В архитектуре есть масса всего, чего не понять без специальной подготовки.
Фрэнк Гери Допустим, вы, как полагают ваши мама с папой, подающий надежды молодой ученый. Родители дарят вам на Рождество старый будильник и говорят: «Раз ты такой умник, разбери-ка его и собери снова, а потом объясни нам, как он работает». Не вопрос. Всего-то деталей в конструкции – колесики, шестеренки да пружинки, они движутся все вместе, выполняют определенную задачу, какую – нам известно. Вот если бы вы не знали, каково его назначение, а просто держали в руках детали, вам было бы намного труднее.
Тем из нас, кто занимается исследованиями мозга, труднее всего понять, как 89 миллиардов нейронов соединяются друг с другом, давая людям право гордиться своими когнитивными способностями. Мозг рассекают, окрашивают, протыкают, картируют и прослушивают. Аккуратно собраны самые обширные данные, тщательно обследовано множество пациентов с различными повреждениями мозга, изучены особенности психики людей с выдающимися способностями – и все ради того, чтобы проникнуть в интригующие тайны скрытой магии. Раз в году 26 000 специалистов собираются на конгресс Общества нейронаук, чтобы обменяться знаниями и своими соображениями о работе мозга, но единая схема, охватывающая всю эту информацию, до сих пор так и не выработана. Почему решение все время ускользает от нас? Что упускают из виду ученые? В середине XX века биолог-теоретик Роберт Розен предложил своей дочери подумать над возможной дилеммой: «В человеческом организме примерно за два месяца все полностью меняется в результате метаболизма, репликации и восстановления. Но при этом ты остаешься сама собой, твоя память, личность – все при тебе… Если наука чересчур увлечется частицами, в погоне за ними по всему организму можно проскочить мимо самого организма»[1].
Розен хотел сказать, что организация живой системы не должна зависеть от материальных частиц, из которых она состоит. Действительно: структурные компоненты и функция мозга – это лишь часть истории. Чтобы связать структуру и функции системы, необходим еще и третий фактор, о котором часто забывают. Упускается из виду организация частей, влияние любых их взаимодействий и связь со временем и окружающей средой. Николас Рашевский, математик и физик-теоретик, профессор Чикагского университета и учитель Розена, назвал это реляционной биологией. В электронной инженерии и системной биологии эти идеи были усвоены, а вот в молекулярной биологии и нейробиологии о них знают мало (или совсем ничего), даже спустя пятьдесят лет после предостережения Розена.
Я сам впервые узнал об альтернативном подходе к изучению организации мозга от Джона Дойла, профессора Калтеха, специалиста по системам управления и динамическим системам, био- и электронной инженерии. Первый урок от доктора Дойла: изучение деталей помогает лишь до известного предела. В школе есть помещения для чтения и приема пищи, для мытья рук и хранения вещей. В жилом доме они тоже есть. Однако школа и дом – совсем не одно и то же, они имеют разное назначение и пропускают через себя совершенно разное число людей. Их главное различие заключается в организации компонентов, в их структуре. Майкл Полани, английский ученый-энциклопедист венгерского происхождения, писал, что «работа всей машины подчиняется двум отдельным законам. Принцип конструкции механизма – это закон высшего порядка, и ему подчиняется принцип более низкого порядка – физико-химические основы устройства механизма»[2]. Каким-то образом конструкция машины накладывает ограничения на природу, чтобы заставить ее выполнять конкретную задачу. Например, ваша кофемашина сделана из специально сконструированных и точно пригнанных друг к другу деталей, благодаря чему может сварить вам чашку кофе. Как говорит Полани, это наложение граничных условий на законы физики и химии. Он объясняет, что организмы, как и машины, обладают такими же свойствами: «Показано, что работа организма, как и машины, подчиняется двум различным принципам – его строение служит граничным условием для управления физико-химическими процессами, на основании которых орган выполняет свои функции. Следовательно, такую систему можно называть системой с двойным управлением»[3]. Принцип устройства организма, о котором говорит Полани, – это его строение, или архитектура, и это дает нам ключ к пониманию работы комплекса психика/мозг. Нам важно это знать.
Архитектура сложной системы
Дойл лучше всех может объяснить, почему такие сложные, состоящие из множества взаимодействующих частей системы – как, например, «Боинг-777» и ваш мозг – успешно выполняют свои задачи, причем быстро и безопасно, а не ломаются, не взрываются и не тормозят. Неудивительно, что слово «сложность», как и «сознание», не получило объективного определения. Мы для наших целей можем выделить три составляющие сложной системы. Система считается сложной, если в ней много (а) компонентов, (b) межкомпонентных связей и взаимодействий, или же компоненты, а также их взаимодействия и связи разнообразны, и (с) если результирующее поведение может быть различным и не всегда предсказуемо. Сконструированные системы уже почти приблизились к биологическим по уровню сложности[4]. Так, «Боинг-777», по оценкам Дойла, содержит 150 000 различных модулей, входящих в подсистемы и связанных в сложные сети и системы управления, в том числе примерно 1000 компьютеров, которые ведут самолет. При всех очевидных различиях компонентов высокотехнологичных моделей и высокоразвитых биологических систем в их организационной структуре много общего[5].
