Сергей Анатольевич Фролов
Эволюция сознания. Базовые когнитивно-поведенческие паттерны и основные переходы
ЭВОЛЮЦИЯ СОЗНАНИЯ
Базовые когнитивно-поведенческие паттерны
и основные переходы
Краткий обзор
All life – is problem solving.
Karl Popper
История жизни на Земле – это не только биологическая эволюция, то также и когнитивная. Биологические, поведенческие и когнитивные сферы развиваются совместно и неразрывно, как необходимые и обязательные условия выживания организмов в естественной среде. На хронологической шкале эволюции жизни на Земле отмечено множество значимых событий и периодов, но на нее до сих пор не нанесены основные этапы развития когнитивной деятельности и эволюции сознания.
В данной работе предлагается подход к эволюции сознания с точки зрения формирования пяти базовых когнитивно-поведенческих паттернов, лежащих в основе способностей и возможностей живых организмов решать адаптационные задачи с помощью поведения.
Представленный подход разработан с применением методов анализа «больших данных» (bigdata analysis), которые позволили обобщить базовые жизненно важные задачи, связанные с выживанием и репродукцией живых организмов, а также соответствующие когнитивно-поведенческие решения, используемые основными видами живых организмов.
Для основных видов живых организмов были определены множества адаптационных задач, которые данные виды должные решать на регулярной основе для выживания и возможности передать гены. Из всего множества задач были выбраны только такие, которые могут быть решены с помощью поведения, основанном на распознании организмом ситуации, ее значения для жизни и выбора поведения или реакции.
Каждой такой задаче поставлены в соответствие видоспецифические когнитивный и поведенческий паттерны, с помощью которых организмы находят решение данной задачи.
Полученный массив видов, задач, когнитивных и поведенческих паттернов был обобщен, сегментирован и сгруппирован по типам базовых задач и когнитивно-поведенческих паттернов, имеющих универсальный характер.
Анализ данных позволил определить пять общих (исходных, универсальных или глобальных) типов жизненно важных задач, и выделить пять основных групп живых организмов, объединенных на основе пяти общих базовых адаптационных задач и пяти соответствующих базовых (универсальных или исходных) когнитивно-поведенческих паттернов, управляющих их решением. В этой связи общий подход к эволюции сознания может быть предварительно назван когнитивно-коупинговым (англ. cognitive – сознание, cope – справляться) или когнитивно-эволюционным.
Базовые задачи и паттерны
Ниже представлен список пяти общих базовых адаптационных задач и базовых когнитивно-поведенческих паттернов.
Задача 1: оказаться в благоприятной среде с источниками энергии для жизни. Когнитивная деятельность: распознание благоприятной среды. Дифференциация среды в бинарной системе: «пригодная – непригодная».
Поведение: движение – от «нежелательной» к «благоприятной».
Первый базовый когнитивно-поведенческий паттерн: «бинарный».
Задача 2: захватить добычу и/или избежать нападения.
Когнитивная деятельность: распознание отдельных объектов, элементов, феноменов и их ключевых свойств. (Дистанционное) распознание и дифференциация хищника и добычи.
Поведение: атака и захват, уклонение и защита.
Второй базовый когнитивно-поведенческий паттерн: «элементарный».
Задача 3: скрыть или манифестировать свое присутствие и/или наиболее существенные признаки.
Когнитивная деятельность: распознание деталей контекста и своей репрезентации для управление вниманием других организмов.
Поведение: камуфляж, демонстрация, манифестация, введение в заблуждение и т.п.
Третий базовый когнитивно-поведенческий паттерн: «манипуляторный».
Задача 4: взаимодействие в группе.
Когнитивная деятельность: извлечение значения групповой динамики связанных в единую систему объектов и соотнесение своего поведения с группой.
Поведение: взаимодействие, сотрудничество и/или соперничество, комбинирование, координирование.
Четвертый базовый когнитивно-поведенческий паттерн: «комбинаторный».
Задача 5: оперирование представлениями и образами объектов в отсутствие самих объектов вне актуальной ситуации их непосредственного присутствия.
Когнитивная деятельность: ассоциирование, абстрагирование, мышление, логика, рассуждение, воображение, управление знаками, символами, ассоциациями, значениями.
Поведение: систематизация, теоретизация, интеграция, изобретение, творчество, построение знаковых и символических систем, в том числе – речь, наука, культура и т.п.
