог Джеймс Дана на основе собранных эмпирических данных вывел всеобщую биологическую закономерность – развитие мозга и интеллекта, так называемый принцип цефализации. Дана доказал, что в ходе геологического времени наблюдается скачками усовершенствование центральной нервной системы (головного мозга), начиная от ракообразных и кончая человеком.

Если иные органы и приспособительные функции могут появляться и исчезать за ненадобностью, то раз достигнутый уровень мозга не идет уже вспять. Это еще раз подтверждает, что у эволюции есть направленность, и она связана с развитием сознания и самосознания.

Биологической эволюции сопутствует и химическая эволюция. И она тоже идет в сторону усложнения внутреннего строения атома. И эти процессы взаимообусловлены – одно влечет за собой другое.

На определенном этапе эволюции вселенной сложность создаваемых структур становится достаточной для того, чтобы создавать самосознающие системы – «по образу и подобию» глобальной системы. И это есть этап появления человека. Начинается её заключительный исторический период.

Культурная эволюция

Если в ходе биологической эволюции растет количество видов, возрастает сложность и устойчивость экосистемы, то с появлением человека начинается так называемая культурная эволюция – эволюция идей и мировоззрений. И она связана с возникновением такого феномена как речь.

Процесс словообразования или словотворчества можно понять глубоко лишь в том случае, если мы хорошо понимаем, что значит информация.

Именно с появлением речи становится возможной кодировка информации, т.е. сопоставление некоему устойчивому состоянию его динамической характеристики в период времени, и наоборот – обозначение некоего динамического замкнутого процесса неким кодом, именем.

То, что мы называем одним словом, представляет собой некую информационную единицу – некое целостное явление, цикличный процесс в природе. Слово связывает воедино его материальную и энергетическую составляющую. Например, слово «свет» обозначает физическое явление, которое является одновременно и волной, и частицей (и сферой, и лучом).

Сложные явления трудно описать с помощью одного слова, приходится составлять целые предложения, тексты, схемы. Но на определенном этапе изучения появляется такое целостное понимание, которое можно выразить одним словом. Например, описание сердца, сосудов, капилляров, их связь с различными органами могло занимать целые тома. Но после того как Гарвей сумел количественно описать это явление в целом, появилось такое понятие как кровообращение или кровеносная система. Стало ясно, что сердце и кровеносные сосуды образуют единую, практически замкнутую систему в организме человека. И мы стали больше понимать, как происходит обмен веществ и какую роль играют в нем те или иные органы.

Гениальность научного открытия состоит в том, что она умеет сложное упаковать в нечто простое и понятное. Но этому предшествует долгий процесс наблюдения, исследования, анализа.

Мы привыкли, что научное открытие связано с именем одного конкретного ученого. Но на самом деле понимание какого-то явления возникает в умах многих людей. Долгое время идея «витает в воздухе», вертится на языке, становится предметом бурных обсуждений и научных споров. И очень часто одна и та же мысль приходит в головы разных людей практически одновременно, и они совершают одно и то же открытие совершенно независимо друг от друга. И здесь важно не первенство, а способность подобрать правильные слова, наиболее полно показывающие взаимосвязь этого явления со всеми другими.

Для каждого великого научного открытия есть своё время. Нельзя объяснить людям то, что они еще не готовы воспринять, если нет для этого соответствующего уровня развития системы, развитого словарного запаса, соответствующей технической и культурной базы. Но каждая высказанная догадка, каждое прозрение становится брошенным семенем, из которого рано или поздно родится нечто великое. И когда приходит время, когда подготовлена почва, тогда созревает и плод.

То же самое можно наблюдать и в природе, только этот процесс более растянут во времени, и вместо научного открытия (рождения идеи, слова) происходит воплощение – образование новых видов. Вот как пишет об этом известный биолог Александр Марков в книге «Рождение сложности»:

«В этом ярко проявляется закономерный характер эволюции. В какой-то момент словно начинает носиться в воздухе новая «идея» - например, идея млекопитающих. И многие разные группы не сговариваясь начинают развиваться в одном и том же направлении, хотя и немножко разными путями».

Всё это является подтверждением того, что эволюция представляет собой единый процесс саморазвития глобальной системы, сопровождающийся ростом самосознания.

Но эволюцию нельзя рассматривать как некий линейный процесс от простого к сложному, как путь к цели. Скорее, это всегда путь, ведущий к самому себе и увеличивающий каждый раз сложность системы и вместе с тем полноту понимания её простоты. Это цикличный процесс анализа и синтеза.

С каждым новым циклом рождается новая идея, которая ведет к пересмотру всей системы в целом, рождает новое мировоззрение, вносит изменение в глобальный информационный код.

Какую роль играет в этой глобальной системе человек? Было бы неправильным недооценивать роль человека в эволюционном процессе, но и впадать в другую крайность – антропоцентризм – тоже не стоит.

Появление человека как носителя развитого самосознания – явление закономерное, и оно как бы замыкает в единую суть глобальный эволюционный процесс, становится воплощением его смысла. Благодаря этому человек становится в какой-то мере способным влиять на ход эволюции, не только физически, но и информационно.

Но низкий уровень самосознания людей становится главной помехой в реализации человеческого предназначения. И напыщенный антропоцентризм, и унижение человеческого достоинства, неверие в его духовную природу – всё это признаки низкого уровня самосознания.

Не правы те, кто считают, что человек – это ошибка природы, грешное существо, которое не достойно жить на планете.

Не правы и те, кто считают, что вселенная – это творение сознания человека, некий субъективный виртуальный мир, созданный его мозгом. Да, человек представляет собой подобие Творца, но не наоборот! Если мы сделаем модель человека для лучшего понимания нашего функционирования, а она вообразит, что это она создала нас, то это будет ошибкой программы. Точно так же и люди, которые считают, что искусственный интеллект не отличим от самосознания живого человека, крайне далеки от истины! Информационный поток имеет направленность: причину и следствие нельзя поменять местами! В крайнем случае, можно понять их единство и взаимосвязь. И когда это единство до конца понято, осознанно и принято – это и есть момент Истины. То, ради чего и стоило эволюционировать.

Если целью биологической эволюции является развитие органа самосознания, то целью культурной эволюции следует считать создание объективного мировоззрения, которое правильно отражает все природные процессы и их взаимосвязи. Носитель такого сознания станет венцом творения, и имя его будет навечно вписано в книгу жизни.