М.А. Железняк
Гигантомахия
 Человек может болеть гриппом,
но грипп человеком болеть не может.
Станислав Лем
        Мы живём в меняющемся мире – «в одну и ту же реку нельзя войти дважды», – поэтому вынуждены постоянно учитывать эти изменения (адаптация к среде происходит за счёт мутаций и последующего отбора в ансамбле, будь то колония бактерий или стадо бизонов). Это возможно делать двумя способами – непрерывно подстраиваться под изменения среды обитания или противостоять этим изменениям. Первый способ широко и очень успешно применяют микроорганизмы: болезнетворные бактерии в своей резистентности ко всё новым лекарствам зачастую опережают фармакопею! Именно поэтому для бактерий понятие «возраст» – нонсенс! Второй способ тоже бывает успешным при относительно небольших вариациях среды. Как правило, этим способом пользуются многоклеточные организмы, менее лабильные именно из-за своей сложности, исключающей быструю перестройку наследственных механизмов (исключение составляет вегетативное размножение, возможное только в стабильной среде). Именно поэтому бактерии размножаются, главным образом, посредством митоза, а многоклеточным пришлось изобрести «макромейоз» – половое размножение со сменой поколений, следовательно, циклом «зачатие – рождение – развитие – деградация – смерть».
        Многоклеточные в цикле «зачатие ... смерть» копят мутации в своём генотипе при неизменном фенотипе, передают их следующему поколению, на котором и происходит отбор по способности противостоять среде. Именно эта особенность отбора зачастую ведёт к гигантизму – избыток мощи нивелирует угрозы – увы, не любые!
        Приведём несколько примеров. При словах «глобальное вымирание» обычно вспоминается исчезновение динозавров. Но в истории Земли числится катастрофа куда большего масштаба, известная специалистам как «Великое вымирание». На границе пермского и триасового периодов, 250 миллионов лет назад, исчезли 96% наземных и более 70% морских видов животных. Ни до, ни после не происходило столь масштабного опустошения биосферы. Что же касается динозавров, было принято считать, что решающую роль в вымирании динозавров сыграла вулканическая деятельность – она загрязнила атмосферу пылью, снизившей солнечную радиацию, а гидросферу – кислотами, сделав биосферу абиотической.
        В Университете Лидса (Великобритания) решили проверить, так ли это. Они смоделировали распространение сернистых газов, аналогичное выбросам при извержении вулканов, которые привели к формированию Деканских траппов и магматической провинции реки Колумбия. Выяснилось, что десятилетнее извержение наподобие Деканского дало бы понижение температуры поверхности Земли всего на 4,50С. Для сравнения: «вулканическая зима» после извержения Тобы (вблизи Суматры около 77 тысяч лет назад) дала охлаждение на 4-100 и оказалась губительной для антропоидов и некоторых других видов, но малозаметной для биосферы в целом.
        Российский палеонтолог, доктор биологических наук, завлабораторией артропод Палеонтологического института А.П. Расницын много лет изучает насекомых пермского и триасового периодов. И по его данным видно, что никакого катастрофического «Великого вымирания» на самом деле не было. Оказывается, что снижение разнообразия насекомых происходит не за счёт роста вымирания, а за счёт снижения скорости возникновения новых семейств, и именно этот параметр определяет всю динамику разнообразия у насекомых. То есть вымирание от внешних факторов – вулканизма, траппов, астероидов – на больших и самых интересных интервалах времени оказывается величиной постоянной, а варьируется динамика появления новых видов, которая в очень большой степени определяется внутренними свойствами организмов и их соответствием процессам, идущими в биосфере.
        Отечественные палеонтологи придерживаются биосферной версии вымирания и в отношении динозавров – их постепенное исчезновение произошло из-за появления цветковых растений (и эволюции питающихся ими млекопитающих). Дело в том, что господствовашие на Земле пресмыкающие эволюционировали в том числе и в сторону гигантизма. Показанные на рис. 1 образчики почти идеально соответствовали условиям занимаемых ими экологических ниш, а размеры и мощь пресекали конкуренцию. Их эволюция застыла – новые виды перестали появляться (их съедали непобедимые и совершенные монстры), а сами монстры умирали естественным путём.

Рис. 1. Брахиозавр на переднем плане, велоцераптор и трицератопс на втором
        Говоря проще, пресмыкающиеся, развиваясь в сторону укрупнения, достигли потолка и благоденствовали до тех пор, пока не сменился источник питания. Спасти гигантов могли бы мутации, но именно совершенство родителей мешало появлению мутировавших потомков – динозавры вымерли, а менее совершенные мелкие родственники – крокодилы, ящерицы и птицы – мутировали, выжили, адаптировались и благоденствуют до сих пор.
        Аналогичная судьба постигла и гигантов млекопитающих – мегатериев, мастодонтов и мамонтов. Они господствовали в степях и лесостепях. Изменение теплового режима, расширение зоны лесов из-за дрейфа континентов и сокращение степных зон, захватываемых с одной стороны лесами, а с другой – пустынями привело к аналогичному результату. А вместе с толстокожими исчезли и охотившиеся на них саблезубые тигры (рис 2).

