В 1994 году американский биолог Томас С. Рэй представил коллегам программу Tierra, позволившую симулировать процесс эволюции живых организмов. О том, как вели себя нули и единицы, которых заставили «размножаться» в компьютерном коде, и что это дало ученым, читайте в отрывке из книги Н. Кэтрин Хейлз «Как мы стали постлюдьми».
Фото: Руслан Шавалеев. Источник: Фонд V-A-C.
На четвертой конференции по искусственной жизни летом 1994 года биолог-эволюционист Томас С. Рэй выступил с двумя предложениями. Во-первых, он представил план по сохранению биоразнообразия в тропических лесах Коста-Рики; во-вторых, рассказал о своем намерении выложить в интернет Tierra — программу, порождающую формы искусственной жизни, чтобы на компьютерах по всему миру могли с ее помощью «выводиться» разные виды. Рэй считал эти предложения взаимодополняющими. Первое было нацелено на расширение биологического разнообразия белковых форм жизни; второе — на то же самое, но среди кремниевых форм жизни. Соединение двух этих проектов служит прекрасной иллюстрацией того, как реконструируется природа в исследованиях искусственной жизни, которые сами ученые называют ИЖ. «Задача той или иной программы ИЖ, — писал Рэй, — ввести естественную форму и процесс жизни в искусственный медиум». Это поразительное высказывание. В риторике Рэя компьютерный код, составляющий эти «существа», становится естественной формой «жизни»; и только медиум остается искусственным.
Как вообще в конце XX века можно утверждать, что компьютерные коды живые — и не просто живые, но и естественные? Прямо на этот вопрос ответить трудно, поскольку за ним скрываются посылки, которые в явном виде не формулируются. Более того, такие посылки работают не сами по себе, но в динамическом взаимодействии с другими формулами и идеями, получившими распространение в культуре. Поскольку это сложный вопрос, лучше подойти к нему косвенно, изучая не только научное содержание программ, но также и истории, которые рассказываются о них и ими. Я попробую показать, что эти истории составляют многоуровневую систему метафорических и материальных передач, благодаря которым получают новое определение «жизнь», «природа» и «человек».
Первый уровень повествования, которым я буду заниматься, — это сама программа Tierra и ее различные репрезентации, созданные Рэем и другими. В этих репрезентациях авторский замысел, антропоморфная интерпретация и действия самой программы переплетены друг с другом настолько тесно, что разделить их просто невозможно. В результате программа работает не только в компьютере, но и в воображении. Второй уровень повествования организован аргументами и риторическими стратегиями, используемыми учеными в сфере ИЖ, когда им нужно представить искусственную жизнь в качестве законной области исследований, составляющей часть теоретической биологии. Для этого требуется рассказать о состоянии теоретической биологии в целом и вкладе, который может сделать ИЖ. Как мы увидим, история второго уровня быстро выходит за границы чисто профессиональных аргументов, переходя к более общему повествованию о тех типах жизни, которые возникли или только возникают на Земле. Соответственно, третий уровень составлен повествованием о настоящем и будущем земной эволюции. Он образуется из спекуляций по поводу отношения людей к их кремниевым братьям — «существам», живущим внутри компьютера. На этом третьем уровне проявляется включение наблюдателя в конструкцию всех трех повествований. Для исследования того, как это сложное нарративное поле задается, развивается и пересекается с другими культурными повествованиями, обратимся для начала к первому уровню — программе Tierra.
