Где размещается «мыслящий центр» муравьиной семьи, если в нервной системе муравья его разместить нельзя?
Скажу сразу, что таинственные «психополя» и «интеллектуальная аура» в качестве вместилища этого «центра» здесь рассматриваться не будут.
Будем искать реально существующие места расположения такого «центра» и способы его функционирования.
Супермозг муравейника
Известный французский энтомолог Р. Шовен так писал, пытаясь объяснить поведение пчелиного семейства, которое характеризуется высоким интеллектуальным уровнем, недоступным для одной пчелы.
«В труде англичанина Воулса автор делает упор на то, что нервные центры насекомых чрезвычайно малы и число клеток, содержащихся в них, очень невелико по сравнению с мозгом крупных млекопитающих; казалось бы, это должно ограничить психические возможности насекомых; насекомое, у которого гораздо меньше нервных клеток, чем, например, у крысы, не может обладать таким же пластичным поведением, как она.
Есть только одно исключение — общественные насекомые. Действительно, если отдельным организмам удается установить взаимосвязь, сложиться воедино, работать сообща, то их деятельность протекает на ином, гораздо более высоком уровне. В улье живет от 60 до 70 тысяч пчел, значит, столько же мозговых центров. Чтобы быть лучше понятым, я прибегну к аналогии.
Известно, что элементы памяти больших электронных вычислительных машин состоят из ферритовых колец, соединенных между собой чрезвычайно сложным образом. Предположим, что инженер, которому поручили сконструировать такую машину, имеет лишь одно ферритовое кольцо — он ничего не сможет сделать. Будь у него десяток или сотня таких колец, он не был бы ближе к цели, а вот если их дать ему несколько тысяч, то он сможет, соединив кольца надлежащим образом, создать из них орган машинной памяти. Тысяча элементов приобретают ценность и значение, какими ни в какой мере не обладали ни десяток их, ни сотня. Предположите теперь, что у маленьких ферритовых колец выросли ножки, что они умеют передвигаться и что они лишь в особых случаях соединяются и образуют единое целое: вы получите машину, во многом сходную с пчелиной семьей.
Понятно, простая аналогия, подобная приведенной выше, не может служить веской аргументацией, но есть в ней некая внутренняя очевидность, которая делает ее в наших глазах довольно правдоподобной.» [2] Конечно, аналогия не может быть доказательством, но давайте сделаем еще один шаг, разовьем эту замечательную догадку и позволим работать той «внутренней очевидности», о которой говорит Г. Шовен.
Трудно представить себе, что части нервных системы отдельных насекомых — это детали большого мозга, но вполне реально считать, что большой мозг состоит из большого количества малых мозгов отдельных насекомых.
Поэтому представим себе, что программы и данные гипотетического мозга, мощностью достаточно большой для управления сложной жизнью муравейника, разбиты на большое количество малых сегментов, каждый из которых размещен в нервной системе одного муравья, т. е. в малом мозге, который является составной частью супермозга. Для того чтобы эти сегменты могли работать, как единый мозг, надо соединить их линиями связи и в набор программ мозга включить программу-«надзирателя», которая следила бы за передачей данных между сегментами и обеспечивала нужную последовательность их работы. Кроме того, при «построении» такого мозга надо учесть то, что некоторые муравьи — носители программных сегментов — могут умереть от старости или погибнуть в тяжелой борьбе муравейника за выживание, а с ними погибнут и расположенные в них сегменты мозга. Для того, чтобы мозг был устойчив к таким потерям, необходимо иметь резервные копии сегментов в других муравьях и программа-«надсмотрщик» должна использовать их при гибели отдельных муравьев. Программы самовосстановления и оптимальная стратегия резервирования позволяют, вообще говоря, создать мозг очень высокой надежности, который сможет работать продолжительное время, несмотря на военные и бытовые потери и смену поколений муравьев. Такой «мозг», распределенный по десяткам и сотням тысяч муравьев, будем называть «распределенным мозгом муравейника», центральным мозгом или супермозгом.
Надо сказать, что в современной технике системы, сходные по структуре с супермозгом, уже не новинка. Так, американские университеты уже использовали тысячи компьютеров, подключенных к Интернету, для решения актуальных научных задач, требующих больших вычислительных ресурсов.
Кроме сегментов распределенного мозга, в нервной системе каждого муравья должны быть заложены и программы «трудовых макроопераций», которые выполняются по командам этого мозга. Состав программы «трудовых макроопераций» определяет роль муравья в иерархии муравейника, а сегменты распределенного мозга работают как единая система, как бы вне сознания муравья (если бы оно у него было).
Итак, предположим, что сообщество коллективных насекомых управляется распределенным мозгом, причем каждый член сообщества является носителем частицы этого мозга.
Другими словами, в нервной системе каждого муравья находится небольшой сегмент центрального мозга, который является коллективной собственностью сообщества и обеспечивает существование этого сообщества как целого. Кроме того, в ней находятся программы автономного поведения («трудовые макрооперации»), которые являются как бы описанием его «личности» и который логично назвать «собственным сегментом».
Малый объем сегмента центрального мозга компенсируется большим количеством этих сегментов, так что суммарная мощность мозга получается достаточно большой. Даже при самом высоком уровне дублирования, которое необходимо для повышения надежности супермозга, его рабочий объем получается в десятки тысяч раз больше, чем объем нервной системы одного муравья.
Объем нервной системы муравья оценивается величиной порядка 200 тыс. нейронов*, и, значит, сегменты супермозга муравейника могут содержать до 1011 нейронов**. [3]
Так как объем нервной системы каждого муравья мал, то и объем программы «трудовых макроопераций», которая имеется у каждого муравья, тоже получается малым. Поэтому такие программы могут обеспечивать самостоятельное поведение насекомого только при выполнении элементарного действия и требуют управляющего сигнала в начале и конце макрооперации или цепочки макроопераций.
*) Нервная система муравья состоит из надглоточного и подглоточного нервных узлов (ганглиев), а также ганглиев брюшной нервной цепочки. Надглоточный нервный узел функционально соответствует головному мозгу. С передней частью надглотчного узла связаны грибовидные тела, являющиеся высшими ассоциативными центрами. Если оценки общего объема всей нервной системы муравья колеблются от 0.5 млн. до 1.0 млн. нейронов, то грибовидные тела состоят примерно из 200.000 нейронов.
**) По другим данным суммарный объем нервных систем пчелиной семьи тоже может доходить до 1010 нейронов.
Надо отметить, что это приводит к тому, что супермозг оказывается сильно загруженным передачами команд отдельным муравьям и эта, казалось бы, маргинальная особенность работы системы супермозга приводит к очень важным эволюционным последствиям, о которых более подробно будет сказано ниже.
О передаче информации между сегментами супермозга
Говоря о супермозге, нельзя обойти проблему связи между его сегментами, расположенными в нервной системе отдельных муравьев.
Если мы принимаем гипотезу распределенного мозга, то должны учитывать, что для управления системой муравейника необходимо быстро передавать из сегмента в сегмент мозга большие объемы информации, и отдельные муравьи должны часто получать управляющие и корректирующие команды мозга.
Однако многолетние исследования муравьев (и других коллективных насекомых) не обнаружили сколько-нибудь мощных систем передачи информации: найденные «линии связи» обеспечивают скорость передачи порядка единиц бит* в минуту и могут быть только вспомогательными.