Семена. Второе лето

Через пару часов отец написал в общий чат, что он разобрался в причине такого поведения Близнеца. Сигма передавала ему кадры с обзорных видеокамер, которые она делала по ходу движения. Эти кадры были помечены как конфиденциальные с очень высоким уровнем секретности, поскольку в этот момент Сигма везла двоих непосредственных участников проекта «Семена», а также одного сотрудника организации, который был задействован в обеспечении деятельности. И Сигма, и Близнец посчитали эту информацию крайне критичной для безопасности, поэтому Близнец не отдал её даже мне, хотя я сам-то и находился в тот момент в Сигме.

В общем, всё оказалось намного банальнее, чем я сначала подумал. Но после этого разъяснения отец добавил:

– Знаете… Я с утра посмотрел лекцию своего давнего знакомого, с которым даже потерял связь некоторое время назад. Это профессор Сергеев из моего университета – именно с ним мы стояли у истоков интернета когнитивных агентов. Впрочем, он давно уже не преподаёт там, сидя отшельником у себя на даче. Так вот, он вернулся в университет, в котором организовали новый исследовательский центр в сфере искусственного интеллекта. Там запустили новый проект по разработке искусственного интеллекта общего уровня, и недавно со мной связывались и приглашали присоединиться к команде. Я пока не дал ответа, но склоняюсь к отказу. Слишком много дел в компании, слишком много своих собственных проектов. И «Семена» – это очень важно. Впрочем, ИскИн смог бы нам помочь в нашей разработке. Но когда они его ещё реализуют. Кирилл, подумай ты – я мог бы порекомендовать тебя в качестве ведущего специалиста по когнитивным архитектурам или чему-то подобному.

Кирилл ответил, что подумает над этим предложением, но пока у него отпуск, и он хотел бы предаваться праздности и ничегонеделанию. Отец пожурил его за такой подход, но на этом мы и закрыли тему.

Но вечером мы с отцом на нашей чайной церемонии вновь подняли эту тему, хотя, казалось бы, всё обсудили за обедом, и никаких проблем в поведении наших когнитивных агентов не обнаружили. Однако отец вновь вспомнил то, что он услышал на лекции какого-то профессора Сергеева. Он сказал:

– Знаешь, я ещё не вдумывался глубоко в тот формализм, который профессор описал – ассоциативно-гетерархическая память или как-то так. Но общая мысль вполне понятна. Сергеев попробовал совместить в одном математическом формализме силу как искусственных нейронных сетей, так и семантических сетей. Он утверждает, что у него это получилось, но есть один нюанс – от простого графа пришлось перейти к гиперграфу. Ты успеваешь следить за моими словами?

А я, честно говоря, уже потерялся. Отец употребил огромное количество терминов, с которыми я просто не был знаком. Однако же я уже находился в расслабленном состоянии – переезд на дачу, местная расслабленная атмосфера, гипероксидация загородным воздухом и всё остальное уже сделали своё дело – голова не варила, а сам я был вялым. Поэтому я просто лениво кивнул. Отец увидел всё это и махнул рукой:

– Ладно, я понял, что ты слабо понимаешь, но я всё равно проговорю, чтобы зафиксировать. Так вот… Гиперграф ассоциативно-гетерархической памяти очень мне напомнил ничто иное, как гиперсетевую конструкцию мозга, которая сегодня является главенствующей теорией в части объяснения того, как устроена мыслительная деятельность человека. А самое главное – этот новый формализм профессора Сергеева, как я успел посмотреть в его ранних работах, позволяет решить многие логические проблемы и парадоксы. Например, парадокс лжеца. Короче, формализм включает в себя возможность самореференции.

Я не заметил, как уснул прямо в кресле.