Обычно вся сфера искусственной жизни делится на три фронта исследований. Клеточное обеспечение (wetware) — попытка создать искусственную биологическую жизнь посредством таких технологий, как выведение компонентов одноклеточных организмов в пробирке. Аппаратное обеспечение (hardware) — создание роботов и других телесных форм жизни. Программное обеспечение (software) — создание компьютерных программ, моделирующих эмерджентные или эволюционные процессы. Хотя у каждой из этих областей свои акценты и повестка, все они разделяют представление о том, что жизнь надо создавать «снизу вверх». Так, в программной области начинают с нескольких простых правил, а потом, используя структуры с высоким уровнем рекурсии, обеспечивают возможность спонтанного развития сложности. Эмерджентное развитие предполагает, что свойства или программы появляются самостоятельно, причем часто автор симуляции не может их предвидеть. К числу структур, ведущих к эмерджентному развитию, обычно относят сложные петли обратной связи, благодаря которым выходной сигнал системы несколько раз подается обратно на вход. В такой рекурсивной петле небольшие отклонения быстро нарастают, что приводит к сложным взаимодействиям и непредсказуемому развитию, которые связываются с эмерджентными качествами.
Даже если допустить возможность эмерджентного развития, программам, размножающимся внутри компьютера, до живых организмов еще очень далеко. Разрыв этот преодолевается повествованиями, которые помещают программы в эволюционные сценарии, традиционно ассоциируемые с живыми организмами. Подобные повествования переводят операции компьютерного кода в биологические аналоги, наделяющие программную логику смыслом. В результате повествования преобразуют двоичные операции, которые на физическом уровне сводятся к меняющимся электрическим полярностям, в насыщенную драму дарвиновской борьбы за выживание и воспроизводство. Чтобы понять, как такое преобразование действует на практике, рассмотрим описание программы Tierra. Оно составлено на основе опубликованных и неопубликованных статей Томаса Рэя, а также моих с ним бесед и его публичных лекций, посвященных этой теме.
Когда я была у Рэя в Институте Санта-Фе, он рассказал о происхождении программы. Медлительность естественной эволюции раздражала его, а потому он задался вопросом, можно ли ее ускорить, создав в компьютере искусственные эволюционирующие организмы. Одна из первых проблем, с которой он столкнулся, — как написать достаточно надежные программы, чтобы они могли мутировать, не вызывая системного сбоя. Для надежности он решил запустить внутри обычного компьютера «виртуальный компьютер» с помощью специальных программ. Если в обычном компьютере для обнаружения данных и выполнения команд используются адреса памяти, то в виртуальном применяется техника, которую Рэй называет «шаблонной адресацией». Шаблонная адресация, опирающаяся на топологическое соответствие оснований ДНК (основание находит подходящего партнера, перемещаясь в среде, пока не встретит другое основание, с поверхностью которого оно может соединиться по принципу ключа и замка), подыскивает одному сегменту кода другой на основе его обратной двоичной формы. Например, если инструкция заключается в двоичном коде 1001, виртуальный компьютер ищет в ближайшей памяти соответствующий сегмент с кодом 0110. Преимущество этой стратегии в том, что она создает контейнер с организмами, не позволяя им размножаться за пределами виртуального компьютера, поскольку шаблонная адресация может быть реализована только внутри него. Обычный компьютер, обнаружив строку 0110, прочитает ее скорее в качестве данных, а не инструкции для репликации.
Виды начинают варьироваться и эволюционируют благодаря мутации. Для введения мутации Рэй создал эквивалент космических лучей — после каждых 10 тысяч выполненных инструкций программа меняет полярность одного бита. Кроме того, ошибки в репликации происходят с частотой примерно одна на 1000–2500 скопированных инструкций, что позволяет ввести еще один источник мутации. Другие различия возникают из эффекта, который Рэй называет «неряшливым воспроизведением», аналогичным генетическому смешению, происходящему, когда бактерия поглощает фрагменты близлежащих мертвых организмов. Для контроля количества организмов Рэй стал использовать программу под названием «жнец». «Жнец» следит за популяцией и уничтожает самых старых существ, а также «дефективных», то есть допустивших больше всего ошибок при выполнении своих программ. Если то или иное существо находит способ более эффективной репликации, оно награждается тем, что опускается в списке жнеца, а потому «молодеет».
