The Computational Boundary of a “Self”: Developmental Bioelectricity Drives Multicellularity and Scale-Free Cognition
Michael Levin (2019).
В теоретической статье Левин предлагает рассматривать когнитивную индивидуальность через то, какую информацию система способна воспринимать, связывать и использовать для достижения целей. «Я» в этой модели не обязательно совпадает с границей тела: его пространственный и временной масштаб зависит от того, какие события система может измерять и пытаться регулировать. Левин называет эту область когнитивным световым конусом.
На примере клеток и тканей автор связывает расширение таких границ с развитием коммуникации и совместной регуляции. Особое внимание уделено биоэлектрическим сигналам: обмен ионами и электрическая связь между клетками могут координировать развитие и восстановление крупных структур. Левин предполагает, что более сложная когнитивная организация могла вырасти из простых контуров поддержания жизнеспособности, постепенно включающих память, прогнозирование и распределённую обработку информации. Это теоретическая модель, не объясняющая возникновение субъективного переживания.
На примере клеток и тканей автор связывает расширение таких границ с развитием коммуникации и совместной регуляции. Особое внимание уделено биоэлектрическим сигналам: обмен ионами и электрическая связь между клетками могут координировать развитие и восстановление крупных структур. Левин предполагает, что более сложная когнитивная организация могла вырасти из простых контуров поддержания жизнеспособности, постепенно включающих память, прогнозирование и распределённую обработку информации. Это теоретическая модель, не объясняющая возникновение субъективного переживания.
Что говорит исследование
Левин спрашивает, как из множества компонентов возникает единый организм, способный действовать как целое, и могут ли агенты существовать не только на уровне организма, но также клетки, ткани, органов и коллективов. Статья жанра Hypothesis and Theory соединяет когнитивную науку, кибернетику, информационную теорию и биологию развития в теоретическую схему Scale-Free Cognition. Это синтез ранее проведённых работ и программа проверки, а не отчёт об одном новом эксперименте.
Критерий индивидуальности здесь — не просто физическая отделённость. Левин предлагает смотреть на информационную организацию системы и на цели, к которым она способна направлять действия. Интегрированное «Я» образуют компоненты, совместная работа которых позволяет поддерживать состояния и достигать результатов, недоступных отдельным частям. Цель понимается в кибернетическом, функциональном смысле: как состояние, к которому система регулируемо стремится, несмотря на возмущения.
Когнитивный световой конус описывает границу такого агента: это пространственно-временная область событий, которые система способна измерять и пытаться регулировать. Граница зависит от сенсорных возможностей, действия, памяти, прогнозирования и передачи информации. Простая система может реагировать на локальное событие «здесь и сейчас»; более сложная — связывать удалённые события с прошлым опытом и будущими состояниями. Расширение этого горизонта меняет доступные системе цели и её функциональную границу «Я». У сложных агентов, пишет Левин, эта граница может также очерчивать модель себя.
Такое «Я» не обязательно единственное или непроницаемо отделённое от других. Те же биологические компоненты могут поддерживать пересекающиеся уровни организации: клетка регулирует собственное состояние, ткань согласует активность клеток, организм поддерживает более крупные состояния. Цели этих уровней могут различаться и не всегда совпадать. Для Левина вложенность — свойство индивидуальности, зависящей от масштаба рассматриваемого процесса.
Развитие этой организации Левин описывает как предполагаемую последовательность. В её основании — гомеостаз: система удерживает параметры в пределах, совместимых с её сохранением. Контуры обратной связи могут поддерживать простейшую регуляцию; задержки и сохраняющиеся изменения позволяют учитывать прошлое и готовиться к будущему. Далее возникают более сложные сети, ассоциации, обучение и распределение функций. Левин связывает это с активным выводом и минимизацией неожиданности на разных масштабах — от молекулярных сетей до клеток и организмов. Это гипотеза о непрерывности механизмов, а не утверждение, что все такие системы тождественны человеческому мышлению.
Особое место занимает биоэлектричество развития: изменения мембранных потенциалов и обмен ионными сигналами внутри тканей и между клетками. Ионные каналы и щелевые контакты позволяют образовывать сети, передавать состояние и согласовывать активность на расстоянии. По предлагаемой схеме, эти сигналы участвуют в развитии анатомических структур и восстановлении после повреждения. Сеть позволяет клеткам обмениваться информацией об условиях, которые отдельная клетка не могла бы воспринять сама; так расширяется пространственный и временной масштаб доступной системе регуляции.
Левин связывает контроль формы тела с механизмами нервной системы и предполагает, что нейронные системы могли использовать и развить более древние способы биоэлектрической координации. Переход к крупным когнитивным организациям он описывает как расширение и специализацию существовавших механизмов. Примеры развития и регенерации показывают, как клетки совместно поддерживают анатомический результат, не содержащийся в полной форме ни в одной отдельной клетке.
Пример рака служит моделью сужения границы интегрированного агента. В интерпретации Левина утрата физиологической коммуникации может ослабить включённость клеток в регуляцию ткани и организма; тогда активность смещается к локальным клеточным целям. Это теоретическая интерпретация данных о коммуникации, биоэлектрических процессах и поведении клеток, а не объяснение рака одной причиной и не приписывание клеткам человеческих намерений.