* * *

Утром я проснулся из-за баса отца, который на первом этаже снова пытался кому-то донести какие-то свои идеи. Судя по всему, это был Кирилл. Я слышал:

– Ты только подумай… Ассоциативно-гетерархическая память… Искусственная нейронная сеть… Семантическая сеть… Онтология высшего порядка… Самореференция… Интроспекция и рефлексия… Байесианское предсказание восприятия… Искусственный интеллект общего уровня…

В моей голове сразу же начали стучать молоточки. Похоже, что отца начало просто заносить, он не мог остановиться. Я написал Аурелии и попросил её связаться со Златой, виртуальной помощницей моего отца, выяснить у неё суть того изобретения, которое так взбудоражило отца, и объяснить мне самыми простыми словами, которые только может понять студент-второкурсник химического факультета.

Пока я умывался и приводил себя в порядок, готовясь к завтраку, Аурелия прислала мне сводку. В ней значилось:

– Ассоциативно-гетерархическая память представляет собой новый способ хранения знаний в виде графовой модели. В этом графе каждому узлу соответствует некоторое понятие, а рёбрам между узлами – отношение между понятиями. Основные отличия от обычной семантической сети заключаются в том, что отношения являются не бинарными, а могут иметь арность любого размера, то есть каждое ребро может связывать не две, а больше вершин. Второе отличие заключается в том, что каждая вершина может представлять собой ссылку на произвольный подграф, то есть внутри вершины может храниться произвольное количество других вершин и рёбер между ними, в том числе и сама вершина. Поскольку это ориентированный граф, он может рассматриваться в качестве модели нейронной сети, причём с рекуррентными связями. Однако в отличие от обычных нейронных сетей в этой модели каждой вершине и каждому ребру приписана семантическая информация, а не только абстрактные веса. Тем самым осуществлено базовое решение проблемы привязки символов, так как эта семантическая информация имеет соотношение с воспринимаемыми объектами окружающей среды.

Это чуть-чуть приоткрыло для меня завесу тайны, но не ответило на вопрос о том, почему отец так воодушевился. Тут Аурелия добавила:

– Если можно, я дам своё понимание того, почему ассоциативно-гетерархическая память так важна для развития искусственного интеллекта и когнитивных агентов.

Я кивнул и написал ей, что буду рад получить её мнение. Она продолжила:

– Всё дело в том, что ассоциативно-гетерархическая память с точки зрения своей внутренней структуры воспроизводит естественный человеческий язык, причём делает это намного проще и требует для этого на несколько порядков меньше ресурсов, чем большие языковые модели, лежащие в основе современных искусственных когнитивных агентов. К тому же, возможность по самореференции вершин, когда вершина может ссылаться на саму себя – это очень существенное отличие от искусственных нейронных сетей, в которых такие связи хоть и возможны, но чаще всего приводят к автоколебаниям системы. Однако в ассоциативно-гетерархической памяти автоколебания могут подавляться при помощи механизма ленивых вычислений, который, как говорят, также реализован в естественных нейронных сетях животных.

Это объяснение, если это так можно было назвать, вновь запутало меня. Я пошёл завтракать, сделал себе блинчики со сгущёнкой, вновь перечитал все эти письмена Аурелии, а потом отправил их в семейный чат. Я, правда, сразу же понял, что зря это сделал, так как только лишь подлил масла в огонь возбуждения отца, но мне показалось, что Кирилл, прочитав это, должен мне помочь.

Но Кирилл, похоже, был не так впечатлён этим всем, как отец. То ли он до конца что-то не понимал, то ли имел какую-то иную точку зрения на это. Он мне сказал, чтобы я не брал в голову, так как мне в моих химических исследованиях этот новый формализм на текущем этапе точно никак не поможет, и лучше бы я окружил себя узкими когнитивными агентами, которые помогали бы мне работать. Я же ответил, что у меня уже начинает выстраиваться армия ботов, как у отца. Вот мы с Василисой привлекли Михайло к нашим химическим исследованиям. Кирилл посмеялся выбору имени химического когнитивного агента.