Пятый базовый когнитивно-поведенческий паттерн: «символический».
Основные тезисы
Таким образом, все адаптационные задачи, встречающиеся в живой природе, которые могут быть решены с помощью такого поведения, которое требует от организма принятия решения, подразделяются на 5 общих типов задач, которые связывают адаптационную деятельность всех живых организмов на протяжении всей истории жизни на Земле.
Все живущие, и когда-либо жившие, организмы можно объединить в 5 основных групп по числу общих базовых адаптационных задач, которые необходимо решить видам данной группы для выживания и продолжения рода – от одной до пяти.
Выживание и репродукция живых организмов на Земле возможны на основе решения 5 типов общих (универсальных, глобальных, исходных) адаптационных задач. Все без исключения живые организмы, ныне существующие или когда-либо населявшие Землю, должны решать от 1 до 5 типов общих базовых адаптационных задач, чтобы выжить и продолжить род.
Также это правило справедливо и в обратную сторону – в живой природе все задачи, связанные с выживанием и репродукцией, могут быть редуцированы к этим пяти типам базовых задач. В живой природе не существует иных типов базовых задач (имеющих когнитивно-поведенческое решение), кроме этих пяти. Все адаптационные задачи, которые требуют решения на когнитивно-поведенческом уровне – видоспецифические, групповые, индивидуальные, кросс-видовые и т.п. – представляют собой производные или частные случаи пяти общих базовых адаптационных задач и решаются на основе соответствующих пяти базовых когнитивно-поведенческих паттернов.
Каждая из пяти общих базовых адаптационных задач представляет собой единую, целостную, не редуцируемую до суммы составных задач более простого уровня, жизненно важную задачу, от решения которой зависит выживание не только отдельного организма, но и всего вида в целом. Каждый новый базовый когнитивно-поведенческий паттерн формируется на основе всех предыдущих, сформированных на более ранних этапах (треках).
Каждая новая базовая задача возникает в истории жизни на Земле в определенном хронологическом порядке, вызывая необходимость группе видов сформировать специализированный базовый когнитивно-поведенческий паттерн для управления ее решением.
Каждая группа образует самостоятельный эволюционный трек в истории жизни на Земле, объединяющий различные виды организмов по числу базовых адаптационных задач. Всего таких треков 5 – по числу базовых адаптационных задач.
Каждая задача и ответственный за ее решение паттерн – это новая необходимость и возможность для организма воспринимать и обрабатывать большее число элементов окружающей среды для реализации адекватного поведения с целью выживания и репродукции.
Все возможные виды и формы поведения, требующие решения, представляют собой производную этих пяти базовых когнитивно-поведенческих паттернов. Каждая новая общая базовая адаптационная задача связана с формированием нового базового когнитивно-поведенческого паттерна и оснащает все виды данной группы новыми когнитивными способностями и поведенческими паттернами.
Введение
На настоящий момент учеными описано более 1,5 миллиона видов живых организмов. Несмотря на различия в морфологии, среде обитания, образе жизни, пищевой базе и т.п., все живые организмы должны выполнять несколько универсальных глобальных/базовых задач: искать благоприятную среду, добывать еду, не стать едой, найти партнера, продолжить род, обеспечить потомству выживание.
Общая картина живой природы на данный момент выглядит так, как будто эволюция живой природы коснулась разных видов в разной степени. В настоящее время в едином пространстве сосуществуют несколько основных групп видов, которые кардинально отличаются своей морфологией, видовым возрастом, образом жизни, репродуктивными стратегиями, средой и условиями обитания, когнитивными способностями и т.п. Бактерии, насекомые, растения, грибы, рыбы, членистоногие, рептилии, птицы, млекопитающие, человек и др. составляют единую биологическую систему Земли и делят между собой ресурсы, пространство и место для жизни.
Одни виды как будто не подверглись эволюции за всю историю жизни на Земле и остались на изначальном уровне – прокариоты, одноклеточные, простейшие, полипы, медузы и т.п. Другие же – как будто «остановились» в своем эволюционном развитии на определенном этапе: крокодилы, крабы, черепахи, акулы и т.п. Третьи, например, млекопитающие, наиболее «поздняя» из основных групп видов, продолжают эволюционировать и модифицироваться, осваивая новые среды обитания и приспосабливаясь к новым условиям жизни.
