В этой записке священника Сурожской епархии, кандидата физико-математических наук, более 16 лет профессионально занимающегося проблемами искусственного интеллекта, в сжатой форме представлена научная гипотеза, согласно которой живые организмы имеют интеллектуальное происхождение, поскольку являются сложноорганизованными семиотическими системами, а также подчеркнуты перспективы этой гипотезы.
Предварительные замечания
В этой записке в сжатой форме представлена научная гипотеза, согласно которой живые организмы имеют интеллектуальное происхождение, поскольку являются сложноорганизованными семиотическими системами. Эта гипотеза говорит о глубокой внутренней связи между биологией и лингвистикой.
Прежде чем изложить суть гипотезы, сделаю два замечания. Во-первых, отмечу, что статус рассматриваемой гипотезы никак не связан с вопросами биологической эволюции как таковой. Во-вторых, сама тематика, а также формат записки предполагают использование специализированной терминологии. Поэтому заранее прошу прощения у читателей. Ниже я постарался объяснить те термины, которые представляются наиболее важными для понимания смысла изложенного. Что касается биологических терминов, для уяснения подробностей следует обратиться к специализированным источникам (см., напр., biochemistry.ru).
Сущность биосемиотического аргумента
Интеллектуальным агентом называется лицо, принимающее решения (ЛПР) по проектированию и созданию многокомпонентных функциональных систем. Дизайном называются соответствующие действия агента либо, в зависимости от контекста, результат этих действий. Необходимость вводить в рассмотрение ЛПР продиктована эмпирическими данными: в то время как способность интеллектуальных агентов создавать сложные многокомпонентные системы очевидна и не подлежит никакому сомнению, данные, которые бы подтверждали возможность возникновения таких систем лишь за счёт комбинированного действия случайностей и природных регулярностей, совершенно отсутствуют.
Живые организмы представляют собой пример неоднородных автономных самовоспроизводящихся многокомпонентных функциональных систем. В данной записке ключевое свойство функциональной сложности организмов рассматривается лишь в семиотическом аспекте.
Биосемиотический аргумент в пользу гипотезы дизайна живых систем сводится к следующему.
1. Семиотические системы — это системы, состоящие из компонентов с тремя существенно различными функциями: (а) знаков/кодов, (б) интерпретаторов и (в) денотатов, или референтов [Болотова 2012]. Знаками выступают компоненты, являющиеся активаторами определенных физических эффектов. Сами эффекты являются референтами. Физические процессы, в которых состоит тот или иной эффект, определяются не знаками, а интерпретаторами знаков, согласно набору правил, называемому протоколом.
a. Примеры семиотических систем исчерпываются четырьмя следующими категориями:
i. Формальные языковые системы: математика, языки программирования с их компиляторами.
ii. Естественные языки: прежде всего языки человеческого общения, а также сигнальные системы животных[1] для предупреждения об опасности, заявки прав на территорию, распознавания «свой-чужой» и пр.
iii. Технологические языковые системы: правила дорожного движения, различные шифры со своими ключами, игры и пр.;
iv. Биологические коды с их интерпретаторами: главным образом система трансляции генетического кода – основа системы размножения всех живых организмов; в последнее время были идентифицированы также эпигенетический, мембранный и др. коды [Barbieri 2015].
b. Важнейшим свойством семиотических систем является отсутствие непосредственной физической или химической зависимости референтов от знаков. Между хранением, чтением и записью знаков в память, с одной стороны, и интерпретацией знаков, с другой, не существует физико-химической связи. Именно вследствие физико-химической разрывности между чтением знака и его интерпретацией и возможно говорить о том, что такой-то объект обозначает другой объект или физический эффект. Знаки по отношению к референтам являются произвольными, отношения «знак-референт» задаются там, где это возможно, правилами, не завися от локальной динамики движения частиц вещества в системе [Pattee 2001]. Знаки лишь предписывают свою последующую интерпретацию, являясь только активаторами процессов их обработки. Смысловое содержание интерпретации определяется не самим знаком, а соответствующим протоколом. Таким образом, между знаком и референтом существует только логическая связь. Эта связь осуществляется через протокол. Физическая реализация протокола может быть различной.
