Эволюция жизни от большого взрыва до сингулярности информация правит миром
Уж было подготовил материалы для очередной статьи про Сингулярность (см. начало в 1 и 2 ) по работамА.Панова — признанного российского специалистапо этимпроблемам, являющегося профессиональным ученым-ядерщиком из института ядерной физики НИИЯФ МГУ,как совершенно неожиданно обнаружил на бескрайних просторах Интернета статью без опознавательных знаков, названную несколько замысловатоО законе возрастания сложности эволюционирующих систем, или что день грядущий нам готовит
Беглое ознакомление со статьей сразу же выявило, что это как раз то, что мненужнодля подтверждения общей идеи, высказаннойв первой статейке, что именно информация определяет эволюцию жизни на Земле.Т.е., наряду сэнтропией, именно информацияявляется тем самым термодинамическим параметром, на который нужно обращать особое внимание для правильного понимания феномена жизни и процессов ее эволюции.
В самом начале своей статьи таинственный автор указал, что она написана по результатам дискуссии, которая проходила на Мембране уже более 5 лет назад, однако обнаружить какие-либо следы той далекой дискуссии на сайте Мембраны мне пока не удается… Здесь надеюсь на помощь создателей этого замечательного ресурса, который очевидно требует усовершенствований ворганизации форума и в возможностях по поиску нужной информации, которая накопилась за долгие годы его работы.Также надеюсьна помощь читателей:может у кого-то сохранились в памятихоть какие-то данные, которые могут помочь в восстановлении полезного сигнала, затерянного в горах всевозможной информации, имеющейся на ресурсе? Gen, SDI или Владимир Коломейко — гдесейчас эти люди, присутствуют ли на Мембране, заглядывают ли сюда, хотя бы изредка?
Но, слава богу, Сеть устроена так, что раз сформулированная и попавшая сюда мысль уже никуда бесследно не исчезнет, оставаясь здесь навсегда.Оказалось, чтоссылка на эту статью бережно сохраняется еще одним известным автором и популяризатором идей сингулярности — ученым-историком, занимающимся проблемами развития современнойцивилизацииАлексеем Турчиным, о работах и проектах которого я еще обязательно постараюсь рассказать, как иоб идеях трансгуманизма.Алексей любезно подсказал мнеЖЖ-имя авторастатьи — combinator30 — однако установитьс ним связь через ЖЖ-журнали получить от него пояснения мне пока не удалось. Но, поскольку время в Сингулярности сжато, а идеяужедавно сформулирована и выложена в Сети,то ценным мыслям следует придать новый импульс для их дальнейшего развития, постаравшись познакомить с ними более широкий круг пользователей Сети.
Поскольку каждый может сам познакомиться с указанной статьей поприведенной мною ссылке, то можно сразу перейти к обсуждению ее основныхвыводов, однако, поскольку этот линкможет со временем измениться и тогда моя статьястанетнепонятной, то ниже я все же постарался кратко изложить основнуюлогику и положения статьиавтора combinator30, чтобы читатели оценили его изумительную изобретательность для оценок объемов информации, которыми оперируют/оперировали живые организмы и наша цивилизация на разных этапах своего развития.
Итак,основные выводы и мое резюме по прочтении статьи Сombinator30:
1. авторомпредложен оригинальный метод оценки объемов информации, которые накапливают и используют живые организмы, включая человека, в процессе своей эволюции.
2. показано, что характер эволюции живых организмов,с момента возникновения жизнии до наших дней,очень похож на некий обобщенный закон Мура — удвоение объемов информации происходит на характерных для системы временах, которые уменьшаются со временем по законам геометрической прогрессии. Автором ясно и однозначно заявлен кибернетический подход для описания всей эволюции жизни от возникновения Вселенной до наших дней.
3. график роста информации во времени для живых организмов хорошо согласуется с даннымиэволюционного развития человека и жизни на Земле, которые ранее получены и представлены другими авторами — например, в работах С.Капицы или как это было показано вмоей первой статейке на Мембране.
4. в соответствии с законами развития сложных систем, их эволюция приводит к режиму с обострением, после чего система можеточень быстро саморазрушиться, тем самым ликвидировав возникшую неоднородную структуру с низкой энтропией.
5. возможно,на планете Земля (и, наверняка,на других похожих планетах) опять будут вновь и вновь зарождаться, развиваться и затем умирать цивилизации, подобные нашей.
