"Эволюция человека. Обезьяны, кости и гены" - читать интересную книгу автора (Марков Александр Владимирович)

Александр Марков

ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА: ОБЕЗЬЯНЫ, НЕЙРОНЫ И ДУША

Книга вторая.

При участии Елены Наймарк

Когнитивный взрыв

Гипотеза макиавеллиевского интеллекта появилась в конце 1980-х и с тех пор неуклонно укрепляет свои позиции. В 2006 году Сергей Гаврилец и Аарон Воуз из Университета штата Теннесси в Ноксвилле разработали математическую модель, наглядно демонстрирующую потенциал "макиавеллиевского" механизма эволюции разума (Gavrilets, Vose, 2006). Модель основана на нескольких упрощениях, которые затрудняют эволюцию интеллекта, поэтому результаты можно считать достаточно надежными. Первое упрощение состоит в том, что в модели интеллект дает преимущество только самцам. Самкам он вообще ни к чему. Самцы время от времени изобретают новые мемы — разные хитрые способы поведения, повышающие вероятность победы в конкуренции с другими самцами за социальный статус. Предполагается, что такие открытия делаются случайно, причем частота открытий не зависит от интеллекта (это еще одно упрощение, затрудняющее эволюцию интеллекта в модели). Чем большее число побед одержал самец в конкурентных противостояниях с другими самцами, тем больше самок он оплодотворит и тем больше потомства оставит. Новые мемы изобретаются редко, а основным способом распространения мемов в популяции является обучение. Самец может выучить "чужой" мем, наблюдая за другими самцами, которые этим мемом уже овладели. Разум особей характеризуется двумя параметрами: способностью к обучению (от нее зависит вероятность успешного выучивания нового мема) и емкостью памяти (от нее зависит, сколько разных мемов может запомнить самец). Оба свойства разума контролируются множеством генов, которые, естественно, могут мутировать. Число генов, отвечающих за каждый из двух параметров интеллекта, в модели можно менять, но это мало влияет на результаты.

 Предполагается, что как способность к обучению, так и емкость памяти — дорогие "признаки". Рост каждого из этих показателей требует увеличения мозга, а мозг, как мы знаем, орган весьма дорогой. У Homo sapiens он составляет всего 2% веса тела, но при этом потребляет примерно 20% всех калорий, расходуемых организмом. Кроме того, большой мозг затрудняет роды. Поэтому в модели рост любого из двух параметров интеллекта ведет к снижению жизнеспособности. Тем самым задается отбор на уменьшение мозга и кладется предел возможному развитию интеллекта.

 Изначально в популяции у всех самцов оба параметра интеллекта равны нулю. Это соответствует ситуации, когда интеллект уже позволяет иногда изобрести какую-то полезную хитрость, повышающую социальный статус, но еще недостаточно силен, чтобы перенять такую хитрость, наблюдая за поведением другого самца. Это не так уж неправдоподобно. Например, известен случай, когда молодой низкоранговый самец шимпанзе быстро поднял свой социальный статус, украв у антропологов две пустые канистры и научившись громко колотить ими друг об друга. Оглушительный грохот произвел такое впечатление на высокоранговых самцов, что они признали новатора равным себе. Однако никто не перенял полезную уловку (один самец, кажется, попытался обучиться трюку с канистрами, но дело у него не заладилось).

 Но вернемся к модели Гаврильца и Воуза. Каждый мем характеризуется двумя параметрами: сложностью (от нее зависит вероятность того, сумеет ли самец с данным уровнем обучаемости выучить этот мем) и "макиавеллиевской приспособленностью" — величиной, на которую выученный мем повышает конкурентоспособность самца. В модели эти два параметра положительно коррелируют друг с другом, то есть более полезные мемы в среднем более сложны для выучивания.

 Как можно видеть из приведенного описания, в модельной популяции параллельно происходят две эволюции: биологическая (мутации и отбор генов) и культурная (появление и отбор мемов). Биологическая эволюция идет значительно медленнее, чем культурная. Состав и численные соотношения (частоты) мемов в "мемофонде" (культурной среде) популяции успевают измениться на протяжении жизни одного поколения, а генам для этого необходима череда сменяющихся поколений.

 Поначалу в модельной популяции разум практически не развивается. Эта предварительная "спящая" фаза может продолжаться тысячи поколений. Иногда самцы что-то изобретают и повышают свой репродуктивный успех, но их изобретения никем не перенимаются и умирают вместе с изобретателями. Насыщенность популяции мемами остается близкой к нулю, и культурная эволюция не может стартовать.

 Чтобы начался интеллектуальный прогресс, необходимо дождаться, пока у каких-то самцов в результате случайных мутаций способность к выучиванию чужих мемов и емкость памяти станут отличны от нуля. Для этого требуется сочетание как минимум двух мутаций, каждая из которых сама по себе немножко вредна (увеличивает мозг, не давая преимуществ). Кроме того, самцу — двойному мутанту должно еще повезти: за время своей жизни он должен или сам случайно изобрести полезный мем, или встретиться с изобретателем, у которого такой мем можно перенять.

 Если самцу-мутанту хватит его скромных интеллектуальных возможностей, чтобы перенять чужой мем, то его слегка увеличенный мозг даст ему — наконец-то! — репродуктивное преимущество. После нескольких таких случаев события начинают развиваться стремительно. Частота генов, способствующих повышенной обучаемости и увеличенному объему памяти, быстро возрастает, а польза, приносимая этими генами, растет еще быстрее из-за насыщения культурной среды полезными мемами. Чем больше становится "умников", тем больше полезных навыков хранится в их мозгах и тем выгоднее каждому самцу быть умным — ведь теперь в популяции есть чему и у кого поучиться. В результате запускается лавинообразный процесс, который авторы назвали когнитивным взрывом (этот термин используется и в других смыслах — например, для описания определенного периода в развитии детей). Разум в модели эволюционирует с ускорением до тех пор, пока высокая "цена" увеличивающегося мозга не затормозит дальнейший интеллектуальный и культурный прогресс. После этого эволюция интеллекта выходит на плато.