На меня нашло какое-то расслабленное, даже ленивое настроение. Переезд на дачу, с одной стороны, благотворно сказался на моём самочувствии, но, во-вторых, меня просто «расплющило» – я не хотел ничего делать, только валяться. Если родители у меня продолжили свой рабочий ритм, как будто бы ничего не произошло, то на меня просто накатило. Вероятно, сказывалось то, что я ощущал себя на каникулах – сессия-то ведь закончилось. Ну и ещё присутствие Кирилла в отпуске рядом с нами делало свой вклад в это моё ленное состояние.

Кирилл предложил вечером сгонять на рыбалку на дальнее озеро. Мама сказала, что не притронется к рыбе, если мы её привезём, но жена Кирилла согласно кивнула и сказала, что поедет с нами, а потом точно поучаствует в приготовлении улова. Дескать, она всегда хотела попробовать сварить настоящую уху.

И вот чистый воздух дачной летней ночи принёс свежесть в открытые окна Сигмы, когда наш беспилотник плавно проехал последний поворот по просёлочной дороге, ведущей к тихому озеру. Я наслаждался моментом, пристально впитывая уже слегка размытые контуры пейзажа, пролетающие мимо нас в сумерках. Путь к озеру был нам абсолютно знаком, но я всё равно всматривался в темнеющие дали.

Кирилл с интересом изучал прогноз погоды, предоставленный Сигмой для конкретной точки на берегу озера.

– Мы выбрали отменное время для рыбалки. Нас ждёт ясная ночь, и будет довольно-таки тепло, – заметил он, раскладывая чувствительные спиннинговые снасти.

В это же время я сидел на бревне и медитативно рассматривал размытые тени деревьев, озаряемые фарами Сигмы, позволяя своему воображению блуждать среди идей и концепций.

Когда мы разложились и забросили удочки, небо уже усыпали звёзды, подчёркивая тёмную гладь воды. Ночь обещала быть чудесной. Не было ни малейшего ветерка, на воде ни зыби. Рыбалка начиналась спокойно, но чем ближе к полуночи, тем активнее становилась рыба. Улов был впечатляющий, и у нас словно сбывалась детская мечта о волшебной рыбалке. Наши разговоры и дружеский смех сменялись молчаливым восхищением природой, а потом вновь мы удивлялись и восхищались каждому добытому трофею.

В свете костра, который мы развели на берегу, чтобы было уютнее и теплее, на меня вновь внезапно накатило ощущение полной гармонии мира вокруг. Вдохновение наполнило мой разум, когда я размышлял одновременно о строении листьев и плавниках рыбы – лёгких и одновременно прочных.

– В наших нанотехнологических исследованиях нам надо использовать принципы биомиметики, – внезапно пришла мысль, которая совместила в себе природное и инженерное начала.

Звёздное небо над головой как будто бы убеждало меня: в этой связи с природой есть что-то глубокое, что ожидает своего открытия, своего применения в проекте «Семена». Это вдохновение начало превозмогать во мне лень, и она начала таять, словно утренний туман. Я твёрдо решил, что утром начну работу над своим проектом.

На следующий день я, конечно же, ничем заниматься не начал. Погода была просто отличной, светило яркое солнце, июнь заходил в полный рост, так что я решил продолжить свои каникулы. Тем более, что был понедельник, и я решил не начинать дело в понедельник. Смешно, конечно, но вот так получилось.

С утра по дому начали распространяться запахи варева с рыбой. Мы с Кириллом свалили в лес поискать грибы. Я не надеялся что-либо найти кроме, быть может, сыроежек, так как для богатых грибов было ещё рано. Но внезапно мы нашли огромную поляну лисичек. У меня запестрело в глазах от того оранжевого разлива, на который мы наткнулись. Вечер обещал не только наваристую уху, но и жареную картошку с лисичками. Мы нарезали два лукошка, а потом мне пришлось бегать на эту поляну ещё раз и добирать всё, что не смогли унести. Хорошо, что эти грибы не бывают червивыми, так что мы быстро их почистили. Половину я сразу же положил сушиться, а половину отправили на варку, а потом на жарку с картошкой. Ух, что это были за ароматы.

Отец ходил вокруг нас и причмокивал. Потом сказал, что это очень круто, и он понимает меня, который не хочет ничем заниматься, а только бездельничать. Потом за ужином они с Кириллом под грибочки нового урожая выпили чего-то крепкого, я поддержал только лишь квасом. Ну и вечер оказался наполнен душевными разговорами. Отец в основном вспоминал своё детство – как он тоже ловил рыбу и собирал грибы в своей тамбовской деревне. Всё это я уже неоднократно слышал, но всё равно было весело и круто.

* * *

Примерно через неделю я насытился безмятежным отдыхом и решил себя чем-нибудь занять. Я уже сделал всё, что было возможно на отдыхе – съездил на рыбалку, сходил за грибами, прогулялся в лесу, сходил в гости, съездил на экскурсию в заповедник неподалёку и даже целый день пролежал на шезлонге под отцветающими фруктовыми деревьями в саду у мамы. Отец только ходил и посмеивался. Ну и, в общем-то, я устал от отдыха и решил заняться делами.

Улучив время, я спросил отца о том, как мне на даче проводить «мокрые» исследования, если лаборатория есть только у Василисы? Тем самым я как бы напомнил ему, что он обещал подумать над организацией лаборатории у нас. Он же ответил что-то в духе того, что я могу управлять процессом проведения экспериментов удалённо, а если мне нужно – я могу ездить к Василисе. Проблема была в том, что это два часа в одну сторону на дорогу, то есть довольно непродуктивно. Мне надо было составить план работ и график посещений лаборатории, чтобы как-то оптимизировать процесс.

Другая проблема заключалась в том, что у меня, фактически, были готовы технологические карты для производства псевдонуклеотидов, так что «бумажной» работы у меня больше не было. Мне уже жизненно важно было начать именно «мокрые» эксперименты в лаборатории, и желательно с опытным наставником. Василиса подходила на эту роль идеально, так что я решил пользоваться с ней на эту тему. Сначала я написал ей, но потом мы созвонились. Результатом нашего разговора стал набросок моего плана работ на лето, и уже сам этот факт меня чрезвычайно воодушевил. Я отправил этот план Аурелии и попросил её контролировать этапы и сроки работ, напоминая мне о важных вехах. Это было здорово.

А главное, что мы смогли обсудить, – это возможность моего участия в работах её лаборатории. Я поразмыслил и понял, что какую бы «домашнюю» лабораторию мы не сделали, мне потребуется серьёзное химическое оборудование – тот же РНК-реактор, которого нигде, кроме как у Василисы, не достать. Так что мы договорились, что я буду готовить планы проведения экспериментов, направлять их Василисе, она будет предварительно всё готовить, а потом я буду приезжать, и мы вместе будем проводить основные эксперименты, а также обсуждать результаты, изучать расчёты и всякое такое.

Итак, что у меня было на текущий момент? Мы отобрали три молекулы псевдонуклеотидов, которые назвали дарвинин, розалин и вавилоин. Для каждой из этих молекул у меня на руках было полное описание технологического процесса для их производства если не в промышленных масштабах, но хотя бы для проведения массовых лабораторных исследований. Из этих трёх молекул можно составить 27 триплетов, из которых один является старт-кодоном, другой – стоп-кодоном, остальные 25 кодируют аминокислоты.

Потом я на минуту задумался. Мне же нужен был ещё и механизм, который работал бы так же, как рибосома и вся сопутствующая молекулярная машинерия в биологических системах. Нужен был фермент для разрезания тройной цепочки псевдонуклеотидов. Нужны были белки для составления комплекса псевдорибосомы. Нужны были транспортные РНК, которые подтаскивали бы в псевдорибосому аминокислоты. Кстати, какие? На этот вопрос я тоже не ответил.