Конечно, рано утверждать, что в статьеСombinator30 представлены строгие доказательства развития жизни на Земле, как информационной системы, однако приведенные оригинальные рассуждения для оценок объемов информации выглядятвполне убедительными и, главное,не противоречат общим законам и принципам, которые должны соблюдаться,в том числе, и при анализе жизнедеятельности живых организмов. Хотя предложенный автором метод оценки информации,которую постепенно накапливают и используют организмы для своей жизнедеятельности, как и сами представленные автором данные, конечно, еще требуют тщательной проверки, уточнения и дальнейшего развития.
Вывод автора о том, что режим с обострением обязательно должен закончиться быстрым саморазрушением и гибелью системы, пока преждевременный, поскольку для таких систем также характерны s-образные кривые со стабилизацией после фазового перехода в районе точки сингулярности. Однако и дельта-функцию, вместо s-образной кривой в районе сингулярности, тоже исключать нельзя.
Но в случаедельта-функции и полного самоуничтожении системы возникают парадоксы с пропажей информации, очень похожие на пропажу информации в Черных дырах, которые тоже требуют осмысления. На мой взгляд,информация, собранная обобщенным наблюдателем на Земле (т.е. всей нашей биосферой), просто так сама по себе исчезнуть не может.
Рассуждения автора, что в нашей Вселенной, в том числе и на Земле, после разрушения прежней системы и гибели цивилизации,вновь и вновь могут повторяться те жециклы развития жизни (интересно, какой онипредставляются длительности — в миллионы или миллиарды лет?!) также не выглядят убедительно. Если возникновению и развитию жизни на Земле способствовала вся предшествующая и продолжающаяся эволюция нашей Вселенной, то такой характер развития жизни на Земле должен иметь более глубокую связь с общей эволюцией Вселенной.
Кстати, отсутствие признаков других разумных цивилизаций в окружающем нас космосе, несмотря на оценки Дрейка или парадокс Ферми, наводит на мысль, что тут может действовать и некийпринципиальный запрет, по которому во Вселенной (которая находится вопределенном квантовом состоянии) может находиться лишь один наблюдатель, который жестко связан со своей Вселенной, в которой он существует. Поэтому, даже если на похожих планетах нашей Галактикисуществуют другие разумные существа и цивилизации, то они находятся во Вселенной с другим квантовым состоянием — т.е. фактически в другой Вселенной и мы с ними можем не пересекаться.
—
UPD:На следующий день,после появления статьи на Мембране, получил ответ отСombinator30.Автора зовут Валерий Анисимов — он физик по образованию и в настоящее время занимается проблемами искусственного интеллекта в небольшой зарубежной фирме. Дискуссии на Мембране, по результатам которых еще в 2003 году (!) была написана эта статья (но так и не была опубликована на Мембране, по неизвестным причинам) начались в далеком 2002 году, а их затравкой послужила другая статья —А.Плахова все на той жеМембране об искусственном интеллекте.Но следы той дискуссии на Мембране пока отыскать не удалось. Поэтому к модераторам остается просьба: помочьразыскать эту очень интересную и актуальную поныне дискуссию в архивах ресурса.
Кроме того, Валерий Анисимов дал полезную для этого материала ссылку на более свежую статью 2010 года на Элементах, написанную по результатам его работы с другими авторами, о темпах ростагенома организмов в ходе эволюции.
Да, в том же далеком 2003 году обнаружились еще две статьи осингулярности,опубликованные на Мембране — автор Павел Васильев. Со статьями можно познакомиться по ссылкам здесь и здесь.
—
UPD2:Один мой знакомый, прочитав весь материал, пожал плечами и сказал, что с детства знает, что наш мир — всего лишь компьютерная симуляция или игра, придуманная на более высоком уровне. Откуда знает? Да просто вся Информациянаходится внутри и вокруг нас, инужно только научиться правильно ею пользоваться, став «хакером» для самого себя. С удовольствием даю здесь ссылочку на его класснуюпервоапрельскую шутку.
Собственно подобные мысли и приходят,по прочтении материала, но изложены изящней и короче (причем, еще в 1999 году!).
—
UPD3:Приятно было недавно узнать, что этастатья стимулировала Сombinatorа вернуться к активному обсуждению всех этих проблем надругом ресурсе.
—
На этом моястатьяо работе другого автора завешена, а ниже я лишь привожу сокращенный пересказ статьи ,поскольку из-за ее объема не представляется возможным привести ее здесь полностью. Я, конечно, постарался сохранить все основные идеи и положения автора, оставляяего стиль и убирая только несущественные, на мой взгляд, моменты и рассуждения, однако заранее приношу свои извинения автору занесколько вольное обращение с его текстом. Всем желающим оценить статью самостоятельно рекомендую знакомиться с ней по уже неоднократно приведеннойссылке.