Виртуальный компьютер начинает эволюционный процесс, резервируя блок памяти, который Рэй называет «супом» — по аналогии с первичным бульоном, в котором зародилась жизнь на Земле. В этот суп выпускаются самореплицирующиеся программы, обычно начиная с 80-байтного существа, называемого «предком». У предка три сегмента. Первый подсчитывает инструкции, чтобы понять, какая длина у предка (эта процедура позволяет менять длину, не запуская процесса репродукции); второй резервирует соответствующее пространство в ближайшей памяти, создавая защитную мембрану вокруг него; наконец, третий копирует код предка в зарезервированное пространство, завершая процесс воспроизводства и создавая из «материнской клетки» «дочернюю». Чтобы понять, как мутация приводит к появлению новых видов, предположим, что инвертирование бита происходит в последней строке первого сегмента при смене 1100 на 1110. В обычном случае программа нашла бы второй сегмент, начинающийся с кода 0011. Но теперь программа ищет сегмент со строкой 0001. Поэтому она переходит не к собственному второму сегменту, а к другой строке кода в ближайшей памяти. Многие мутации нежизнеспособны и не ведут к воспроизводству. Но иногда программа находит сегмент, начинающийся с 0001 и позволяющий ей воспроизвестись. Тогда создается новый вид, поскольку этот организм начинает сам производить потомство.
Когда Рэй однажды оставил программу работать всю ночь, он думал, что ему повезет, если он получит 1- или 2-байтную вариацию от 80-байтного предка. Проверив результаты на следующее утро, он обнаружил, что развилась целая экология, включая один 22-байтный организм. Среди мутантов оказались и паразиты, утратившие собственные инструкции копирования, но развившие способность проникать в организм хозяина и эксплуатировать его процедуру копирования. Один 45-байтный паразит сформировал продуктивные отношения с предком; поведение других оказалось деструктивным — они выдавливали предка своим потомством. При следующих прогонах программы начали развиваться сверхпаразиты, которые выработали способы конкурировать за машинное время и память. Машинное время обычно раздается поровну всем организмам специальным «нарезчиком», определяющим, когда организм может выполнить свою программу. Сверхпаразиты ждут, когда в них проникнут паразиты. Затем, когда паразит пытается воспроизвестись, используя процедуру кодирования сверхпаразита, последний направляет программу на собственный третий сегмент, а не возвращает ее концевому сегменту паразита. Так код сверхпаразита копируется за время, выделенное паразиту. Соответственно, сверхпаразит значительно увеличивает доступное ему для воспроизводства время, присваивая время паразита.
Итак, это первый уровень повествования о программе. С небольшими вариациями оно встречается в статьях и лекциях Рэя. Также именно оно излагается в созданном в Институте Санта-Фе видеофильме «Простые правила… сложное поведение» — Рэй снял его вместе с художником-графиком, чтобы сделать визуальную репрезентацию программы Tierra, сопровождаемую его голосом. Если задаться вопросом, как именно составлено это повествование, можно увидеть, что высказывания о действии программы и интерпретации ее смысла постоянно взаимодействуют друг с другом. Обратите внимание на аналогии, неявно заложенные в такие термины, как «материнская клетка», «дочерняя клетка», «предок», «паразит» и «сверхпаразит». Такие термины нужны не только чтобы провести параллели с живыми организмами; они показывают намерение Рэя создать подходящую среду для динамического эмерджентного развития эволюционных процессов. В этом отношении риторика Рэя существенно отличается от риторики Ричарда Докинза в книге «Эгоистический ген», которая в значительной степени определяется антропоморфными конструкциями. Докинз приписывает генам человеческую способность действовать и преследовать цели, чем создается повествование о борьбе за продолжение рода, напоминающей человеческую. Он нагружает гены стратегиями, эмоциями и целями, которые в собственном смысле относятся только к людям. Рэй же работает с искусственными системами, спроектированными людьми именно так, чтобы «существа» могли проявлять эти качества. Это первая причина, по которой в повествовании первого уровня объяснение неразрывно связано с интерпретацией. Биоморфные названия и интерпретации, используемые Рэем, работают в качестве не столько дополнительной проекции, сколько объяснения намерения, с которого все начиналось. Аналогия — не нечто случайное или появляющееся на втором шаге, это основа проектирования программы как артефакта.
