Следы и тропы. Путешествие по дорогам жизни

В конце 1940-х – начале 1950-х годов регулярные конференции по кибернетике – науке об автоматизированных системах, – стали площадкой, на которой выступали не только компьютерщики, но и биологи, поскольку к тому времени стало ясно, что их научные интересы во многом пересекаются. На второй конференции Шнейрла прочитал лекцию о том, как ему удалось научить черных муравьев ориентироваться в лабиринтах – во время экспериментов он постоянно менял бумажное покрытие на полу лабиринта, чтобы исключить влияние запахов, – и тем самым доказать, что некоторые муравьи способны запоминать базовые маршруты. Это открытие позволило предположить, что муравьиный мозг устроен сложнее, чем было принято думать раньше. Однако позднее другой постоянный участник конференций – Клод Шэннон, известный тем, что он предложил измерять информацию в «битах», поставил это предположение под сомнение. Он построил робота-муравья, процессор которого работал в десять раз медленнее самого древнего калькулятора. Электронная «антенна» на колесах, робот-муравей передвигался по лабиринту, руководствуясь методом проб и ошибок: он натыкался на стены до тех пор, пока антенна наконец не коснулась «цели» – кнопки, выключавшей двигатель робота. Запомнив с первого раза схему лабиринта, робот-муравей уже на втором прогоне ни разу ни коснулся стен.

Роботизация мира насекомых с тех пор начала активно развиваться. Через несколько лет ученый Симон Гарньер построил робота, который мог идти по электронному аналогу феромонового следа. Вдоль дорожек были установлены подвесные проекторы, которые отслеживали все движения робота-муравья; в свою очередь, в «голову» робота были встроены датчики света, благодаря которым он мог следовать по светящимся дорожкам. Соблюдая всего два правила – произвольно двигаясь во всех направлениях до обнаружения «тропинки» или «пищи» и следуя по самой яркой из найденных тропинок, – роботы-муравьи в конце концов научились выходить из лабиринта по кратчайшему маршруту.

Переход к изучению исполняющих простые команды роботов вместо живых муравьев объясняется набиравшим популярность в ту пору мнением, что муравьиная колония является самоорганизующейся системой, которую можно сравнить с компьютером, состоящим из множества микросхем. Эту идею в 1970-е годы успешно визуализировал бельгийский ученый Жан-Луи Денебург. В рамках одного из самых известных своих экспериментов он соединил гнездо аргентинских муравьев с источником пищи двумя, внешне совершенно одинаковыми мостами, которые различались только длиной – один был в два раза короче другого. Сперва муравьи бессистемно пользовались обоими мостами, но спустя какое-то время они остановили свой выбор на коротком, по той простой причине, что на нем быстрее накапливались феромоны. Колония муравьев оказалась тонко настроенной самоорганизующейся системой – чем короче путь, тем свежее запах феромонов и тем больше муравьев они привлекают. Вот где собака зарыта: сами по себе муравьи не имеют разума, но зато они обладают высоким уровнем того, что Денебург называет «коллективным интеллектом».

Рассматривая муравьиную колонию в качестве интеллектуальной системы, которая состоит из множества муравьев, соблюдающих простые правила, Денебург совершил еще одно важное открытие: он понял, что может описать перемещения муравьев математическими формулами и потом создать на их основе компьютерные модели. Алгоритмы муравьиных колоний – надо понимать, что муравьи прокладывают мириады тропинок, самые оптимальные из которых расширяются, а неудачные быстро исчезают, – с тех пор применяются для оптимизации телекоммуникационных сетей в Британии, разработки эффективных маршрутов доставки товаров покупателям, систематизации финансовых данных, ускорения помощи пострадавшим от стихийных бедствий и управления производственными процессами на заводах. Ученые взяли пример с муравьев, а не, скажем, гусениц коконопряда по той причине, что они постоянно придумывают новые и совершенствуют старые решения; более того, они не только умеют находить самые эффективные решения, но и не забывают придумывать запасные варианты.

Однажды зимним утром мне довелось побеседовать с Денебургом в его доме в Брюсселе. Он встретил меня в дверях. Это был невысокий энергичный мужчина с большими ушами и широкой улыбкой. Если по морщинкам на лице действительно можно судить о характере, то он был очень жизнерадостным человеком.