c. Работа системы в соответствии с предварительно загруженными в нее правилами (протоколом) физически возможна только при условии энергетической вырожденности (пассивности) знаков в отношении локальной динамики, ими предписываемой [Abel 2015, Pattee 2001]. Например, можно наложить правила интерпретации положений переключателя (вкл/выкл) при условии, что каждое из двух положений является положением равновесия с минимальным значением потенциальной энергии механической конструкции выключателя. Если это условие не соблюдается, система замыкается в локальную динамику без возможности следовать правилам.
i. Замыкание в локальную динамику имеет место, например, в случае, когда механическая конструкция настенного тумблера из-за отсутствия фиксации рукоятки в верхнем положении не препятствует движению рукоятки вниз до упора под действием силы тяжести. Другой пример: если достаточно сильно наклонить шахматную доску, то все без исключения фигуры, до этого занимавшие определенные клетки согласно правилам игры, устремятся соскользнуть с доски вниз. На сильно наклоненной шахматной доске игра невозможна (разумеется, если доска и фигуры сделаны из немагнитных материалов).
2. Без синтеза белка жизнь невозможна, поскольку белки выполняют все основные каталитические, химические и регуляторные функции, необходимые для существования любого организма. Известно, что пространственная форма белковых макромолекул (так называемый мотив укладки белка) определяет их биологическую функцию: в каких конкретно взаимодействиях участвует тот или иной белок. Биологический синтез белка, таким образом, является ключевым для обеспечения жизнедеятельности организмов. Важнейшим наблюдением является то, что система синтеза белка является семиотической. Следовательно, семиотическими системами являются все живые организмы. Система трансляции генетического кода, задействованная в синтезе белка у всех без исключения организмов, является их семиотическим ядром: знаками выступают нуклеотиды матричной РНК, протоколом — генетический код, реализуемый посредством взаимодействия транспортных РНК с особыми белками-ферментами (арсазами), а физическим эффектом — синтезируемая полипептидная цепь. По завершении синтеза полипептидная цепь принимает конфигурацию с минимальной потенциальной энергией, сворачиваясь в трехмерную структуру. Иными словами, мотив укладки молекулы белка, определяющий его биологическую функцию, предписан последовательностью нуклеотидов в молекуле матричной РНК. Подробности см., например, на замечательных сайтах biosemiosis.org или complexitycafe.com.
3. Данные эмпирической науки свидетельствуют о том, что интеллект способен создавать семиотические системы, устанавливливая и реализовывая на практике логические правила интерпретации знаков путем создания материальных систем с соответствующей архитектурой. С другой стороны, эмпирика свидетельствует о том, что проявления естественных природных регулярностей (то есть то, что мы неформально именуем «законами природы») или случайных факторов не приводят к формированию подобных систем. Одной из возможных причин того, что неживая природа не порождает такие системы, является то, что для их создания необходимо обеспечить упомянутую физическую разрывность между процессами чтения, записи и хранения знаков, с одной стороны, и процессами их интерпретации, с другой.
4. Семиотическое ядро является неотъемлемой структурной частью системы трансляции генетического кода любого организма[2]. По предположению, это должно относиться и к организму (или организмам) первого поколения. Следовательно, сколь бы ни была проста система трансляции первого поколения по сравнению с современными, она уже должна была включать семиотическое ядро и поэтому должна была иметь интеллектуальное происхождение. Если мы возвратимся к примерам семиотических систем, перечисленным выше, то увидим, что из четырех категорий, которыми исчерпываются семиотические системы, в трех происхождение семиотических структур является заведомо интеллектуальным. Единственная категория из четырех, происхождение которой достоверно неизвестно, относится к строению и функционированию живых организмов. Так вот, согласно нашей гипотезе, живые организмы также имеют интеллектуальный источник. Для опровержения этого утверждения достаточно продемонстрировать пример образования семиотической системы лишь в результате проявления природных регулярностей и случайных факторов (то есть без вмешательства интеллектуального агента — животного или человека). Абиогенезные исследования, если они увенчаются успехом, будут являться таким опровержением.
Проблема «белых пятен»
Отдельно стоит отметить, что данная гипотеза не имеет ничего общего с так называемым заполнением белых пятен Божественным вмешательством, что обычно ставится в вину тем, кто отстаивает научность гипотезы дизайна. Речь идет не о белых пятнах. Как раз наоборот. В полном соответствии с научной методологией экспериментальные данные, подтверждающие способность интеллектуального агента создавать семиотические системы, гипотетически обобщаются на случай биологических систем, происхождение которых научно достоверно неизвестно. Так что здесь с научностью все благополучно.
Гораздо более серьезный, на мой взгляд, вопрос состоит в том, насколько вообще наука может продвинуться в описании появления первого поколения живых организмов. Меня сейчас интересует именно принципиальный вопрос безотносительно многочисленных, но, к сожалению, весьма сомнительных абиогенезных моделей. С точки зрения веры возникновение жизни – это, безусловно, событие сверхъестественное и поэтому неподвластное научному изучению. Тем не менее, научное изучение результата сверхъестественного творческого акта, то есть уже имеющихся или имевшихся в прошлом организмов, вполне возможно. По этой же причине вполне возможно также проследить и научно описать основные события истории биоты, на мой взгляд, потребовавшие интеллектуального вмешательства, например:
- возникновение клеточного ядра, приведшее к дифференциации биоты на прокариот и эукариот;
- появление многоклеточных (метазоа);
- создание сильно различающихся по морфологии царств и типов живых существ;
- половую дифференциацию высокоорганизованных эукариот;
- снабжение организмов множественными подсистемами отказобезопасного дублирования, сходными функционально, но имеющими совершенно различные белки-исполнители, что практически исключает эволюционный путь от одной такой подсистемы до другой;
- появление человека, кардинально отличающегося от всего остального мира наличием сознания, проявляющегося в осмысленной деятельности, абстрактном мышлении, рефлексии, мудрости.
Литература 1. Болотова Л.С. (2012):Системы искусственного интеллекта: Модели и технологии, основанные на знаниях, М., Финансы и Статистика, 2012. 2. David Abel (2009):The Universal Plausibility Metric and Principle, Journal of Theoretical Biology and Medical Modeling, 2009, 6:27, Published online 2009 Dec 3. doi: 10.1186/1742-4682-6-27. 3. DavidAbel (2015):PrimordialPrescription: The Most Plaguing Problem of Life Origin Science, Long View Press, 2015. 4. Hazen et al. (2007):Robert M. Hazen, Patrick L. Griffin, James M. Carothers and Jack W. Szostak,Functional Information and the Emergence of Biocomplexity, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), May 15, 2007. 5. Marcello Barbieri (2015): Code Biology: A New Science of Life, Springer, 2015. 6. Howard Patee (2001):The Physics of Symbols: Bridging the Epistemic Cut, Biosystems. Vol. 60, pp. 5-21, 2001. 7. Max Planck (1950): Scientific Autobiography and Other papers, trans. F. Gaynor, 1950, p. 33. 8. Biochemistry.ru 9. Biosemiosis.org 10. Complexitycafe.com
[1] Вопрос о том, является или нет общение животных языком в том же смысле слова, в каком и общение людей между собой, вне рамок данной записки. На мой взгляд, сигнальные системы животных не являются языком в строгом смысле слова, поскольку животным недоступно абстрактное словесное рассуждение.
[2] Вирусы представляют особый случай, но и они используют систему трансляции, с той лишь разницей, что она принадлежит организму-хозяину.
