Выступление И.П.Меркулова на Совете

Результаты исследований в области математического моделирования адаптивного поведения искусственных интеллектуальных устройств (аниматов) представляют огромный интерес не только для математиков, но и для когнитивной науки, т.е. для комплекса дисциплин, изучающих человеческое познание и высшие когнитивные функции, включая, естественно, и эпистемологию, а также для философии искусственного интеллекта. Эти исследования убедительно показывают, что когнитивная эволюция (или эволюция когнитивных способностей) может происходить путем генерации в сетях нейрокомпьютеров более высокоуровневых метапрограмм, управляющих работой когнитивных программ более низкого уровня. Эти метапрограммы обеспечивают более адаптивное поведение аниматов и повышают их шансы на «выживание». По понятным причинам выявленные исследователями сугубо информационные процессы самопорождения в искусственных нейронных сетях все более высокоуровневых когнитивных программ не могут дать ответа на вопрос о механизма их генетического закрепления в геноме популяций живых организмов, обладающих нервной системой. Но их открытие, безусловно, наводит на мысль о существовании таких механизмов, так как в противном случае «системные ресурсы» для когнитивной эволюции оказались бы крайне ограниченными.

Еще полвека назад многие исследователи полагали, что в силу адаптивной пластичности нервной системы организмов, обладающих способностью к обучению, они как бы «ускользают» от действия естественного отбора по когнитивным функциям на свой индивидуальный фенотип. Предполагалось, что для выполнения мозгом когнитивных функций участие генов, генетическая информация вообще не нужна. Мозг может использует лишь то, что было заложено в его развитии. Он в ходе своего эмбрионального роста может реализовывать лишь те управляющие когнитивные программы и метапрограммы, которые были изначально «инсталлированы» биологией, и не способен к их обновлению, влияющему на когнитивное развитие, а уж тем более к когнитивной эволюции.

Вплоть до последних десятилетий нейробиологи действительно не имели никаких прямых экспериментальных данных, свидетельствующих о наличии молекулярных связей между выполнением мозгом своих когнитивных функций и эволюцией. Правда, в пользу таких связей имелись весьма веские общетеоретические соображения, поскольку предположение о том, что работа центральной нервной системы человека абсолютно не контролируется генетически, многим биологам казалось неправдоподобным. К тому же, исследуя когнитивные аномалии, генетики обнаружили убедительные примеры того, как хромосомные аберрации (т.е. численные и структурные нарушения X - и Y –хромосом) негативно влияют на работу когнитивной системы человека. (Примером может служить синдром Тернера, связанный с серьезными нарушениями когнитивных функций людей).

Только сравнительно недавно благодаря изобретению новых методов, позволяющих определить участие тех или иных конкретных генов в формировании различных органов и нервных тканей и их функционировании, были получены многочисленные экспериментальные данные, которые довольно убедительно свидетельствуют о том, что в течении 500 млн. лет эволюция организмов, обладающих нервной системой (включая человека), шла преимущественно по пути совершенствования нейроструктур мозга, их когнитивной системы. Оказалось, что у млекопитающихся (включая человека) 70-80% генов из генома необходимы для того, чтобы «сконструировать» мозг, а также обеспечить дальнейшее развитие и функционирование взрослого мозга. А это говорит о том, что в ходе биологической эволюции естественный отбор шел в основной по когнитивным функциям, поскольку соответствующие селективные преимущества в относительно большей мере способствовали адаптации и выживанию организмов. К тому же в результате соответствующих исследований молекулярных нейробиологов было экспериментально обнаружено, что обмен электрических сигналов, электрическая активность в мозге протекает не только на поверхности нервных клеток (синапсов), но и уходит вглубь клеток. Эта активность включает молекулярные каскады передачи электрических сигналов от поверхности нейронов в цитоплазму и ядро, где локализованы хромосомы и гены. Таким образом, появились экспериментальные основания предполагать, что гены принимают непосредственное участие в процессах переработки мозгом когнитивной информации, в выполнении мозгом когнитивных функций, в том числе в работе мышления, в механизмах обучения, запоминания и т. д.

Как оказалось, наш мозг обеспечивает когнитивное развитие индивидов на протяжении их жизни при участии генов. Он реагирует на повторяющиеся когнитивные ситуации и проблемы, имеющие важное значение для выживания, создает и запускает для их решения новые когнитивные программы. Он, вероятно, подключает для этого работу специальных структурных генов (генов развития), которые принимали участие в его формировании и развитии. Благодаря мутациям этих генов и действию отбора по когнитивным функциям происходит наращивание материальных системных ресурсов мозга и генетическое закрепление достижений когнитивной эволюции в геноме популяций.

Таким образом, математическое моделирование когнитивной эволюции искусственных интеллектуальных устройств имеет огромную эвристическую ценность для развития теоретических представлений о работе нашей когнитивной системы, наших когнитивных способностей в когнитивной науке. Благодаря совершенствованию моделей переработки информации стало возможным формирование новых дисциплин, объединяющих вычислительные подходы и молекулярно-генетические исследования, – например, вычислительной (компьютерной) нейробиологии. И, наконец, следует подчеркнуть вклад эти моделей в формирование новых философских представлений продолжающейся когнитивной эволюции человеческих популяций при участии генов, сам факт которой теперь уже не вызывает каких-либо сомнений.