 Авторы не упоминают о развитии речи как о возможном детонаторе и усилителе "когнитивного взрыва", но это очевидно следует из их модели. Развитие языковой коммуникации могло бы резко расширить возможности для изобретения полезных мемов, а также радикально облегчить их передачу и усвоение.

 Кроме того, из модели следует, что по мере замедления взрывообразного роста интеллекта должны складываться благоприятные условия для развития адаптаций, снижающих "цену" большого мозга. В эволюции гоминид закрепились две важнейшие адаптации такого рода. Во-первых, значительная часть роста мозга была перенесена на постнатальный период. Детеныши стали рождаться с недоразвитым мозгом, что привело к удлинению детства, росту нагрузки на родителей и создало предпосылки для развития более прочных эмоциональных связей между членами семьи (и между семьями в группе). Во-вторых, увеличилась доля мяса в рационе, что потребовало соответствующих изменений поведения и социальной организации, а также привело к уменьшению кишечника. По мере того как "цена" мозга снижается благодаря выработке соответствующих адаптаций, становятся возможными периоды возобновления роста мозга (конечно, если макиавеллиевские или фишеровские факторы по-прежнему продолжают действовать).

Отупение

Любопытно, что в модели Гаврильца и Воуза сложные мемы неизменно вытесняются из культурной среды более простыми, несмотря на то что первые сильнее повышают репродуктивный успех самцов. Здесь сказывается то обстоятельство, что культурная эволюция идет быстрее биологической, и поэтому "корыстные интересы мемов" берут верх над "корыстными интересами генов". Простые, хоть и менее полезные мемы побеждают в конкурентной борьбе за место в памяти самцов, потому что легче выучиваются. Они быстрее распространяются в культурной среде в течение коротких (социально значимых) отрезков времени. Более сложные мемы приносят больше пользы своим носителям, но это проявляется только на более длительных (биологически значимых) отрезках времени. В итоге культурная среда модельной популяции стечением времени наполняется множеством малоэффективных, но зато простых и доступных хитростей, тогда как высокоэффективные, но сложные навыки вытесняются и забываются.

 Модель также предсказывает, что по мере насыщения культурной среды простыми мемами может произойти эволюционное движение вспять, в сторону поглупения (если "цена" мозга достаточно быстро растет с увеличением его объема). Пока в среде не очень много мемов, интеллект резко повышает конкурентоспособность. Однако преимущества высокого интеллекта сглаживаются, когда среда насыщается легкодоступными мемами. Эволюционная редукция интеллекта может иметь место и в том случае, когда зависимость репродуктивного успеха от количества усвоенных мемов становится слабее (то есть когда число потомков, оставленных самцом, мало зависит от количества хитростей и навыков, им усвоенных). По мнению авторов, в современном человечестве наблюдается и то и другое. Поэтому есть все основания ожидать, что если сейчас в человеческой популяции и происходит эволюция разума, то направлена она не в сторону поумнения, а как раз наоборот.

 Как ни грустно, но это модельное предсказание подтверждается антропологическими данными. Рекордные показатели среднего объема мозга были достигнуты сапиенсами в начале верхнего палеолита (около 40-25 тыс. лет назад). С тех пор и до сегодняшнего дня средний объем мозга людей если и менялся, то в сторону уменьшения. По данным С. В. Дробышевского, около 27—25 тыс. лет назад средний объем мозга людей начал уменьшаться. Начиная с 10 тыс. лет назад эта тенденция стала особенно заметной. Отчасти это может быть связано с климатическими изменениями, поскольку у нашего вида "имеется хотя и не строгая, но явная закономерность увеличения длины тела и массы мозга в периоды оледенений и уменьшения в периоды потеплений" (Дробышевский, 2010). 10—12 тыс. лет назад как раз началось очередное межледниковье — теплый период между оледенениями.

 Но возможна и иная интерпретация. Верхнепалеолитическая "культурная революция" привела к резкому увеличению объема полезной информации, передающейся из поколения в поколение путем культурного наследования. Иными словами, люди стали получать гораздо больше ценных знаний и навыков от родителей и соплеменников. Культурная среда так насытилась полезными мемами, что в дальнейшем людям для выживания и успешного воспроизводства, по-видимому, уже не требовался такой высокий интеллект, как прежде. Если не нужно до всего доходить своим умом и огромный объем готовых полезных знаний тебе в детстве взрослые скармливают с ложечки, то можно обойтись и мозгом поменьше, раз уж это такой дорогой орган. То же самое можно сформулировать в более оптимистичной манере: благодаря развитию культуры люди стали использовать свой мозг эффективнее, и поэтому его масса стала менее важна, чем "качество наполнения".

 Кроме того, по мере развития трудовой специализации знания и навыки распределялись между членами общины. Не обязательно все помнить самому, если в любой момент можно спросить у "специалиста". Все это могло привести к тому, что наметившаяся свыше двух миллионов лет назад эволюционная тенденция к увеличению мозга дала "задний ход" с расцветом культуры.

Так или иначе, следует признать вполне правдоподобной точку зрения, согласно которой упорный, длительный и поэтапный рост мозга и развитие интеллекта у гоминид были обусловлены положительными обратными связями, порождаемыми "макиавеллиевским" и "фишеровским" механизмами.