Александр Болонкин
Принцип возрастания хаоса во Вселенной
В связи с развитием теплотехники ученые в прошлом веке пришли к простому, но удивительному закону, потрясшему человечество. Это закон (иногда его называют принцип) возрастания энтропии (хаоса) во Вселенной. Этот закон не опровергнут до сих пор, все попытки его обойти, хитроумные опровержения, неизменно рассыпались при тщательном научном рассмотрении.
Говоря проще, этот закон утверждает, что любая сложная структура может только упрощаться, т.е. разрушаться.
Другими словами, это значит, что энергия в материальном мире может только рассеиваться, но не может сама собой концентрироваться.
По отношению к термодинамическим системам этот закон был уточнен ученым Л.Больцманом. Иногда его еще называют математической формулировкой второго закона термодинамики. Популярно его можно пояснить следующим образом. Пусть в замкнутом объеме мы имеем газ в равновесном состоянии без теплообмена с окружающей средой (т.е. стенки жесткого сосуда имеют туже температуру, что и газ). Тогда никакими ухищрениями невозможно разделить этот газ на горячий и холодный.
Скептики тут же возразили. Газ, как известно, состоит из молекул, имеющих разные скорости движения. Скорость молекул и есть однозначная функция их температуры. Если мы перегородим этот сосуд, сделаем в стенке маленькое отверстие с заслонкой, поставим там наблюдателя, который молекулы с большой скоростью будет пропускать в одну сторону, а с маленькой скоростью в другую, то мы и разделим газ на горячий и холодный. Это рассуждение получило в науке название «Демон Максвелла» и в свое время вызвало бурные дискуссии его сторонников и противников. Но оно так и осталось только досужим теоретическим вывертом. Ибо молекула есть, как известно, мельчайшая частица вещества и соорудить отверстие размером с молекулу, затем заслонку, а тем более разумного наблюдателя такого размера, просто невозможно.
Из закона возрастания энтропии (второго закона термодинамики), в частности, следует, что тепловая энергия может переходить только от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, но никак не наоборот. Отсюда вытекает очевидное следствие, что рано или поздно наступит так называемая «Тепловая смерть Вселенной», т.е. температура всех её частей выровняется, все процессы (включая жизнь) прекратятся и Вселенная застынет в мертвом вечном равновесии.
Однако этот закон справедлив только для изолированной однородной системы, т.е. системы без притока или оттока энергии, имеющей однотипную структуру. Земля, к счастью, как и многие другие планеты, относится к так называемым открытым системам. Она непрерывно получает мощный поток лучистой энергии от Солнца и избыток этой энергии также непрерывно излучает обратно в космическое пространство. Причем разные части Земли получают и отдают энергию неодинаково. Энтропия этих частей разная, между ними происходит обмен энергией, переход её из одной формы в другую. Вот почему мы наблюдаем течение рек, дожди, ветры, грозы, бури, землетрясения и другие природные явления.
Закон возрастания сложности систем
Для удобства дальнейших рассуждений мы введем понятие в некотором смысле обратное энтропии, а именно – степень сложности системы.
Природа поднесла нам удивительное «нарушение» закона возрастания (точнее неубывания) энтропии. Слово «нарушение» взято в кавычки потому, что это «нарушение» мы видим только в открытых неравновесных системах. Это способность к воспроизводству, размножению, неограниченному тиражированию систем повышенной сложности. Системы, обладающие этим свойством, становятся устойчивыми, жизнеспособными, заполняют все доступное им пространство и существуют до тех пор, пока резко не изменятся породившие их внешние условия. Никакого нарушения закона возрастания энтропии здесь нет, ибо понижение энтропии (упорядочивание) в одной системе, сопровождается повышением энтропии (хаоса) в другой, связанной с первой.
На базе одних упорядоченных систем могут возникнуть другие более сложные системы второго уровня, повышающие степень своей сложности за счет понижения сложности (разрушения, повышения энтропии) систем более низкого уровня, либо поглощения энергии.
На их основе могут возникать системы третьего, четверного, пятого и т.д. уровней со все более и более усложняющейся структурой. Какие-то более низкие уровни могут при этом гибнуть, исчезать. Но это уже неважно, ибо они выполнили свою историческую роль – породили более высокий уровень.
Однако обязательным условием существования любого уровня сложности является его способность к воспроизводству, к беспрерывному тиражированию самих себя, ограниченному только внешними ограничениями и физическими границами.
Я утверждаю, что это есть основной, главный закон, смысл существования природы. Этот утверждение можно сформулировать в следующем виде:
Закон возрастания сложности самокопирующихся систем при постоянных внешних условиях.
Под постоянством внешних условий понимается изменение внешних условий более медленное, чем скорость приспособляемости к ним самокопирующихся систем. Обычная периодическая смена дня и ночи, времен года, влажного и засушливого сезонов относятся к постоянным внешним условиям, ибо они повторяются тысячи, миллионы лет и системы успевают к ним приспособиться.
Этот закон полностью подтверждает история возникновения жизни на Земле.
По закону вероятности в доисторические времена. как только появилась благоприятная возможность. стали возникать органические молекулы. Те из них, которые обладали способностью к тиражированию самых себя, заполнили пространство. На их основе возникли микроорганизмы, способные синтезировать органические и неорганические вещества и неограниченно размножаться. На базе их появился растительный мир. Употребляя в пищу растения, появились многообразные травоядные животные, а поедая последних, возник класс хищников. Венцом этой пирамиды стал человек, сумевший по своему уму резко оторваться даже от своих ближайших предков – обезьян, и использовать для своего развития и роста не только все предыдущие уровни, но и нулевой уровень – неживую природу.
Рождение электронной эры
Именно ум, способность к абстрактному мышлению, к созданию механических приспособлений, резко увеличивающих производительность труда, позволяют нам утверждать, что человечество есть следующий уровень развития биологического животного мира. Но в стремительном прогрессе последнего столетия (авиация, космос, освоение ядерной энергии) как-то незаметно прошел тот факт, что в недрах того же человечества зародился новый более высокий уровень сложных систем, если хотите цивилизации, основанный не на биологической основе, а на несравненно более высоком электронном принципе. Я имею в виду создание в конце 40-х годов 20-го столетия первой электронно – счетной машины.
Правда, в 50...60 годы среди фантастов, да и ученых, разгорелись бурные дискуссии об электронном мозге, но большинство пришло к выводу, что компьютер не более, чем электронный калькулятор, может работать только по заданной программе и никогда с человеческим мозгом сравняться не в состоянии. Характерны высказывания на эту тему даже современных ученых. Так, доктор наук американец Глен Учи (Glenn I.Ouchi), составивший немало пакетов программ для компьютеров, в книге «Персональные компьютеры для научных работников» (Москва, «Мир», 1990г., стр.9) пишет:
«Компьютеры как таковые – это всего лишь глупые машины, они ничуть не более «интеллектуальны», чем консервные ножи».
Роботы с электронным мозгом неизменно (и до сих пор) изображаются некими слугами человека, могущими, в лучшем случае, выполнять его команды. Писатель-фантаст А.Азимов даже сформулировал «законы» робототехники, главным среди которых был таков: робот должен прежде всего спасать человека, а уже потом думать о себе.
Между тем за эти неполные 50 лет электроника стремительно развивалась, пройдя четыре поколения. Если первые громоздкие и медленные компьютеры были ламповыми, то второе поколение уже базировалось на транзисторах, третье – на интегральных схемах, а четвертое – на больших и сверхбольших интегральных схемах, на маленьких чипах, включавших в себя тысячи, десятки тысяч микронных элементов. Если первые компьютеры имели быстродействие порядка 100 операций в секунду (первый электронный калькулятор, сконструированный фирмой АйБиЭм в 1948г., имел 23000 реле, 13000 электронных ламп и выполнял одно умножение в секунду) и память в тысячу бит, то в настоящее время быстродействие компьютеров четвертого поколения подходит к миллиардам операций в секунду. Американский компьютер 4-го поколения «Crey J-90» выполняет 3,2 миллиарда операций в секунду и имеет память 4 миллиарда байт. Память лазерных компакт-дисков достигает нескольких миллиардов бит. Примерно каждые 3...5 лет быстродействие и память компьютеров удваиваются, а габариты уменьшаются вдвое. За неполных 50 лет быстродействие и память увеличились в миллион раз. Если первый компьютер требовал для размещения комнату не менее 100 кв. метров, то нынешние модели персональных компьютеров можно разместить буквально в чемодане, а портативные – в портфеле или сумке.
На подходе 5-е поколение компьютеров, основанное на совершенно другом (световом) принципе работы, обещающее резкий скачок в быстродействии. Над этим усиленно работают во всех развитых странах мира, включая США, Японию, Западную Европу и Россию.
Более того, с 50-х годов бурными темпами стали развиваться область науки, называемая «искусственный интеллект», и отрасль инженерии, называемая «робототехника».
Роботы, руководимые компьютерами, могут, в определенной степени, распознавать зрительные образы, узнавать речь, корректировать свои движения, выполнять сложные работы. Создано огромное число самых разных программ, включая игры.
Программы порой столь совершенны, что в решении поставленных задач средний человек не может с ними тягаться. Например, есть программы, ищущие и доказывающие новые теоремы математической логики, а современные шахматные программы может не обыграть даже хороший гроссмейстер.
Искусственный интеллект и робототехника базируются на компьютерах и развиваются почти так же стремительно, как и компьютеры, ибо зависят от быстродействия и памяти последних. Быстро развивается и производство промышленных роботов.
Если прогресс электроники будет продолжаться такими, же темпами (а никаких оснований к снижению их не предвидится), то в ближайшие 50...100 лет, максимум к концу следующего 21-го столетия, электронные компьютеры по своим возможностям сравняются с человеческим мозгом. Путь, который потребовал у биологического человечества десятки миллионов лет, они пройдут за полтора – два столетия.
Ну и что?
Скажет иной читатель. Замечательно? Мы получим великолепных слуг, роботов свободных от человеческих страстей и эмоций, которые не будут требовать повышения зарплаты, пищи, зрелищ и бытовых удобств, поддаваться национальным или религиозным страстям, устраивать войны и резню друг друга. Единственной их заботой будет работа и служба человечеству!
Вот тут и кроется главное заблуждение. Развитие электронного мозга на этом не остановится. Наступит стадия самосовершенствования, которая пойдет в миллионы раз быстрее, чем совершенствование человеческого мозга путем биологического отбора. Да и совершенствуется ли в настоящее время человеческий мозг? Судя по тому, как мы усердно выхаживаем умственно отсталых и неизлечимо больных людей, процесс естественного отбора среди человечества давно закончился. Даже если правительства пренебрегут протестами сторонников всеобщего равноправия и перейдут к селективному отбору и размножению гениев или хотя бы просто талантливых людей, по образцу того, как мы сейчас выводим высокопродуктивных коров и других полезных животных, этот процесс займет сотни лет. Прибавьте к этому подготовку ученого, которая даже в узкой области отнимает 20...30 лет, Да и решит ли это проблему? Допустим, через 100...200 лет мы сможем «вывести породу гениев», коэффициент умственного развития которых будет в 2, 3, пусть даже в 5...10 раз выше, чем самых умных представителей человечества в настоящее время. (Кстати, а что тогда делать с рядовыми гражданами? Сделать их прислугой у гениев?) Усовершенствование биологической системы, на которое мы потратим сотни лет, у электронного мозга займет не более нескольких месяцев...
За короткое время электронный мозг превзойдет человеческий в сотни и тысячи раз. Ему не надо будет тратить десятки лет на освоение той или иной области знания, изучение иностранных языков, истории. опытных данных, материалов конференций или дискуссий ученых. Он сможет пользоваться всей базой данных, суммой знаний. накопленных человечеством за всю историю Земли, и процесс «обучения» любой отрасли знания или языку будет занимать ровно столько времени, сколько занимает перезапись в свою индивидуальную память базы данных или программ. В настоящее время. в самом худшем случае, такая перезапись требует минуты, а в будущем хватит и доли секунды.
Научный и технологический прогресс резко ускорится. И что же отсюда вытекает? А то, что, как только электронный мозг достигнет человеческого уровня, получится, что человечество выполнило свою историческую миссию и не нужно более ни природе, ни Богу, ни простой целесообразности.
Возможные возражения
Я чувствую, какую бурю негодования. критики и просто злобы вызовет предыдущая мысль. Но ход развития нашей цивилизации (и вообще цивилизаций всех уровней) не зависит от наших чувств и эмоций. Задача ученого – проанализировать холодным умом ситуацию, ход процесса и предсказать возможные последствия или хотя бы направление развития событий, с неизбежностью вытекающих из самых общих закономерностей природы. В предыдущих рассуждениях мы, собственно говоря, пользовались законом непрерывного усложнения систем (т.е. неизбежного возникновения систем более высокого уровня), если они обладают свойством воспроизводства себе подобных. Этот закон и привел к созданию человеческого разума, наивысшего разума на данный момент в известной нам части Вселенной.
Все возможные возражения против главной мысли предыдущего раздела можно подразделить на две категории: технические и эмоциональные.