Итак, в статье Сombinator30 задается вопросом,каким образом можно перейти от качественного описания процессов развития жизни на Землеких количественному описанию для возможности установления более точных законов и взаимосвязей?Но для этого требуется найти иопределить некие подходящие универсальныепараметры, подходящие для описания живых организмов.В качестве такого универсального параметра автор предложил использовать общий объём их памяти — врасширенном понимании при переходе к сложным организмам и особенно тем, которые проявляют способность к социальной организации.Основные исходные посылки при этом были следующие.
Адаптация живых организмов кизменениям окружающей среды невозможна, если они не могут распознатьсостояние внешней среды, так как для выработки адекватной реакции на новую ситуацию необходимо сравнить ее с имеющимися стандартными типами, на которые организм уже знает как реагировать, исходя изпредыдущего опыта.Таким образом, без реализации в том или ином виде механизма памяти никакая адаптация организмов к внешней среде невозможна. На интуитивном уровне представляется очевидным, что чем сложнее система, тем большими объёмами информации она оперирует. Соответственно, должен возрастать и объём памяти у самих организмов для хранения и использования этой информации.
Автор также отмечает, что наличие памяти требует постоянного притока энергии в систему, так как для любого перевода системной памяти из одного состояния в другое, необходимо преодолеть потенциальный барьер, защищающий память от внешних шумовых воздействий. Стирание памяти любой сложной эволюционирующей системы неизбежно приводит к её деградации и хаосу, так как система больше не может нормально функционировать.
Это касается всех систем от простейших вирусов до механизма человеческого сознания. Итак, память, по-видимому, является обязательным атрибутом любой сложной развивающейся системы, способной жить в динамически изменяющейся внешней среде.
После этого автор переходит к исследованию процессов эволюции жизни на Земле в их связи с объемами информации, которыми оперируют живые организмы.Вначале рассматриваются простейшие бактериивозрастомоколо 3.5 млрд. лет. Автор делает предположение, что функцию памяти у бактерий выполняет их ДНК- код. Биологи обычно измеряют размер генома в количестве нуклеотидных пар (длина кода), однако, проще и удобнее измерять длину кода ДНК в битах.Так как всего для кодирования используется 4 нуклеотидных остатка, то для получения объёма кода в битах, нужно просто умножать «традиционную» длину кода на два.
Длина наименьшего генетического кода для всех ныне живущих на Земле бактерий составляет около 10^6 бит.Затем, развиваясь, живые организмы перешли к обмену информацией между собой. Первыми — были предки современных инфузорий. Длина их генетического кодасоставляет уже порядка 10^7 бит.
Таким образом, за 2 млрд. лет с начала эволюции живых организмов объём памяти наиболее совершенных из них увеличилсяна порядок и, следовательно, скорость удвоения объёма памяти составляла тогда около 600 млн. лет. Это очень похоже на закон Мура, только вот период удвоения тогда составлял не 18 месяцев, как сейчас, а 600 млн. лет — вначале поступь эволюции быланеспешной.
Такой взгляд на скорость эволюции позволяетпровести оценку времени эволюции гипотетических простейших формжизни (если, конечно, таковую можно представить в космосе в виде более простых химических соединений и реакций), которые могли предшествовать земной жизни и из которых она затем возникла и развилась на нашей планете. Если длина кода простейших бактерий, возникших около 3.5 млрд. лет назад, составляет 10^6 бит, а скорость удвоения длины кода примерно 600 млн. лет, то, экстраполируя эту зависимость в прошлое, можно оценить, что генетический код со сложностью порядка нескольких бит, мог существовать примерно 13.5 млрд. лет тому назад — т.е некие простейшие механизмы саморепликации и конкуренции в космосе неких устойчивых молекулярных структур, могли уже существовать сразу после Большого Взрыва.
Что дальше?Примерно 400 млн. лет тому назад появились первые предки насекомых и длина их генетического кода выросла до 10^8 бит. Около 100 млн. лет тому назад появились первые птицы и млекопитающие с длиной генетического кода порядка 10^9 бит. У некоторых, из обитающих в настоящее время на Земле видов (например, риса и табака), длина кода составляет величину порядка 10^10 бит (для сравнения, длина генетического кода человека около 6.6*10^9 бит).