Может показаться, что общая картина живой природы выглядит парадоксальным образом с точки зрения эволюции и естественного отбора – либо одни виды не «понимают» своей выгоды в эволюции и остаются на прежнем уровне функционирования. Либо другие виды не имеют возможности противостоять эволюции и вынуждены безропотно подчиниться требованиям эволюции, начать изменяться, отказываясь от своего привычного образа жизни. В итоге одни группы видов остаются на своем изначальном уровне функционирования, «довольствуясь» имеющимся, а другие – переходят на новый, энергетически более затратный, требующий больше сил и ресурсов для обеспечения своей жизнедеятельности.
К такой картине эволюции живой природы возникает очень много вопросов, например: что заставляет одни виды переходить на новый, энергозатратный образ жизни? Что позволяет другим видам не делать этого и оставаться на прежнем, более экономичном образе жизни? Каким образом «естественный отбор» позволяет сосуществовать видам, находящимся на разных стадиях эволюционного развития? В какой момент происходит эволюционный «переход» и при каких обстоятельствах он прекращается?
Наиболее общий и распространенный ответ – эволюция возникает в результате возникновения адаптационных задач и давления факторов, угрожающих выживанию и репродукции. Такое заключение без сомнений, верно, но оно не объясняет того, каким образом организм распознает саму задачу. Ведь для того, чтобы решить задачу организму необходимо выделить ее из всего информационного потока окружающей обстановки, а также распознать ее значение для своей жизни и выбрать наиболее подходящее поведение или реакцию.
Все живое на земле отличается от неживого способностью и, одновременно, необходимостью приводить свои взаимоотношения с окружающим миром к желательным или хотя бы приемлемым. Жизнь любого живого существа – это постоянное решение множества задач различного характера – сложных и простых, глобальных и мелких, спонтанных и регулярных, привычных и новых, общевидовых и индивидуальных и т.п. Но одного поведения не достаточно, чтобы решить жизненно важную задачу; эффективное решение требует того, чтобы организм был способным выделить задачу из всего окружающего контекста и информационного потока, распознать ее значение и выбрать наиболее подходящее поведение или реакцию для ее решения.
Для управления решением повторяющихся, регулярных, общих задач организмы и каждый вид вырабатывают собственные когнитивно-поведенческие паттерны – устойчивые структуры, позволяющие в кратчайшие сроки и с минимальными энергетическими затратами решить задачу наиболее эффективным способом.
Но помимо видоспецифических, существует также 5 общих базовых задач, лежащих в основе выживания 5 основных групп живых организмов. Эти задачи возникают в истории жизни на Земле последовательно в ходе эволюции, в определенной очерёдности, под воздействием и давлением адаптационных факторов. Без решения таких задач выживание и репродукция данной группы видов невозможны.
Каждая из этих задач характеризуется тем, что она актуальна для всех без исключения организмов и видов данной группы, лежит в основе решения остальных задач – индивидуальных, внутривидовых, групповых и т.п. В этой связи они могут быть охарактеризованы не только как общие, но и как базовые; без их решения невозможно или бесполезно решение других задач. Они носят устойчивый, постоянный и регулярный характер, требуют решения от каждого представителя данной группы без исключений в каждом следующем поколении с момента появления.
В результате решения общих базовых задач также формируется соответствующий когнитивно-поведенческий паттерн, управляющий решением данной задачи. Каждый когнитивно-поведенческий паттерн отвечает за распознание данной задачи, распознание ее значения и принятие решения о наиболее адекватном поведении/реакции при данных условиях.
Каждый живший когда-либо на Земле организм представляет собой результат способности своих предков решать задачи по выживанию и репродукции. Но не каждый из них смог подтвердить эту способность и передать жизнь следующим поколениям. Борьба за выживание и «естественный отбор» постоянно заставляют живые организмы совершенствовать свои способности решать жизненно важные задачи: добывать энергию для жизни, не стать энергией для других, найти партнера и, в итоге, передать гены следующему поколению.
Выживание и репродукция каждого вида определяется соответствием числа общих адаптационных задач и базовых когнитивно-поведенческих паттернов. Возникновение новой общей адаптационной задачи в общем объеме данного вида приводит либо к формированию новых видов, выстраивающих свою жизненную стратегию на новом наборе когнитивно-поведенческих паттернов. Либо – к исчезновению данного вида.
