Мозг напрокат. Как работает человеческое мышление и как создать душу для компьютера

Нейронные сети — это структуры, позволяющие перерабатывать информацию. То, как работает сеть, определяется конфигурацией связей, установленных между нейронами. В этой конфигурации содержится «память» об информации, полученной во время обучения. В обобщенном понимании нейронная сеть является самостоятельным объектом, не сводимым к другим, более простым, но обладающим теми же свойствами моделям.

Естественный отбор

 Отвлечемся теперь от нейронных сетей и поговорим о том, что является фундаментом современной науки,— об эволюционном учении Ч. Дарвина. Теория естественного отбора знакома, конечно, всем. Но, поскольку существенная часть дальнейшего изложения в этой книге далее будет опираться именно на нее, считаю необходимым напомнить ее основные положения.

 Идею о том, что в живой природе действует механизм, подобный осуществляемому человеком искусственному отбору, впервые высказали английские ученые Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес. Смысл их идеи состоит в том, что для создания удачных существ природе вовсе не обязательно понимать и анализировать ситуацию, а можно действовать наугад. Достаточно постоянно создавать у особей широкий спектр разнообразных качеств — и в конечном счете выживут наиболее приспособленные.

 Итак, три этапа:

       1. Сначала появляется особь с новыми, при этом совершенно случайными свойствами.

       2. Взаимодействуя с внешней средой и конкурируя с другими, особь либо дает потомство, либо погибает раньше.

       3. Наконец, если исход предыдущего этапа оказывается положительным и она оставляет потомство, ее потомки наследуют новоприобретенные свойства и испытание естественным отбором продолжается.

 Эти этапы иллюстрируют три столпа эволюционного учения: наследственность, изменчивость и естественный отбор.

 Информация о том, каков будет организм и какими свойствами он будет обладать, полностью содержится в хромосомном наборе. Каждая хромосома, в свою очередь, состоит из последовательности генов. Гены своим типом и местоположением в хромосоме кодируют какое-либо свойство организма.

Рисунок 10. X и Y хромосомы человека под электронным микроскопом.

 При бесполом размножении происходит копирование генов родителя, и потомок получает все те же свойства, что и его предок. Однако под воздействием внешней среды (естественного радиационного фона, химических веществ, вирусов и др.) происходят мутации, то есть изменения в генном наборе.

 В современной литературе принята классификация мутаций, основанная на характере изменения структуры отдельных генов, хромосом и генома в целом:

 — генные или точковые (изменения молекулярной структуры генов, возникающие в результате замен, вставок или выпадения простейших элементов ДНК);

 — хромосомные (структурные изменения хромосом, возникающие вследствие перемещения или выпадения значительных по протяженности частей хромосом);

 — геномные (изменения числа хромосом).

 Изменение генов приводит к появлению новых, порой совершенно неожиданных свойств. Если эти свойства оказываются положительными, то существо выживает, а его потомки это свойство наследуют. Если мутация оказывается вредной, то существо умирает. Среда обитания создает пищевые ограничения, а у многих существ есть враги, для которых они сами являются пищей. Естественно, в таких условиях конкуренции выживает тот, кто более приспособлен.

 Эволюция живых существ может идти быстрее, если кроме мутаций будет происходить обмен генов между разными особями. Так, среди растений существует перекрестное опыление, и потомство, соответственно, получает наследственные свойства от двух родителей — частично от одного, частично от другого. Благодаря появлению организма с новым, возможно более благоприятным, набором свойств достигается дополнительная изменчивость. В случае полового размножения животных появляется дополнительный критерий отбора: самка и самец по неким улавливаемым ими признакам подбирают партнера с наиболее ценным «наследственным материалом».

 Повторим еще раз: