Шрифт:
* * *
ВИРУСЫ И ПРИОНЫ
Вирусы это биологические системы, сами по себе не способные к размножению, поэтому большинство биологов не считает их живыми организмами, однако консенсус по этому вопросу до сих пор не достигнут. Существует множество видов вирусов, но все они обладают общим свойством — в них присутствует генетический материал, который вирусы передают хозяевам при заражении. В результате появляются новые копии вируса, разумеется, несущие в себе этот генетический материал. Копии вируса распространяются по организму хозяина и поражают новые и новые клетки.
Прионы, в свою очередь, еще более просты и не имеют генетического материала, однако способны передаваться от одного организма к другому. Механизм передачи прионов до сих пор неясен, но сегодня они представляют большой научный интерес, поскольку вызывают серьезные заболевания, например губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота (коровье бешенство).
Прионы — это естественные белки с аномальной структурой. Вступая в контакт с другим белком в организме, прион вызывает изменения в его структуре. В результате затронутый белок перестает функционировать, а его аномальная структура передается другим белкам. Является ли прион живым организмом? По мнению биологов, нет.
Схема строения вируса.
* * *
«ЖИВЫЕ» ВЫЧИСЛЕНИЯ
В этой главе рассказывается об искусственных системах, имитирующих поведение живых организмов, а также о вычислительных системах, построенных на основе живых организмов.
Процессоры современных компьютеров состоят из сотен миллионов транзисторов, в которых все вычислительные операции выполняются с помощью электрических сигналов. Транзисторы — безжизненные объекты, изготовленные из неорганических элементов, например кремния.
Но можно ли заменить транзисторы живыми организмами, состоящими из клеток? В последнее время биологам и физикам удалось решить эту задачу и заставить живые клетки выполнять математические действия, подобно транзисторам. Следовательно, в будущем ученые смогут создать системы искусственной жизни на основе биологических вычислений. Станут ли компьютеры будущего живыми существами, которые будут питаться обычной едой, а не электричеством?
Чтобы упростить определение понятия «жизнь», некоторые эксперты предложили более общее понятие сложной адаптивной системы. Сложная адаптивная система — это агент или совокупность агентов, действующих совместно, при этом достаточно разумных, чтобы адаптироваться к окружающей среде, когда поведение других систем меняется. Под определение сложной адаптивной системы подпадает более широкий спектр живых систем, чем те, что приходят нам в голову, когда мы слышим термин «живой организм». К сложным адаптивным системам относятся иммунная система человека, торговая корпорация или целая экосистема. Пример с корпорацией достаточно любопытен, поскольку вряд ли ее можно считать «живой». Однако если тщательно подумать, то станет очевидно: корпорация рождается, растет, может оставить потомство и умереть. В большинстве европейских стран корпорации имеют почти такие же права и обязанности, как и обычные люди, да и названия у них схожи: если людей называют физическими лицами, то корпорации — юридическими лицами.
Ученые сходятся на том, что сложную адаптивную систему определяют семь характеристик: четыре свойства и три механизма. Сочетание этих основных характеристик порождает новые свойства и механизмы. Определение сложной адаптивной системы носит несколько более общий характер, чем определение самого понятия «жизнь» с точки зрения биологии: мы никогда не назвали бы финансовую компанию или город живыми. Поэтому неоднозначный термин «искусственная жизнь», определить который совсем не просто, обычно используется разве что в сенсационных заголовках и в рассуждениях дилетантов.
* * *
SIMCITY И СЛОЖНЫЕ АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ
Города — прекрасные примеры сложных адаптивных систем. Компьютерная игра SimCity, позволяющая строить города и симулировать их жизнь, — прекрасная возможность познакомиться со сложными адаптивными системами: сама игра наполняет города жителями, генерирует социальную и рыночную активность и ставит игрока перед сложными ситуациями, требующими решения (разрушение коммуникаций или стихийные бедствия).
Еще одна компьютерная игра, дающая возможность познакомиться со сложными адаптивными системами, — Civilization, ее цель — создать целую конкурентоспособную цивилизацию с городами, путями сообщения, оборонительными сооружениями, заключить торговые договоры с соседями, определить социальную и научную политику.
Город, построенный в игре SimCity.
Первое свойство: агрегирование
Агрегирование — это объединение простых сущностей, в результате которого образуется система, более сложная, чем сумма ее составных частей. Представьте себе муравейник и муравьев — адаптируемость всей колонии к изменениям среды намного выше, чем адаптируемость отдельного муравья. Простые сущности, образующие систему, называются агентами.
Агрегирование является рекурсивным процессом: агент, возникший в результате агрегирования других, более простых агентов, может объединиться с другими агентами того же или другого вида и образовать агрегированный агент второго уровня.
К примеру, результатом агрегирования конечной продукции, потребленной обществом, капиталовложений и государственных расходов будет валовый внутренний продукт страны.
Следует отметить, что коммуникация между элементами одной категории или между элементами, образующими объект более высокого уровня, не является частью агрегирования, однако без нее адаптация к среде невозможна.
Первый механизм: присвоение меток
Присвоение меток — механизм, активно упрощающий агрегирование агентов. Присвоение меток не только упрощает идентификацию агентов, но и помогает разрушить симметрию, часто возникающую при агрегировании в сложных системах. К примеру, если мы начнем вращать белый бильярдный шар в одном направлении и на его поверхности будут отсутствовать какие-либо метки, то наблюдатель едва ли сможет увидеть, что шар вращается, и тем более не сможет определить скорость вращения.