Первое возражение, к которому пришло большинство участников дискуссии 50...60-х годов: искусственный разум невозможен, ибо человеческий мозг чрезвычайно сложен, компьютеры всегда будут работать только по заложенной в них программе и т.п. – просто несерьезное. Все предсказания прошлого о технической невозможности чего-то (если только они не опирались на фундаментальные законы природы, например предсказание невозможности создания вечного двигателя) оказывались неверными.
Степень сложности электронного мозга растет так стремительно, что превзойдет многократно степень сложности человеческого мозга в ближайшем будущем.
То, что электронный мозг работает по определенной программе, не недостаток. Человеческий мозг также работает (возможно, со случайными отклонениями) по определенной программе, заложенной в нас воспитанием, образованием, жизненным опытом, программе, изменяемой под влиянием внешних обстоятельств. Программа, по которой будет работать электронный мозг, также может меняться. Уже в настоящее время создаются самосовершенствующиеся программы и просто программы по созданию других программ. И если человек не в состоянии учесть влияние тысячи факторов, а тем более точно рассчитать конечный результат, мгновенно скорректировать свои действия, то для электронного мозга это не составит никакого труда. Хотя бы в силу этого обстоятельства решения электронного мозга будут более точны, сбалансированы и правильны.
Скептики обычно говорят: компьютер никогда не сможет заниматься творческим трудом, например, создавать высокохудожественные произведения, писать картины, музыку, открывать новые физические принципы и законы. Высокохудожественные книги, стихи, картины, кино и музыка электронному мозгу и ни к чему –это чисто человеческая (эмоциональная) потребность. Хотя и сейчас есть программы даже для персональных компьютеров, пишущие стихи и музыку. Что же касается открытия новых принципов и физических законов, построения новых теорий, то тут человек не сможет тягаться с мозгом более высокого уровня.
Эмоциональные возражения мы вообще обсуждать не будем.
Рая не будет
Большинство людей думает, что с созданием электронного мозга и начнется рай для человечества. Роботы, управляемые электронным мозгом, будут без отдыха трудиться, создавая изобилие благ. А человечество будет тратить время на удовольствия, развлечения, искусство, командовать электронными мозгами или, в лучшем случае, заниматься творческим трудом.
Очередное и глубокое заблуждение. Не было в истории и никогда не будет ситуации, чтобы высший умственный уровень был слугой у более низкого уровня. Весь мир микроорганизмов, растений и животных – это наши предки. Но служим ли мы прислугой даже у ближайших сородичей – человекообразных обезьян? Ни у одного человека даже мысли такой не возникает. Человек (и то не всякий и не всегда) готов признать равноправным с ним другого человека, то есть существо того же умственного уровня, но никогда не признает за таковых обезьян. Более того, мы без всяких угрызений совести разводим полезных нам животных, убиваем их, когда нужно, употребляем в пищу, без пощады уничтожаем вредные растения и микроорганизмы. А на ближайших сородичах – обезьянах проводим медицинские опыты и проверяем новые препараты. И это при том, что все мы относимся к одной биологической формации.
А как к человечеству будет относиться формация (цивилизация), построенная на совершенно другом, несравненно более высоком электронном принципе? Да точно так же, как мы относимся к более низким уровням: использовать, когда мы им полезны, и уничтожать, когда будем мешать.
С созданием электронного мозга (Е-мозга – под этим выражением я буду подразумевать мозг, равный или превосходящий человеческий, включая мозг исполнителей команд Е-мозга – роботов) начнется конец человеческой цивилизации. Вытеснение нас в резервации, по-видимому, будет постепенным, но недолгим. Хотя, возможно, Е-мозги на первых порах что-то и сделают для людей, чтобы заглушить недовольных и привлечь правителей и обывателей на свою сторону.
Что делать?
Перспектива, нарисованная в предыдущей главе, что и говорить, безрадостная.. И я уже слышу голоса апологетов человечества: если немедленно не уничтожить все вычислительные машины, то хотя бы держать их развитие под строгим контролем и создавать только такие ЭВМ, которые бы подчинялись закону Азимова – в первую очередь заботиться и спасать человека, а во вторую – думать о себе.
Увы, это так же невозможно, как невозможно запретить какими-то законами прогресс науки и техники. То государство, которое это сделает, неизбежно в техническом развитии станет жертвой других, более развитых государств. Вспомним, как европейцы завоевали Америку и свели почти до нуля коренное население. Произошло это благодаря их более высокой технической оснащенности. Опереди американские индейцы в своем техническом развитии европейцев, создай корабли, пушки, ружья раньше Европы, и мы бы имели обратную картину.
Поэтому
29-04-2015, 02:56