Хотя аналогия и важна, это еще не все. Убедительность повествования проистекает не только из аналогий, скрывающихся в названиях, но также из образов. В риторическом анализе «образ» может означать как реальное изображение, так и словесную формулу, создающую ментальный образ. Образ как визуализация или визуально насыщенный язык выступает мощным коммуникативным инструментом, поскольку опирается на высокую плотность передаваемой информации. Визуализация и визуально насыщенный язык в равной мере используются в видеоленте, созданной Институтом Санта-Фе для рекламы своей деятельности. С началом рассказа о программе Tierra камера пролетает над сценой, представляющей внутренности компьютера. В этом стилизованном ландшафте выделяется отдельный блок центрального процессора, более мелкие прямоугольники изображают другие интегральные схемы. Затем камера надвигается на центральный процессор, где мы можем увидеть решетку, на которой появляются воспроизводящиеся «существа». Они представлены в виде жестких многогранников, связанных так, чтобы образовались три секции — три сегмента кода. Пасторальный ландшафт, в котором визуализируются «существа», вызывает трансформацию, характерную для новых информационных технологий. Материальный предмет (компьютер) преобразован в выполняемые им функции (программы), которые, в свою очередь, представлены в визуальном коде, знакомом зрителю (тела «существ»). Эту траекторию схематически можно представить следующим образом: материальное основание → функциональность → код репрезентации. Подобное преобразование применяется чрезвычайно часто как в популярных произведениях, так и в научных приложениях. Например, оно использовалось Уильямом Гибсоном в его «Нейроманте», где массивы данных глобальной информационной сети представлены в виде жестких многогранников в трехмерном пространстве, в котором превращенный в точку зрения (или pov) герой может перемещаться, как будто паря в воздухе. Практически так же эта схема работает и в указанном видеофильме: мы становимся бесплотной точкой зрения, пролетающей над жизненным миром «существ». И если ландшафт центрального процессора соответствует внутренней архитектуре компьютера, то жизненный мир «существ» — нет. Гладкий переход от одного к другому маскирует различие между материальным пространством внутри компьютера и воображаемым пространством, состоящим из адресов в памяти и электрических полярностей на компьютерном диске.
Для изучения того, как образы работают, кодируя в себе определенные посылки, рассмотрим тела «существ», напоминающие стилизованных муравьев. В программе «существа» обладают телом лишь в метафорическом смысле, что признает и Рэй, называя их информационными телами. Такие тела не являются фенотипическими экспрессиями информационных кодов. Скорее, «существа» сводятся к своим кодам. Генотип и фенотип у них — одно и то же; организм — это код, а код — организм. Представляя их в виде фенотипов, то есть наделяя трехмерными телами и называя «предками», «паразитами» и т. п., Рэй маскирует различие между поведением, которое может быть только у организма, и выполнением кода. В результате в повествование привносятся наши представления о поведении как о действии целеустремленного агента.