Способность приводить свои взаимоотношения со средой – означает способность распознавать вызовы среды и свои потребности, соотносить их с окружающими обстоятельствами, различать ситуации, которые требуют решения, обучаться, запоминать, выделять из всего окружающего контекста и информационного потока задачи и вызовы и выбирать наиболее адекватные реакции и/или поведение из имеющегося арсенала для их решения. С помощью когнитивной деятельности и поведения организм приводит в соответствие свои взаимоотношения со средой к желательными или приемлемым. Или не приводит, погибая в попытке это сделать.
Решение каждой общей базовой адаптационной задачи потребовало от группы видов развития когнитивных способностей по распознанию и обработке информации, а также формирования новых поведенческих паттернов. В результате решения новых адаптационных задач, группы виды оснащались новыми когнитивным и поведенческим паттерном, активирующих новые способности организмов по обработке все большего объема информации и повышая вариативность своего поведенческого арсенала.
Основные положения о сознании живых организмов
Вопрос наличия сознания и когнитивной деятельности у живых организмов, помимо человека, до сих пор остается «полем битвы» различных подходов и направлений. Этот вопрос, возможно, остается одним из наиболее дискутируемых и спорных среди специалистов в области эволюции живой природы и поведения животных. Предлагаемый в данной работе подход к изучению эволюции живой природы основывается на следующих положениях в отношении когнитивной деятельности живых организмов, помимо человека.
Когнитивная деятельность управляет поведением живых организмов, обеспечивая восприятие, распознание, оценку, интерпретацию, соотнесение, анализ, удержание в памяти и выработку программы действий для решения жизненно важной задачи.
Когнитивная деятельность присуща всем живым организмам, включая одноклеточных, бактерии, растения, грибы, насекомых и др., независимо от сложности, степени осознанности, способности к рефлексии, морфологии и т. п.
Когнитивная деятельность – любая деятельность, направленная на распознание для выработки поведения или реакции, включая восприятие, оценку, интерпретацию, удержание в памяти, соотнесение, сравнение, различение, а также выбор наиболее подходящего поведения из всего имеющегося арсенала.
Когнитивная деятельность не обязательно связана с наличием нервной системы или мозга; не рассматривается как аналог или синоним сознания, мышления, разума, интеллекта, рефлексии и т. п.
Когнитивная деятельность – рассматривается как неотъемлемый и ключевой компонент адаптационной деятельности организма по выживанию и процветанию, позволяя организму ориентироваться в пространстве, определять благополучную среду, отдельные объекты, параметры, свойства, коммуницировать, взаимодействовать в группе, решать жизненно важные задачи, выбирать наиболее подходящее и эффективное поведение (реакцию) из имеющегося адаптационного арсенала.
В данной работе под адаптационными задачами понимаются любые вызовы, угрозы и риски во внешней среде, которые могут быть решены с помощью поведения (могут быть решены на уровне поведения), и игнорирование которых ведет к уничтожению, невозможности продолжить род или смерти потомства – как отдельного организма, так и всего вида в целом.Поведение – любые действия или реакции организма, прямо или косвенно направленные на решение задач, связанных с выживанием и продолжением рода. Также в работе могут использоваться равнозначные термины: коупинговое (англ. – cope) поведение или адаптационное поведение – любое регистрируемое поведение, прямо или косвенно, осознанное или нет, связанное с решением любых жизненно важных (адаптационных) задач: добычи пищи, обеспечения безопасности, продолжения рода и взращивания потомства.
Сознание и поведение
Вопрос – обладают ли животные сознанием и насколько справедливо применять термин «сознание» к живым организмам, помимо человека, до сих пор остается болезненной темой для многих биологов и психологов. Первые работы, посвященные сознанию животных, начинают появляться лишь в последней четверти прошлого века. Однако методы исследований и научная терминология в этой области еще не окончательно разработаны и во многих аспектах противоречивы. Так, в вышедшей в 1981 году книге выдающегося американского биолога, основателя когнитивной этологии Дональда Гриффина (Griffin, 1981) – «Вопрос осознанности животных») («The Question of Animal Awarenes»), был предложен взгляд на управляющую роль сознания в организации поведения живых организмов.