Если отложить соответствующие точки на графике в логарифмическом масштабе, то можно увидеть, что сложность (длина) кода растёт по экспоненте, увеличиваясь примерно на порядок каждые 200 млн. лет или удваивается каждые 65 млн. лет. Итого, темп эволюции возрос в 10 раз! Следует однако отметить, что данные, записанные в генетическом коде, обладают большой избыточностью.
Например, информацию, содержащуюся в генетическом коде человека, можно сжать стандартным архиватором, примерно, в 10 раз. Таким образом, количество информации, содержащейся в генетическом коде,на порядок меньше длины самого кода.
Однако, уже со времён зарождения первых многоклеточных, появился и сталразвиваться принципиально другой тип памяти биологических систем, основанный на использовании нервных клеток. Он позволял переложить часть функций по адаптации с уровня генетической памятивида на уровень нейронной памятиотдельного организма.Но как соотносятся между собой объемы генетической и нейронной памяти организма? Попробуем сделать грубую оценку.
Известно, что, в среднем, для человеческого мозгаодин нейрон связан, примерно, с тысячей других нейронов.В таком случае, объём информации (In), который может храниться в головном мозге, можно оценивать по формуле In= K*Nn, где – Nn – общее число нейронов организма, K – некий коэффициент. Если принять, что каждый нейрон, в среднем, связанс тысячей других, то для кодирования номера нейронадостаточно 37 бит информации. Сила связи между нейронамиможет быть закодирована 7-ю битами.
Коэффициент K можно оценить в 10^5 бит. Тогда, зная количество нейронов в головном мозгу у того или иного животного, можно оценить сверху общий объём информации, который может храниться в его нейронной памяти. Например, для мозга человека получается число порядка 10^16 бит. Если предположить, что нейронная память других организмов обладает избыточностью примерно такого же порядка, то окончательно получим следующую таблицуинформационной ёмкости различных биологических объектов:
Таблица 1. Рост объемов памяти живых организмов в процессе эволюции
Взяв из приведённой таблицы 1 соответствующие точки (начиная с червей), и отметив их на том же логарифмическом графике зависимости информационной сложности организма от времени, мы можем вычислить период удвоения объёма информации в головном мозге, который оказывается равным примерно 20 млн. лет. Таким образом, темп роста сложности системы опять возрос более чем в три раза!
Отметим так же, что следующий (нейронный) уровень памяти не уничтожает предыдущего (генетического), а строится как бы над ним. Теперь, можно сравнить объём информации в мозгу человека с объёмом информации в мозгу, например, слона. Выясняется, что потенциальная информационная вместимость мозга слона превосходит мозг человека. Значит ли это, что слон «умнее» человека? На интуитивном уровне ответ и на этот раз, очевидно, отрицательный. Но почему?
За счёт чего человек умнее слона, имеющего мозг большего объёма? Что бы это понять, давайте вспомним о многочисленных, документально зафиксированных случаях воспитания ребёнка животными, например, волками. Такие маугли, будучи впоследствии возвращёнными в нормальное человеческое общество, так и остаются науровне умственного развития волка.
Таким образом, истоки силы человеческого интеллекта следует искать не только в особенностях биологического строения его мозга (хотя они, несомненно, так же очень важны!), но и в возможностях общения или коммуникации — то есть способом обмена информацией со своими сородичами. Человек, лишённый в раннем детстве возможностей такого общения, уже никогда не может догнать сверстников в умственном отношении.
Итак, человек отличается от других высших животных примерно тем же, чем инфузория туфелька отличается от бактерии – возможностью взаимного обмена большими объёмами информации. Только теперь речь идёт уже не о генетической, а об индивидуальной памяти организма. Это позволяет совершить очередной рывок в эволюционном развитии.
Возникновение речи и языка у наших предков явились принципиально важными событиями для их дальнейшей эволюции. Язык у наших предков появился примерно 100-150 тыс. лет тому назад. Таким образом, за примерно 5 млн. лет объём мозга наших предков утроился, что даёт период удвоения по закону Мура порядка 2 млн. лет.
Однако каждый человек, входящий в нашу общую цивилизацию, способенхранить в своей памяти лишь часть необходимыхзнаний, поскольку остальные знания хранят в своей памяти другие члены сообщества. Таким образом, можно рассматривать человечество как единый развивающийся организм с собственной памятью.
Для того, что бы оценить информационную ёмкость памяти человеческого сообщества, как единого организма, необходимо учесть её огромную избыточность. Профессиональные знания людей одинаковых профессий в значительной степени дублируют друг друга, поэтому для расчёта объёма общей памяти нужно учитывать лишь память, занятую специфическими знаниями о конкретной профессии всех членов общества, имеющих различные профессии. Другими словами,нужно знать, сколько различных профессий существовало на разных этапах развития нашей цивилизации.