Рис. 2. Мастодонт и саблезуб
        Человек – многоклеточное животное – часть Природы и ничто природное ему не чуждо, в том числе, и гигантомания. Речь, конечно, не о его биологической сути, там действует биология, речь об изделиях человека – о технике и её эволюции. Мореплавание, начатое нашими предками с плотов и долблёнок, прошедшее через галеры и паруса, дошло до пароходов и вот здесь начался гигантизм. Особенно заметны последние шаги эволюции мореплавания на примерах военных кораблей.
        Осенью 1905 года в Британии построили линкор «Дредноут» (21 тысяча тонн, 21 узел, 10x305 мм пушек в пяти двухорудийных башнях, главный пояс брони толщиной 279 мм). Вместе с ним были заложены сразу три корабля того же типа, а в 1909-1911 годах флот получил ещё три сходных корабля. Германия ответила серией из четырёх линкоров (21 тысяча тонн, 20 узлов, 12x280 мм в шести башнях, главный пояс 270-290 мм), введённых в строй в 1909-1910 годах, а в 1911-1912-х ещё из четырёх. Британия ответила чрезвычайной кораблестроительной программой 1909 года по разработке линкоров с 343-мм калибром. Именно это «железо» и стало основой британского линейного флота в Первую мировую: 12 линкоров (26 тысяч тонн, 21 узел, 10x343 в пяти башнях, главный пояс 305 мм) введены в строй с 1912 по 1914 год.
        В Средиземном море задачи по укреплению флота стояли перед Францией, Италией и Австро-Венгрией. Итальянцы ввели шесть дредноутов с 305-мм артиллерией (в 1920-е они получили 320-мм). Австрийцы ответили четырьмя кораблями тоже с 305-мм артиллерией. Французы построили сначала четыре таких же (305-мм) дредноута, а в ходе войны успели ввести ещё три более мощных корабля (26 тысяч тонн, 20 узлов, 10x340, главный пояс 270 мм). До какого калибра (и расходов) дошло бы дело, если бы не развитие авиации, против которой эти могучие «пушкозавры» оказались бессильны. Точку в истории линкоров поставили японцы налётом на Пёрл-Харбор, тем самым дав старт гонке авианосцев...
        Но история повторяется: самолёты подписали приговор линкорам, а ракеты – «Яхонты», «Калибры», «Цирконы» – авианосцам, тем более, если ракеты будут нести «АВБПМ» – такое неофициальное название получила самая мощная в мире неядерная российская бомба в наших СМИ – авиационная вакуумная бомба повышенной мощности, (в западных в противовес американской MOAB её назвали «Папа всех бомб»)...
        В приведённых выше примерах вполне очевидны цепочки: появление – бурное развитие – достижение совершенства – стагнация – тупик (вымирание даже при незначительной смене условий). Цепочки-то тривиальны, но беда в том, что изобретения, даже пионерские, базируются на уже когда-то достигнутом, имеют свои прототипы, по сути, любое изобретение – совершенствование, следовательно, оно попадает в эту «тривиальность» и, независимо от нашего желания, ведёт в тупик.
        Во второй половине XX века в популярно-технической литературе и СМИ активно пропагандировалась как направление технического творчества бионика, которая определялась примерно так: «Изучение патентов природы и их использование в технике». К сожалению, особых успехов в бионике достигнуто не было хотя бы потому, что природа не патентует свои изделия и не прилагает к ним описаний, отвечающих требованиям ФИПС, а любое копирование, не затрагивающее основных принципов, не может, разумеется, дать ничего, кроме копии, априорно уступающей оригиналу. Иначе говоря, бионика может быть успешной тогда и только тогда, когда в прототипе меняется не только форма, но и принципы его действия (то есть, содержание). Причём, как правило, решение изобретательской задачи бывает успешным при внесении новизны именно в содержание.
        Но вот в отношении самих прототипов бионика вполне перспективна – их в природе намного больше (по последним подсчётам известно более 13 триллионов видов) – есть где развернуться. Есть в бионике и ещё один интересный аспект – динозавры и мастодонты вымерли, но гораздо более древние муравьи и термиты благоденствуют, невзирая на все катастрофы и катаклизмы. И здесь нельзя пройти мимо гениальной идеи Станислава Лема, впервые сформулированной им в «Непобедимом» (к которой он впоследствие не раз возвращался, напр., в «Мире на Земле»): самосборные организмы из простейших однотипных элементов, объединяющихся при необходимости в единое целое, нечто подобное пчелиному рою, размеры и сложность которого определяется возникшей задачей. Вот как это описывает Лем:
        «Очень маленькие псевдонасекомые, способные соединяться в случае необходимости, ради каких-то общих интересов, в большие системы <...> раздельное существование для них более выгодно <...> Но в момент опасности или, шире, внезапного изменения, которое грозит их существованию, объединяются <...> Достаточно, чтобы каждый элемент «помнил», с какими другими элементами он непосредственно соединялся. Скажем, элемент номер один определёнными поверхностями должен соединиться с шестью другими элементами; каждый из них «знает» то же самое о себе. Таким образом, количество информации, содержащееся в отдельном элементе, может быть ничтожно мало, но зато достаточно сигнала типа «Внимание! Опасность!», как образуются нужные контакты и мгновенно образуется «мозг». Но это, конечно, лишь примитивная схема. Я думаю, дело обстоит гораздо сложнее <...> Такие элементы наверняка довольно часто уничтожаются, что, однако, не отражается на деятельности целого...»
        Лем описал фантастическую псевдожизнь на планете Регис III, но заложенная в эту фантазию идея может оказаться чрезвычайно продуктивной. Ведь элементы памяти сейчас очень быстро миниатюризируются и, если во время написания «Непобедимого» подобных псевдонасекомых было трудно даже вообразить, то в наши дни спецслужбы уже применяют их в своей повседневной работе (рис. 3).
Рис. 3. Разведовательные аппараты (США). 1 и 2 – укрепляемые на животных, 3 и 4 – квазинасекомые
        Конечно, это ещё не лемовские псевдонасекомые, их ещё нужно сильно уменьшать, но элемент ЛА-4 уже можно собирать в рой. А дальше дело техники и программистов! Более того, повидимому, за программистами дело не станет: для работающих в области искусственного интеллекта и коллективного общения машин, появился новый инструмент. Швейцарская корпорация K-Team производит недорогих роботов по имени «Килобот» (Kilobot) по лицензии от Гарвардского университета, где и родился проект по моделированию общественных насекомых.