Несмотря на то, что в работе Гриффина собраны вполне безобидные и убедительные примеры того, как различные виды животных демонстрируют способность принимать верные решения, даже в сложных ситуациях, руководствуются «рациональными соображениями», демонстрируют эмпатию и способность извлекать смыслы и значение из происходящего, решают многоходовые нетривиальные задачи и т.п. Основной дискурс работы Гриффина заключается в том, что животные не бездумные, механические существа, действующие на одних лишь «инстинктах» и «генах», а вполне осознанные и способные к вариативному решению сложных задач.
Работа была встречена критиками крайне сдержано, подход Гриффина к сознанию животных был оценен как «чрезмерно либеральный» (Thomas, R. K., & Lorden, R. B., 1993), а приведенные примеры охарактеризованы как «демонические вирши о поведении животных» (Davis, H., 1989, цитата по Thomas and Lorden, 1989). Однако революционное значение этой работы для науки о поведении животных переоценить невозможно – она стала едва ли ни первой научной работой в западной науке, указавшей на то, что животные (помимо человека и высших приматов) способны мыслить, принимать решения, выходящие за рамки простых автоматизмов, «рассуждать», «прогнозировать» и т.п. – что до этого считалось прерогативой исключительно человека (и, от части, высших млекопитающих). Всего лишь за какие-то 80 лет биологическое представление о поведении животных эволюционировало от изувечивающих здравый смысл идей Жака Лёба до признания роли сознания в управлении поведением и решением жизненно важных задач.
К этому времени биология столкнулась с определенными трудностями в своих попытках объяснить адаптацию, поведение и эволюцию живой природы исключительно с точки зрения развития «клетки» и «аминокислот». Подходы и теории, предлагавшие модели, в которых у организмов сначала на появлялись органы или гены, а уже затем появлялось адаптивное поведение – перестали удовлетворять даже самые неприхотливые умы (хотя попытки приписать ведущую роль в эволюции, например генам – не прекращаются и по сию пору). Постепенно происходит осознание идеи, высказанной еще Леонтьевым в середине 20-го века о том, что «орган и функция хотя и являются неразрывно взаимосвязанными, но вместе с тем связь их не является неподвижной, однозначной, раз и навсегда зафиксированной, так что аналогичные функции могут осуществляться различными органами» (Леонтьев А.Н., 1972). Другими словами, сначала формируется функция (поведение), а уже затем – специализированный орган.
Постепенно, преодолевая стереотипы и предрассудки, термин «сознание» (cognition) за последние десятилетия отвоевал и упрочил свое место в науках о живой природе, поведении живых организмов и эволюции. Так, Sara J. Shettleworth, одна из наиболее видных специалистов в области сознания и поведения животных, дает такое определение сознания у животных: «сознание (cognition) в широком смысле включает в себя восприятие, обучение, память и принятие решений, то есть, все способы, которыми животные воспринимают информацию о мире с помощью органов чувств, обрабатывают, сохраняют и на основании которой, принимают решения о своих дальнейших действиях» (Shettleworth, 2010; перевод – С.Ф.).
Изучение сознания живых организмов не только стало объектом исследования различных научных дисциплин о живой природе, но и дало начало становлению новых. В результате стали появляться самостоятельные биологические школы, изучающие поведение и биологическую жизнь с точки зрения сознания, управляющего адаптацией и решением задач по выживанию и репродукции: когнитивная этология, когнитивная биология, когнитивная экология и др. Все больше внимания ученых стал привлекать вопрос того, как функционирует сознание животных, как изучать эволюцию сознания, какие могут быть предложены классификации живой природы по типам обработки информации и т.п.
Формирование самостоятельных дисциплин, изучающих сознание животных, возникает как реакция на определенный кризис, в котором оказалась современная биология, обходя сознание животных стороной. Необходимость рассматривать сознание животных, как механизм, управляющий адаптационным поведением, указала на возможное решение и направление выхода из этого кризиса. Можно сказать, что в «бессознательной» биологии наконец-то стало пробуждаться сознание и его признание его роли не только в формировании поведения живых организмов, но и в эволюции в целом.
Постепенно преодолевая стереотипы и предрассудки, термин «сознание» (cognition) за последние десятилетия отвоевал и упрочил свое место в науках о живой природе, поведении живых организмов и эволюции. Стало появляться все большее сторонников этой идеи, стремительно выросло число новых исследований и работ, подтверждающих наличие сознания не только у приматов и высших млекопитающих, но даже у бактерий, растений и грибов. То есть – у всего живого на Земле.
