xaxam | ... Применяй умеючи метод этот! (Reply)

Подражая Шкробиусу

Что проще для понимания, велосипед или цветной телевизор? Казалось бы, как можно сравнивать? Велосипед полностью описывается тремя законами Ньютона (ну, плюс немножко экспериментальных данных про трение покрышек и пр.), но уж точно ни тебе квантовых или релятивистских эффектов, ни сверхвысоких разведений, ни суперструн или цикла Кребса...

Тем не менее, насколько я понимаю, тот факт, что мы можем ездить на велосипеде, не падая, - сугубо экспериментальный факт. Классическая статья 1970-го года описывает, как легко испортить велосипед, сделав его непригодным для езды, с помощью совершенно невинных изменений в конструкции (скажем, стоит всего лишь вывернуть руль на 180 градусов - и уже ездоку будет крайне кисло). За истекшие годы накопленный экспериментальный материал (вот книжка про мотоциклы, где рассматриваются также эффекты вибрации на дороге и пр.), - там уже 400 страниц, но все еще нет "теоретического" объяснения, есть лишь экспериментальные данные.

Дело в том, что велосипед (или мотоцикл) сам по себе не едет и не является ни устойчивым ни неустойчивым. Это - "управляемая система": мы управляем ей, поворачивая руль, нажимая на педали и меняя геометрию тела (в частности, перенося положение центра тяжести, но отнюдь не только). Какова размерность пространства управляющих переменных? а хрен его знает; они тоже стеснены ограничениями (если давишь на педаль и она крутится, то неизбежно меняется вся конфигурация масс). При этом не только человеческий мозг/тело сравнительно легко обучаются управлению велосипедом, - даже медведя можно этому научить, хоть он ничего не знает про моменты инерции и гироскопический эффект. Короче, факт, что на велосипеде ездить просто и приятно, касается связки "простой механический объект" + "неизвестно как устроенный управляющий процессор". Это уже будет покруче, чем rocket science.

Напротив, телевизор (даже цветной) - прибор, сконструированный с конкретной целью трансформировать специальным (известным) образом модулированный сигнал в картинку и звук. Теоретически, разломав телевизор на детали, можно написать систему из нескольких тысяч нелинейных дифференциальных уравнений, полностью описывающую функционирование этого ящика. Так, разумеется, никто никогда не делал: поскольку мы знаем, для чего телевизор предназначен, мы знаем, что он состоит из блоков, выполняющих разные функции (настройка, усиление нужного сигнала и фильтрование, отсекающее ненужные, трансформация сигнала в управление, подаваемое на электроды кинескопа и пр.) В нынешних "плазменных" ЖК-экранах блоки другие и реализованы они не лампами/диодами/транзисторами, как раньше, а чипами, работа которых состоит в пережёвывании единичек и ноликов, но смысл от этого не меняется. Разумеется, на следующем уровне детализации возникают дополнительные элементы и контуры, но и их можно понять, идя "сверху вниз" (что не избавляет, конечно, конструкторов от незапрограммированных, "паразитических" связей).

Сказанное не знает, что я могу починить цветной телевизор, если он поломается: я умею устранять только простейшую форму поломки (собака или кот выдернули вилку из розетки или кабель из разъёма). Тем не менее ничтоже сумняшеся мне кажется, что фраза "я понимаю, как работает цветной телевизор" гораздо ближе к исторической правде, чем фраза "я понимаю, почему я умею ездить на велосипеде".

А теперь позвольте представить читательнейшей публике глистёнка, Caenorhabditis elegans. Его фамилию всё равно никто не может ни запомнить, ни правильно произнести, поэтому все просто говорят C. elegans. Так вот, мы знаем об этом С. элегансе всё, и уже довольно давно, а чего не знаем - легко узнать. Наука установила, что он существует в двух формах, мужской и гермафродитичной. Взрослый гермафродит всегда состоит из 959 клеток (ни больше, ни меньше), взрослый мужик - из 1031 клетки. Более того, запротоколирована судьба каждой из этих клеток, в какой момент и как они начинают дифференцироваться и образовывать разные органы, в какой момент какие клетки запрограммированно умирают. Кстати, С. - интеллектуал: у него есть нервная система из 302 нейронов, и он(о) их тоже бережёт. Разумеется, геном С. полностью расшифрован (еще в 1998 году, самым первым), и он на удивление осмыслен, содержит не более 90 процентов apparent junk, - т.е., как минимум 10 процентов генов "отвечают" за что-то (в частности, их порча приводит к летальным или как минимум печальным последствиям).

Казалось бы, идеальный объект для моделирования: известно, что происходит, известны чертежи, - короче, иранские учёные, занимающиеся reverse engineering сбитых американских беспилотников, давно бы уже выпустили С. элеганс исламис в полевые испытания. Или как? А никак...

Судя по тому, что мне рассказывали коллеги с computer science, об этого глистёнка очень многие из них обломали зубы. Нет и пока не предвидится подходящего языка для описания систем подобной сложности, и даже непонятно, о чём просить биологов/генетиков. Даже если допустить немыслимое и для каждой клетки в каждый момент составить перечень всех биохимических реакций, которые там идут, это будет примерно то же самое, что описание цветного телевизора при помощи законов Ома, Кирхгофа, Ампера и Кулона: не зная "смысла" происходящих процессов, с такой системой уравнений всё равно ничего поделать нельзя, а чтобы говорить о смысле, нужен правильный язык, а его-то и нет. Не помогают ни статистические machine learning algorithms, предназначенные для того, чтобы научиться распознавать иголку в стоге сена, ни полузабытые уже сегодня сети Петри, ни темпоральная логика. Большим достижением считается компьютерная симуляция срамных губ у С. гермафродитов, которая примерно так же соотносится с реальностью, как Джоконда, напечатанная на АЦПУ, с оригиналом.

Ей-ей, велосипед понять проще.