Рис. 4. Миниатюрные роботы созданы в исследовательской группе самоорганизующихся систем университета Гарварда.
        Каждый «килобот» имеет диаметр 33 миллиметра. Стоит робот на трёх жёстких тонких ножках (общая высота равна 34 мм). В основании ног спрятано два вибромоторчика, благодаря которым «килобот» может вертеться и двигаться в разные стороны. Мощность каждого мотора может меняться между 255 уровнями, потому движения у этих роботов – вполне плавные, хотя и неторопливые. Источником энергии электронного муравья служит литиево-полимерный аккумулятор. Его хватает на три месяца в режиме сна или на три часа активных действий. Причём бот способен заряжаться прямо на столе, подходя к пункту питания. Напряжение прикладывается к зарядному контакту на макушке бота и к его ножкам. Наконец, батарею можно просто заменить.
        В Гарварде полагают, что чем больше машин удастся соединить в коллектив, тем точнее будут натурные эксперименты по моделированию различных образцов поведения машин. С помощью инфракрасного контроллера, закрепляемого над рабочим столом, экспериментаторы могут за 40 секунд залить новую программу сразу на несколько сотен роботов, благо сами они невелики и могут сгрудиться очень плотно. После установки и запуска программы крохотные члены роя действуют автономно, без внешнего управления.

Рис. 5. «Килоботы» на марше
        Так же, как и живые создания, «килоботы» умеют сообща разыскивать еду, передавая данные о ней друг другу, разбегаться врассыпную и собираться в стаю, следовать за лидером, обходить друг друга по заданной траектории, совместно толкать предметы (собратьев) и так далее.

Рис. 6. Пример с поиском условной пищи (зелёный бот). Группа стартует от гнезда (красный бот). Нашедшие еду роботы возвращаются домой, чтобы увлечь к источнику последователей. Путь одного из ботов показан красным (фото Harvard University).
        По сути, исследовательская группа Гарварда создала универсальный макет для отработки программного обеспечения, теперь дело за конструкторами «дисперсных машин». Дело это совсем не простое – потребуется избавиться от антропоморфизма в собственной психике – рой будет вести себя совсем не так, как человек или антропоморфный робот, пользоваться совсем другими инструментами (напр., полевыми, а не вещественными) и так далее, и тому подобное. Поэтому к моменту появления первых дисперсных конструкций потомки килоботов успеют миниатюризироваться, научатся летать и многому другому...

        Примечание редакции. Автор письма, один из наших постоянных корреспондентов, затронул очень важную тему – тему кибернетических сообществ. «Дисперсные машины», как их назвал автор письма, изначально представляют собой сообщество автоматов, способное к самообучению и совершенствованию. Однако, в том же романе Лема («Непобедимый»), на который ссылается автор письма, есть кое-что настораживающее: ... «с течением времени эти механизмы приспособились к внешним условиям достаточно хорошо и им удалось подавить все формы животного мира планеты. Растительного тоже ... Океан был населён живыми существами, упорно избегавшими прибрежной полосы ... жизнь осталась в океане, так как туда не распространяется механическая эволюция, но она не даёт выхода формам этой жизни на сушу». Таково предупреждение Лема и не учитывать его нельзя!
В оглавление