От чего зависит количество профессий в человеческом обществе? По каким законам оно растёт? Представляется логичным предположение, что каждая вновь появляющаяся профессия связана с неким новым знанием, или новой технологией, которые появляются по мере развития общества.
Для работы с этими новыми технологиями в обществе и появляется нужда в новых профессиях. Например, ещё каких-нибудь 50-60 лет назад по вполне понятным причинам не существовало ещё ни профессии программиста, ни профессии космонавта, ни профессии мастера по ремонту видеомагнитофонов, ни многих других профессий. Таким образом, можно предположить, что количество новых профессий растёт пропорционально уровню научно-технического развития общества.
А с чем может быть связан уровень развития общества?В книге С. П. Капицы «Сколько людей жило, живет и будет жить на земле» показано, что скорость развития человеческой цивилизации прямо пропорциональна количеству её жителей. Именно ростом населения Земли объясняется постоянное ускорение технического прогресса. Таким образом,есть основания полагать, чточисло профессий пропорционально населению Земли.
Взяв данные по демографии из работыС. П. Капицы,можно построить таблицу зависимости во времени роста численности населения Землиичисла профессий (см.таблицу 2)
Таблица 2. Рост числа профессий и рост численности нашей цивилизации во времени
Если исходить из данных таблицы 2, то видно, что около 10 тыс. лет назад жизнь людей ужеусложнилась настолько, что количество ремёсел приблизилось к сотне. Около 2-3 тыс. лет до нашей эры появились первые государства.К моменту расцвета Римской Империи количество профессий, в соответствии с нашими оценками должно было приблизиться к тысяче. А что происходило в это время с темпами эволюции?
В каменном веке они, в очередной раз, ускорились примерно в 4 раза, составив период удвоения в 500 тыс. лет. Далее скорость роста продолжает стремительно увеличиваться. В период, предшествующий неолитической революции, количество информации, накопленной цивилизацией, удваивалось каждые 20 тыс. лет, во времена Римской Империи – каждую тысячу лет, к моменту изобретения Уаттом первой паровой машины (1765 г.) уже всего порядка сотни лет!
При приближении к современной эпохе темп удвоения профессий становится прямо-таки бешеным: 1900 год – 50 лет, 1980 г — 45 лет!
Попробуемоценить рост абсолютной величины памяти нашей общей цивилизация.Нужная всем элементам системы информация, как правило, многократно дублируется. Например, информация, как менять прокладки в водопроводном кране, которая содержится в голове сантехника Петрова, содержится в головах ещё тысяч других сантехников (да и в головах многих простых граждан других профессий тоже).
С другой стороны, как правило, каждый элемент кроме общесистемной, содержит и свою «личную» информацию, предназначеннуюдля индивидуального потребления. Например, у всех из нас в мозгу хранится довольно большой объём данных, который кроме нас самих, и, возможно, ограниченного круга наших знакомых, никому не интересен. Другими словами, эти данные не представляют информационной ценности для всей системы цивилизация, в целом.
Но как оценить ту долю информации, которая является «общественным достоянием»? Можно предложить такой (далеко не бесспорный) метод оценки. Предположим, что скорость усвоения человеком информации различного рода примерно постоянна. Тогда, долю информации, которая может быть использована «на общественные нужды», можно оценить как отношение времени,потраченного на обучение индивидуума в интересах всего общества, к полному времени обучения.
В настоящее время, государственная система образования берёт в свои руки обучение детей примерно с 6-7 летнего возраста, и заканчивает его примерно к 20-ти – 25-ти годам. Во время обучения, до половины времени бодрствования организма посвящается учёбе. Принимая во внимание, что средняя продолжительность периода, в течение которого человек активно впитывает новую информацию, ограничена, в среднем, примерно 30-ю годами, получим оценку доли «системной информации» в 25%.
Другими словами, например, информационная сложность системы «семья», состоящей из 4-х человек, примерно вдвое больше, чем сложность каждого из её членов в отдельности. Что касается многократного дублирования общесистемной информации, то его можно учесть в предположении, что не дублируется лишь системная информация людей, принадлежащих разным профессиям. Таким образом, например, для середины XX-го века мы получим оценку порядка информационной сложности нашей гуманоидной цивилизации в 10^12-10^13 бит.