Мысли в голове начали разбредаться в разные стороны. Я открыл блокнот на планшете и стал рисовать интеллект-карту, чтобы ничего не забыть. Чтобы обеспечить ещё одну точку несовместимости с биологией жизни на Земле, надо было использовать другие аминокислоты – благо выбирать было много из чего. Надо было отобрать 25 самых редко используемых аминокислот. Хорошо, это понятно. С этим справится или Михайло, или даже Аурелия.

Но как собрать псевдорибосому? Ведь её белки сами по себе должны кодироваться на цепочке псевдонуклеотидов, после чего собираться в комплекс псевдорибосомы. То есть мне нужна была псевдорибосома, чтобы собрать её же саму. Об этом я и не задумывался ранее. Как быть?

Я пошёл к отцу с этим вопросом. Конечно, я мог бы поработать с Аурелией, но мне почему-то захотелось расспросить отца, поскольку считал, что он расскажет что-то важное. Он выслушал и сказал, что этот вопрос довольно долго был одним из главных в молекулярной биологии – как собрать белки, если для сбора белков необходимы белки? В итоге возникла гипотеза РНК-мира, и как он помнил, мы с ним её уже кратко касались прошлым летом. Я действительно мог это забыть.

В общем, молекула РНК обладает удивительной способностью – она одновременно может и кодировать информацию, как цепочка ДНК, так и выполнять какие-то функции, как белки. Плохая новость состоит в том, что и то, и другое делает РНК намного хуже, чем ДНК и белки. Но первоначально именно молекулы РНК, как первые репликаторы, могли, во-первых, самособраться и начать процесс воспроизводства, а во-вторых, собрать более сложные молекулярные комплексы для сборки ещё более сложных и сложных штуковин, что в итоге вообще привело к появлению многоклеточных организмов.

У меня в голове всплыли обрывки информации о том, что я прочитал в прошлом году по поводу разнообразия в контексте кибернетики. Замаячило что-то насчёт необходимого разнообразия. Я спросил отца об этом, он улыбнулся и сказал:

– Ну не натягивай кибернетическую теорему о необходимом разнообразии на всё подряд. Во-первых, всё это наращивание сложности происходило в течение миллионов, если не миллиардов лет, то есть это с необходимостью должны были быть какие-то стохастические процессы – резкое повышение сложности из-за случайного молекулярного события, которое сразу же закрепилось отбором. А во-вторых… Ну посмотри на развитие человеческой цивилизации. Вот, к примеру, возьмём металлургию. Ведь для того чтобы выплавлять металл, нужен металл – из чего сделано всё оборудование? Примерно то же самое. Откуда взять первый металл, чтобы сделать доменную печь, чтобы начать плавить металл? Ну первые печи были из глины, керамики там, камней. Они давали мало металла на выходе, и он был плохого качества. Но этот металл уже можно было использовать для производства новой технологической оснастки, как это называется. И вот постепенно, постепенно мы пришли к огромным металлургическим производствам, типа Магнитогорского металлургического комбината, который один сам по себе как большой город.

Отец остановился, потом хитро посмотрел на меня и продолжил:

– Зато теперь ты можешь натянуть то, что я сказал про металлургию, на свои изыскания.

Я не понял и переспросил. Он покачал головой и разъяснил:

– Естественному отбору требовались миллиарды лет на то, чтобы сделать репликаторы на основе ДНК с рибосомальным комплексом в качестве машины для репликации. Он делал это методом проб и ошибок. А человеку для создания металлургических комбинатов потребовалось несколько тысяч лет от момента освоения технологии добычи металла из руды, но он делал целенаправленный поиск и конструирование систем. Улавливаешь суть?

– Ты хочешь сказать, что мы должны также применить целенаправленный поиск для создания репликаторов на основе наших псевдонуклеотидов? То есть… Надо просто сконструировать псевдорибосому? И она будет как бы дана изначально.

Я засмеялся, почувствовав себя в роли творца в рамках парадигмы разумного замысла. Это действительно было смешно, так что отец тоже рассмеялся. Потом он сказал:

– Да, всё так. Проблема только в огромной сложности такой молекулы. Вернее, даже – молекулярного комплекса. Вспомни, рибосома состоит из нескольких белков, каждый из которых состоит из тысяч аминокислотных остатков. Такое ни на каком квантовом компьютере не смоделируешь. По крайней мере, на тех, которые доступны нам сегодня – слишком объёмные молекулы.