Функциональный тезис нужно отделять от тезиса о сознательном опыте. Основная часть модели описывает организацию, цели, обработку информации и регуляцию. В разделе «What Does It Feel Like to be a Pancreas?» Левин признаёт, что модель не объясняет, почему функциональные особенности дают начало переживанию. Вместе с тем он выдвигает гипотезу, что у ткани или органа может быть минимальная форма «того, каково это», и допускает протосознание, не приписывая поджелудочной железе человеческое самосознание. Это спекулятивное продолжение модели, а не установленный эмпирический вывод. Левин отмечает, что схема не решает трудную проблему сознания и затрагивает проблему объединения множества частей в субъекта.
Итак, статья предлагает функциональную модель многоуровневой индивидуальности: система становится агентом большего масштаба, когда компоненты интегрируют информацию и совместно регулируют состояния, недоступные отдельным частям. Когнитивный световой конус описывает пределы такой активности, а биоэлектрическая связь — один из предполагаемых механизмов её масштабирования. Связь этой организации с субъективным опытом остаётся открытым вопросом.
Критерий индивидуальности здесь — не просто физическая отделённость. Левин предлагает смотреть на информационную организацию системы и на цели, к которым она способна направлять действия. Интегрированное «Я» образуют компоненты, совместная работа которых позволяет поддерживать состояния и достигать результатов, недоступных отдельным частям. Цель понимается в кибернетическом, функциональном смысле: как состояние, к которому система регулируемо стремится, несмотря на возмущения.
Когнитивный световой конус описывает границу такого агента: это пространственно-временная область событий, которые система способна измерять и пытаться регулировать. Граница зависит от сенсорных возможностей, действия, памяти, прогнозирования и передачи информации. Простая система может реагировать на локальное событие «здесь и сейчас»; более сложная — связывать удалённые события с прошлым опытом и будущими состояниями. Расширение этого горизонта меняет доступные системе цели и её функциональную границу «Я». У сложных агентов, пишет Левин, эта граница может также очерчивать модель себя.
Такое «Я» не обязательно единственное или непроницаемо отделённое от других. Те же биологические компоненты могут поддерживать пересекающиеся уровни организации: клетка регулирует собственное состояние, ткань согласует активность клеток, организм поддерживает более крупные состояния. Цели этих уровней могут различаться и не всегда совпадать. Для Левина вложенность — свойство индивидуальности, зависящей от масштаба рассматриваемого процесса.
Развитие этой организации Левин описывает как предполагаемую последовательность. В её основании — гомеостаз: система удерживает параметры в пределах, совместимых с её сохранением. Контуры обратной связи могут поддерживать простейшую регуляцию; задержки и сохраняющиеся изменения позволяют учитывать прошлое и готовиться к будущему. Далее возникают более сложные сети, ассоциации, обучение и распределение функций. Левин связывает это с активным выводом и минимизацией неожиданности на разных масштабах — от молекулярных сетей до клеток и организмов. Это гипотеза о непрерывности механизмов, а не утверждение, что все такие системы тождественны человеческому мышлению.
Особое место занимает биоэлектричество развития: изменения мембранных потенциалов и обмен ионными сигналами внутри тканей и между клетками. Ионные каналы и щелевые контакты позволяют образовывать сети, передавать состояние и согласовывать активность на расстоянии. По предлагаемой схеме, эти сигналы участвуют в развитии анатомических структур и восстановлении после повреждения. Сеть позволяет клеткам обмениваться информацией об условиях, которые отдельная клетка не могла бы воспринять сама; так расширяется пространственный и временной масштаб доступной системе регуляции.
Левин связывает контроль формы тела с механизмами нервной системы и предполагает, что нейронные системы могли использовать и развить более древние способы биоэлектрической координации. Переход к крупным когнитивным организациям он описывает как расширение и специализацию существовавших механизмов. Примеры развития и регенерации показывают, как клетки совместно поддерживают анатомический результат, не содержащийся в полной форме ни в одной отдельной клетке.
Пример рака служит моделью сужения границы интегрированного агента. В интерпретации Левина утрата физиологической коммуникации может ослабить включённость клеток в регуляцию ткани и организма; тогда активность смещается к локальным клеточным целям. Это теоретическая интерпретация данных о коммуникации, биоэлектрических процессах и поведении клеток, а не объяснение рака одной причиной и не приписывание клеткам человеческих намерений.
Функциональный тезис нужно отделять от тезиса о сознательном опыте. Основная часть модели описывает организацию, цели, обработку информации и регуляцию. В разделе «What Does It Feel Like to be a Pancreas?» Левин признаёт, что модель не объясняет, почему функциональные особенности дают начало переживанию. Вместе с тем он выдвигает гипотезу, что у ткани или органа может быть минимальная форма «того, каково это», и допускает протосознание, не приписывая поджелудочной железе человеческое самосознание. Это спекулятивное продолжение модели, а не установленный эмпирический вывод. Левин отмечает, что схема не решает трудную проблему сознания и затрагивает проблему объединения множества частей в субъекта.
Итак, статья предлагает функциональную модель многоуровневой индивидуальности: система становится агентом большего масштаба, когда компоненты интегрируют информацию и совместно регулируют состояния, недоступные отдельным частям. Когнитивный световой конус описывает пределы такой активности, а биоэлектрическая связь — один из предполагаемых механизмов её масштабирования. Связь этой организации с субъективным опытом остаётся открытым вопросом.
При этом работа Левина не используется как доказательство возникновения субъективного переживания. Его функциональная модель становится ступенью к следующему вопросу: достаточно ли саморегуляции, интеграции информации и значения происходящего «для системы», чтобы появился тот, кому может быть плохо? Сам Левин допускает возможность минимального опыта у тканей, но это остаётся гипотезой, а не установленным результатом.