Подведём краткий промежуточный итог. Отнюдь неслучайно население Земли растёт по закону гиперболического роста — т.е. растёт не только само население, но и постоянно возрастаетсама скорость роста населения, а интервал, необходимый для удвоения значения функции народонаселения, постоянно уменьшается. Скорость роста при гиперболическом законе возрастания зависит не от самого значения функции (как при экспоненциальном росте), а от его квадрата.
Если в качестве значения функции принять количество людей на Земле, то квадрату этой величины соответствует количество возможных связей между ними. Таким образом, складывается ощущение, что закон роста народонаселения носит информационный характер, и определяется глобальными тенденциями развития эволюционного процесса в общепланетарном масштабе. Этот факт неоднократно подчёркивает в своей книге и С. П. Капица.
Теперь, посмотрим на другие носители памяти, имеющиеся в распоряжении у человечества. Прежде всего следует указать письменность. Письменность — это нечто принципиально новое, по отношению к речи и языку.
Но свой язык естьу многих видов животных, включая некоторые виды насекомых. Человек же, переведя свой язык в символьную форму и научившись записывать ими информацию, превратил язык изсредства обмена информацией ещё и в средство для ее хранения — то есть, изобрел, своего рода, долговременную коллективную память.
Случилось это, судя по всему, около 5 тыс. лет назад или около того.Начиная с этого времени, у каждого грамотного индивида появилась возможность доступа к этому новому типу памяти, сохраняющему тысячелетний опыт предков и передающий его потомкам. Именно с этого момента стала возможной передача неискажённой информации от одного человека к тысячам других людей, которые могли быть далеко отделены отисточника информации в пространстве иво времени.
А с изобретением книгопечатанияпоявилась возможность быстро распространять вновь полученные знания среди специалистов. А так как скорость развития технологий сильно зависит от скорости обмена информацией, то изобретение книгопечатания можно назвать одним из наиболее выдающихся изобретений цивилизации. Недаром, вскоре после этого в Европе началась Промышленная Революция.
Одним из следствий этого ускорения явился быстрый рост процента грамотных людей вообще, а также массовое появлениеучёных и инженеров, начиная с XVII-го века. Объём записанной информации в системе цивилизации стал расти даже быстрее, чем росло народонаселение. Так, например, количество реферируемых научных журналов в середине 60-х годов ХХ-го века удваивалось примерно каждые 10 лет, в то время как население в то время удваивалось лишь примерно каждые 45 лет.
Таким образом,книги и журналы, как носители информации,развивались быстрее, чем росло население Земли. Таким образом, переход памяти на новый носитель ускоряет развитие системы примерно на порядок. Однако, по крайней мере, вплоть до середины XIX-го века, человеческий мозг оставался единственным устройством обработки информации, которую он «загружал» с внешнего печатного носителя, и, после окончания обработки,сохранял еёв виде напечатанного на бумаге текста, формул, чертежей и т.д.
А так как те знания, которые по тем или иным причинам могли представлять интерес для многих членов сообщества, были записаны и впоследствии напечатаны, то можно попытаться сделать альтернативную оценку объёма информации, накопленной человечеством, через объём написанных им книг. Это тем более важно, так как мы в процессе наших расчётов сделали довольно многоразных предположений и оценок, взятых «на глазок», поэтому было бы полезно независимым способом проверить полученную оценку количества информации, накопленной человечеством в докомпьютерную эпоху, в 10^12-10^13 бит.
Крупнейшей библиотекой в мире считается библиотека Конгресса США. Объём только текстовой информации, которую она содержит, оценивается в 7 Тбайт, или, иначе говоря, порядка 10^13 бит. Когда две оценки, полученные разными методами, из разных соображений дают близкие результаты, то это косвенно подтверждает их объективный характер.
Теперь можно вернутся к выводам С. П. Капицы об окончании действия закона гиперболического роста народонаселение и перехода системы к режиму стабилизации на постоянном уровне порядка10-15 млрд. человек. К чему это может привести? Предсказание С. П. Капицы довольно пессимистично – мы подошли к пределу ускорения роста, после чего рост скорости научно-технического прогресса должен стабилизироваться, так как все резервы для его ускорения, действовавшие ранее, оказываются исчерпанными.
Однако законы системного развития и закон Мура «предписывают» на ближайшие годы не замедление, а дальнейшее ускорение темповразвития. За счет чего возможносохранение прежних темпов технического прогресса инаращивание объемов информации, которой оперирует наша цивилизация?