– И что же делать?

Отец пожал плечами. Потом подумал и сказал:

– Когда метод грубой силы или метод проб и ошибок требуют слишком много времени, а метод целенаправленного проектирования применить невозможно из-за слишком высокой сложности проектируемой системы, на помощь приходят эвристические методы. Это что-то среднее между этими методами. Надо попробовать найти хорошее эвристическое правило. И хорошо, что теперь у нас есть армия искусственных когнитивных агентов. Они должны в этом деле помочь.

Я задумался, а затем сказал:

– Но всё равно у меня не сходится. Предположим, что я при помощи отдельного технологического процесса сделал некоторое количество псевдорибосом и другой молекулярной машинерии для репликации семян. Но этого в любом случае будет недостаточно. Это позволит лишь запустить первоначальную реакцию. А дальше семена должны будут уже самостоятельно собирать эти комплексы для самовоспроизводства. Разве я не прав?

– Абсолютно верно, – подтвердил отец. – А это значит, что на хромосоме семян должны быть записаны гены для производства белков, составляющих псевдорибосому и другие ферменты.

– Это похоже на написание программы, которая пишет саму себя. Мне помнится, я что-то читал такое, когда изучал кибернетику прошлым летом. Можешь напомнить?

– Да, это из теории самовоспроизводящихся автоматов Джона фон Неймана. Великий был человек. У него есть небольшая книга на эту тему. Язык очень сложный, она испещрена формулами, но суть там в том, что он разработал клеточный автомат, который на вход получал своё собственное описание и строил свою копию. Ты же помнишь, что такое клеточные автоматы?

Я неуверенно кивнул. Да, я читал про них, и игра «Жизнь» мне даже в какой-то мере понравилась. Но из памяти постепенно всё вымывалось. Отец, между тем, продолжил:

– Рекомендую тебе обновить в памяти основные положения теории клеточных автоматов. Это же универсальный математический формализм для описания и моделирования динамики любой системы. Помнишь, что любая система представима графом? А клеточные автоматы работают на графах. Вот то-то же!

Всё это было одновременно смутно знакомо, но всё же сложно для меня. Мозги у меня начали постепенно закипать. Я в очередной раз удивился тому, как отец может всё это помнить и, главное, использовать в своей практической деятельности. А он добавил:

– Вот теория клеточных автоматов будет очень хорошо описывать то, как взаимодействуют друг с другом биомолекулы, а на более высоком уровне – семена, наноботы, клетки. Всё. Всё вокруг нас так или иначе взаимодействует. Мы можем построить граф взаимосвязей между акторами такого взаимодействия. И состояние каждого актора в любой момент времени определяется при помощи некоторой функции перехода, которая принимает на вход состояния актора и его окружения в предыдущий момент времени. Это и есть клеточный автомат. Понял?

– Понял!

Я уже хотел уйти, чтобы развеяться от всего этого, но ещё один вопрос не давал мне покоя. Эта программа, которая пишет саму себя. Мне же предстояло сделать именно её. Поэтому я спросил:

– Мне нужно погрузиться в программирование. Я хочу на практике научиться писать программы, которые пишут сами себя. Что посоветуешь?

– Слушай. Ну, наверное, пришло время научиться строить для себя когнитивных агентов. Я могу научить тебя делать это, а потом ты сделаешь для себя нового помощника, с которым будешь писать программы и обучаться программированию на глубинном уровне. Заодно напишешь и квайн.

– Квайн?

– Так называются программы, которые пишут сами себя.

– Ясно. Спасибо. Но если я сделаю себе нового когнитивного агента, как же на это посмотрит Аурелия?

– Что? Аурелия? Посмотрит? Она подключит его к себе и будет им управлять. Расслабься.