Дополнительное кодирование выполняется в самом сюжете. В повествовании рассказывается определенная история, которой нужны хронология, намерение и причинно-следственные связи. В Tierra повествование складывается как история борьбы «существ» за выживание и воспроизводство. Это не просто аналогия или образ, но целая драма, которую, будь она представлена в другом медиуме, можно было бы назвать эпосом. Как и в эпосе, в ней изображается жизнь в большом масштабе — восхождение и падение рас, часть которых обречена, тогда как другие добиваются превосходства. Также в ней обозначаются стратегии, изобретаемые в борьбе за главный приз — продолжение рода. Эпический характер повествования еще более заметен в планах Рэя по развитию глобальной экологии для Tierra. Его предложение по созданию цифрового «заповедника биоразнообразия» состоит в распространении программы Tierra в интернете, чтобы она работала в фоновом режиме на компьютерах по всему миру. В каждом устройстве будет своя микроэкология. Поскольку фоновые программы исполняются, когда запросы к ресурсам минимальны, они обычно работают ночью, пока большинство пользователей спит. Люди активны, когда «существа» спят, и наоборот — «существа» эволюционируют, пока спим мы. С точки зрения внешнего наблюдателя, деятельность программ Tierra будет казаться волной, движущейся по всему миру с наступлением ночи. Связав суточным ритмом эволюцию «существ» с человеческим миром, это предложение выходит на более обширное повествование, в котором их история накладывается на нашу и наоборот.
Подобное наложение осуществляется и в видео. Рассказ будто следует сценарию из Книги Бытия, поскольку первая вспышка молнии над ландшафтом изображает жизненную силу, даруемую «существам», которые, подобно людям, исполняют библейский завет «плодитесь и размножайтесь». Когда на сцене появляется череп, представляющий программу-жнеца, становится ясно, что такая пастораль продлится недолго. Идиллия разрушается конкуренцией видов, стратегиями подрыва и кооптации, а также эксплуатацией одной группы другой — то есть различными проявлениями дикого капитализма. Чтобы оценить успешность этого повествования, стоит помнить, что на самом деле результат работы Tierra выглядит как ряд гистограмм, показывающих количество программ заданной длины в байтах в зависимости от времени. Стратегии возникают только тогда, когда интерпретаторы-люди исследуют бинарные коды, из которых состоят «существа», чтобы понять, как они изменились и как работают.
Лучше всего это известно, разумеется, Рэю и другим ученым, занятым в этой области. Указанное видео — просто художественная визуализация, не имеющая научного статуса. Кроме того, оно предназначено широкой аудитории, не обязательно ученой. Этот факт сам по себе интересен, поскольку лента выглядит откровенной рекламой Института Санта-Фе.
Томас С. Рэй в 1999 году. Источник: персональный сайт ученого.
В ней рассказывается о том, сколько усилий исследователи прилагают, чтобы утвердить искусственную жизнь в качестве обоснованной, важной и перспективной области научных исследований. Причем такие попытки связаны с визуальными и вербальными преобразованиями, о которых мы говорили выше. В той мере, в какой «существа» наделяются биологической формой, их репрезентация подкрепляет сильный тезис, согласно которому они действительно живые — со всеми вытекающими выводами. Подобные преобразования заметны не только в видеофильме, хотя там они особенно очевидны. Они также используются в статьях и комментариях. Эти приемы крайне важны для «сильного тезиса», утверждающего, что компьютерные коды не просто симулируют жизнь, но и сами живы. Некоторые исследователи в Институте Санта-Фе признают связь между этим тезисом и историями, рассказываемыми об этих «организмах». Один из респондентов, когда его спросили о сильном тезисе, подчеркнул: «Все в глазах смотрящего. Это не система, а наблюдатель».
Разумеется, описание роли наблюдателя было ключевым вопросом кибернетики второй волны. Что же происходит, когда наблюдателя начинают принимать в расчет в исследованиях искусственной жизни? Чтобы проследить сложную сеть связей между операциями программы, их описанием наблюдателями и контекстами, в которые такие описания погружены, нужно перейти на следующий нарративный уровень — туда, где используются аргументы о вкладе исследований в области искусственной жизни в научное знание.
Перевод с английского Дмитрия Кралечкина. Публикуется по изданию: Н. Кэтрин Хейлз. Как мы стали постлюдьми. Виртуальные тела в кибернетике, литературе и информатике. Москва: V−A−C Press, 2025.