Каждый раз, когдана протяжении долгой эволюции жизниоказывались исчерпанными прежниеспособы похранению и обработке растущих объемов информации, появлялся новый способ, который по своей эффективности значительно превосходилпрежний. Так же и теперь, при исчерпании возможностей по дальнейшему наращиванию объемовхранения и обработки информации за счёт роста народонаселения (которое выявилось в районе60-х годов)человечеством уже был изобретен компьютер, а вскоре Мур открыл свой знаменитый закон…
Если не учитывать ежегодный рост производства компьютеров в мире, их вычислительная мощность удваивается примерно на порядок быстрее, чем растёт объём информации, добываемой человечеством в последние десятилетия. Конечно, рост производительности процессоров и объёма памяти сам по себе ещё не гарантирует того, что они будут осмысленно использоваться для извлечения, хранения и обработки новой информации, но, по крайней мере, делают это возможным.
По подсчётам аналитиков компании Gartner Dataquest в настоящее время в мире используется примерно около полу-миллиарда персональных компьютеров. Конечно, большая часть информации, которую они хранят, либо дублируется, либо не представляет интереса для цивилизации с информационной точки зрения. Исходя из сложившейся практикиколичество действительно уникальной и ценной информации, содержащейся на неком усреднённом персональномкомпьютере, можно оценить в 1 Мбайт.
Тогда количество информации, содержащейся в настоящее время на всех персональных компьютерах в мире, можно грубо оценить в 4*10^15 бит. Величина того же порядка получается и другими независимыми методами оценки. В начале 80-х годов прошлого века, когда персональных компьютеров ещё практически не было, большая часть общественно-значимой информации цивилизации хранилась на бумажных носителях, и, как отмечено выше, имела размер порядка 10^13 бит.
Таким образом, рост её системной памяти за последние 20 лет составил примерно 2-3 порядка, что даёт период удвоения около двух-трёх лет. Это близко к оценке, следующей из закона Мура, что, опять же, косвенно подтверждает её справедливость. Если принять период удвоения числа научно-технических публикаций на начало 80-х годов в 10 лет, то имеем в наличии очередной скачок скорости роста объёма информации цивилизации в 3-5 раз.
Вообще говоря, если рассматривать сегодняшнюю цивилизацию как саморазвивающуюся информационную систему, то онадолжна включать в качестве обязательных элементов как компьютеры, так и все человечество в целом.
Развитие живых организмов на Земле, начиная от первых простейших бактерийи кончая современным этапом развития нашей человеческой цивилизации, шло тривиальным методом«проб и ошибок», или методом перебора. По мере ускорения развития перебор осуществлялся на всё более высоких уровнях управления, но сам принцип неизменно оставался одним и тем же. Это хорошо показано в книге В.Турчина «Феномен науки.
Кибернетический подход к эволюции», написанной ещё в 70-х годах XX-го века. Переход с одного уровня, на котором осуществлялся переборна более высокий, В.Турчин называет мета-системным переходом. Если говорить о современной науке, то перебор осуществляется путём отбора из множества гипотез, предлагающихся различными учёными, лишь тех, которые не противоречат экспериментальным данным и всему уже построенному до них зданию науки.
Перебор в технике проявляется в виде конкурентной борьбы между различными технологическими решениями и т.д. Однако, перебираются не все возможные варианты решений, а лишь те, которыес наибольшей вероятностью могут привести к успеху. Компьютеры в идущей в настоящее время «игре в цивилизацию»на много порядков превосходят людей при обсчете конкретныхрешений, но отсев из всего множества решений только тех, которые представляются перспективными, гораздо лучше пока получается у людей.
Таким образом, на данном этапе развития мы имеем своеобразную человеко-машинную цивилизацию, причём каждый из обоих её компонентов нуждается в другом для продолжения успешного развития. Однако, тенденция такова, что человек постепенно вытесняется из производственной сферы, передавая всё больше своих функцийк компьютерам.Согласно расчётам С. П. Капицы (или еще ранее Х.Фёрстера — прим.
С.Н.), координаты точки сингулярности, когда народонаселение планеты должно было бы обратиться в бесконечность (что не имеет смысла в реальности) соответствуют примерно 2025-2030-ому году. Это может означать, что человеческая цивилизация, как передний фронт развития общей информационной системы, близка к исчерпанию своих ресурсов развития и в масштабах системного времени очень скоро может быть заменена на что-то другое.
Скорость роста накопленной цивилизацией информации начинает зависеть уже не столько от общего количества людей, вовлечённых в эволюционный процесс, сколько от степени совершенства аппаратного и программного обеспечения компьютеров. Этот эффект приводит к тому, что для продолжения роста сложности системы уже больше нет необходимости в увеличении численности населения, а вполне достаточно аппаратного (в качествеколичественного параметра) и программного (как качественныйпараметр) обеспечения, которые обеспечивает созданная и создаваемая нами вычислительная техника.
Р.Курцевейлпришёл к выводу, что на достаточно больших промежутках времени закон Мураносит гиперболический характер — т.е. период времени, в течение которого вычислительная мощность удваивается, тоже постоянно сокращается. По его расчётамсоответствующая точка сингулярности, при которой вычислительная мощность становится равной бесконечности, приходится на 2050 год.
Естественно, что опять найдутся какие-то системные ограничения, которые этому помешают, но, тем не менее, во второй половине XXI-го века, или даже несколько раньше, скорость увеличения информационной сложности системы достигнет таких величин, что человечество попросту не будет успевать к ним адаптироваться. Другими словами, люди вообще перестанут понимать, что происходит и системное время спрессуется до такой степени, что оно будет идти как бы в другом измерении, по отношению к социально-биологическому существованию современного человека. Однако одновременно происходят процессы развития интерфейсов, объединяющих мозг человека с компьютером, которые все сильнее объединяют человекас компьютером, и которые, в свою очередь, оказываются соединены вединую компьютерную сеть.
А теперь время вспомнить, чем, в соответствии с законами синергетики, заканчивается любой процесс с обострением? Он заканчивается очень быстрым, в масштабах системного времени, разрушением всей структуры и скачкообразной ликвидацией неоднородности, до этого упорно сопротивлявшейся второму закону термодинамики и наращивающей свою сложность. Говоря по-простому, это конец эволюции системы, и её смерть.
Что этот закон может сулить нашей цивилизации? В общем-то, ничего особо оптимистического он ей не сулит в рамках современных знаний и представлений.
Развиваясь, и накапливая энергию, системаувеличивая вероятность того, что какое-то случайное событие приведёт к обрушению всего сложно устроенного здания. Вероятность этого, по мере приближения к точке сингулярности, только растёт. Не в этом ли и заключается разгадка парадокса, мучившегочеловечество– «Почему молчит Вселенная?».
Если жизнь, это вполне обыденное и рядовое явление во Вселенной, развивающееся повсюду, где для этого есть подходящие условия, то где те суперцивилизации, которые должны были уйти от нас в своём развитии на миллионы лет вперёд? Почему мы нигде не видим результатов их деятельности? Ведь если развитие нашей земной цивилизации продолжиться теми же темпами,то мы должны наводнить всю нашу Галактику следами своей жизнедеятельностиза какие-то несколько сотен тысяч лет!
Не потому ли их нет, что любой режим развития планетной жизни с обострением на определённом этапе неизбежно заканчивается «смертью» всей системы? Этот вывод может показаться чересчур пессимистичным, но, увы, именно таков, с моей точки зрения, достаточно вероятный прогноз будущего нашей цивилизации на ближайшие 50-100 лет. Сколько нам ещё осталось? А стоит ли об этом задумываться? Живём же мы, полностью осознавая, что, в конце концов, умрём.
Так и наша цивилизация, подчиняясь всеобщим законам природы, в конце концов, превратится в прах. Но, может быть, как и в случае с нашей индивидуальной смертью, не стоит слишком много думать о том, когда конкретно это случится…
Резюмируя, хотелось бы ещё раз подчеркнуть, что грубые числовые оценки показывают, что логика развития земных живых организмов и нашей цивилизации должна привести к появлениюИскусственного Интеллекта, который постепенно полностью заменит человека в качестве «переднего фронта эволюции». Видимо, ещё через некоторое время после этого, та система, которая в итоге появится как результат эволюционного развития нашей цивилизации, прекратит своё существование, дойдя до точки сингулярности.
График этой эволюции можнорассматривать как обобщение закона Мура на период времени, сравнимый со временем существования нашей Вселенной.Мы живём в уникальную эпоху, завершающую цикл эволюционного развития, продолжавшийся до этого миллиарды лет. Но в любом случае, когда бы ни наступила развязка, эволюция во Вселенной на этом не закончится. Возможно, что опять на планете Земля, и почти наверняка, что на других подходящих планетах, будут вновь и вновь зарождаться, взрослеть, и умирать цивилизации, продолжая игру под названием Жизнь и Смерть.
Новиков Сергей, июль 2011г
продолжение следует
