Максим Шапиро - Гуманитарная помощь

• Название: Гуманитарная помощь
• Автор: Максим Шапиро
• Жанр: Научная Фантастика
• Год: 2015

---

- Институты? – недоуменно спросил генетик.

- Это долгая история, - предупредил экономист.

- А я никуда и не тороплюсь, - заявил Семченко, закинув ногу на ногу и всем своим видом демонстрируя, что он не уйдет пока не получит исчерпывающий ответ.

- Хорошо, - вздохнул экономист, - Но начать придется очень издалека.

Семченко сделал приглашающий жест.

- Представьте, что вы коммивояжер и перед вами стоит простая с виду задача – вы должны объехать сто деревенек, продавая различный товар107. Для простоты допустим, что из каждого населенного пункта вы можете двигаться в другой по прямой. Казалось бы, собрался и в путь. Но вы не просто коммивояжер. Вы очень рациональный коммивояжер. Поэтому вы решаете посетить все деревеньки и вернуться домой по кратчайшему из возможных маршрутов. Но как найти самый кратчайший маршрут соответствующий подобных условиям? Может перебрать все возможные варианты маршрутов, сравнить их и выбрать самый оптимальный? – Поллит достал из кармана найзер, включил голографический проектор и продолжил, - Тем более, что формула расчета количества всех возможных маршрутов для проблемы коммивояжера при числе городов равных n уже давно выведена. Вот она.

(n-1)!/2

- При n равном 100 мы получим

(100-1)!/2≈4,666*10155

- Это достаточно много, - ухмыльнулся Поллит, - Намного, намного больше чем число всех существующих частиц в видимой части вселенной. Но может с помощью компьютера мы посчитаем быстрее? Есть, однако, как мне подсказывает мой искин, фундаментальные ограничения на вычислительную мощность материи, следующие из уравнения эквивалентности массы и энергии Эйнштейна и принципа неопределенности Гейзенберга. Так максимальная теоретически достижимая скорость вычислений на килограмм вещества равна108

1.36×1050 бит в секунду на килограмм

- Допустим нам удалось всю видимую нам вселенную превратить в компьютер работающий на теоретическом пределе мощности, - продолжил экономист, - Масса нашей вселенной, если брать обычную материю, а не темную, будет приблизительно равна 1053 килограмм109. Соответственно наш гигантский

компьютер будет обладать вычислительной мощностью

(1.36×1050)×1053=1.36×10103 бит в секунду

- Если допустить, что на проверку каждого варианта пути будет тратиться одна секунда, то на проверку всех вариантов компьютером размером со вселенную уйдет

4,666*10155/1,36*10103=3,43*1052 секунд

- Это опять-таки намного порядков больше чем возраст нашей вселенной. Ждать в общем придется долго. Мораль проста. При решении с помощью перебора многих с виду простых проблем число возможных вариантов растет экспоненциально. Даже при относительно небольшом количестве составляющих частей мы очень быстро приходим к границам вычислительных возможностей110. Но что такое любая информация как не комбинация составляющих ее частей? Частей, которых может быть гораздо больше ста. Фактически любая информация — это комбинация чего-либо. Но как нужную дверь открывает далеко не любой ключ, так и не любая информация полезна. В задаче коммивояжера нас интересует не первый попавшийся путь, а именно кратчайший. Однако найти его, как мы видим, может быть очень непросто.

- Ну, мне вы можете не рассказывать про комбинаторный взрыв с его чудовищно быстрым ростом вариантов, делающим вычисления очень трудными или вообще невозможными, - улыбнулся Семченко, - Я генетик. Мы как раз имеем дело с различными комбинациями генов и тем фактом, что их возможное число огромно. Если бы матушка-природа могла перебрать все возможные варианты, то ей бы не понадобились миллиарды лет эволюции с ее мутационным блужданием наугад и беспощадным естественным отбором, убивающим те организмы, которые оказались хуже других. Она могла бы сразу выбрать самые лучшие и самые успешные образцы живого мира из всех возможных. Вот только возраста вселенной не хватит, чтобы перепробовать все возможные варианты живых существ.

- О том и речь, - согласился Поллит, - Поскольку перепробовать все возможные способы решения таких задач невозможно, то приходится действовать наугад и многое зависит от банального везения. Но не только от него. Та же задача коммивояжера приближенно неплохо решается с помощью имитации естественного отбора или строго говоря «генетического алгоритма»111. Да и эволюция живых существ вполне себе идет вперед.

- Идет, - согласился Семченко, - Только с завязанными глазами, не зная заранее каков будет результат этих попыток. Мутации и новые комбинации генов создают новые организмы. Более успешные организмы выживают, менее успешные вымирают. Выжившие передают потомкам информацию о том, как выжить.

Потомки получают ее и добавляют к ней что-то свое. Так миллиардами лет в ДНК накапливаются знания.

Фактически это обучение из поколения в поколение, делающее организмы чуть более приспособленными к текущей среде. И поскольку число возможных комбинаций генов чудовищно – эволюция никогда не заканчивается112 хоть и замедляется. Собственно, так в ее процессе и создается информация – делается случайный выбор и его результаты подвергаются естественному отбору113. Если брать ваш пример с коммивояжером, то очевидно, что разные коммивояжеры будут пробовать разные способы объехать все города. И те, у которых при прочих равных суммарный путь будет короче – будут преуспевать и постепенно вытеснят с рынка остальных.

- Если только эти остальные не скопируют маршрут самого успешного коммивояжера, по которому тот объезжает населенные пункты, и не начнут использовать его сами, - вставил Граф.

- И с чего бы такому успешному коммивояжеру делиться с конкурентами своим маршрутом? – скептически спросил Семченко.

- Недавно проводили детский конкурс по созданию наиболее успешных животных, соревнующихся в виртуальном террариуме114, - ответил советник, - Никакого искусственного интеллекта, разумеется. Никаких сложных алгоритмов. Все очень примитивно. Дети ведь. Прямой обмен данными между животными по условиям задачи запрещен. Но школьная команда создавшая лучшее травоядное сумела его обойти. Они придумали очень простое правило – «Если видишь животное твоего вида, которое бежит в какую-либо сторону – беги туда же»115.

- Понятно, - улыбнулся Семченко, - Животное бежит либо от хищника, либо к еде, либо к самке – в любом случае имеет смысл бежать в ту же сторону. И у людей тоже значит так?

- Именно, - подтвердил Граф, - Посложнее все, конечно, но общий принцип тот же. Причем заметьте, когда животное бежит в некоем направлении – оно совсем не думает о том, чтобы передавать сигнал опасности сородичам или извещать их о новом источнике еды. Ему это наоборот невыгодно. И даже намного лучше было бы, чтобы другой представитель его вида заслонял его от хищника хищником116. Чтоб тот переключился на сородича. Ну и едой делиться нет никакого смысла. Альтруисты вымирают первыми. А эгоисты наоборот дают больше потомства. Но при этом не бежать животное тоже не может. А побежав оно становится источником информации.

- Так к чему вы ведете? – осведомился генетик.

Поллит выдержал паузу.

- Поиск ценной информации чем-то напоминает работу старателя, моющего золотоносный песок и иногда натыкающегося на крупинки золота, а если повезет, то и на самородок, - начал он, - Но ни один старатель никогда не знает наверняка повезет ли ему в этом месте или в другом. Это во многом вопрос удачи. Фарта. Так как ни у одного старателя нет возможности исследовать всю планету целиком, чтобы не упустить ни единой крупицы золота. Но уж если какому старателю повезет, и он натыкается на золотую жилу, то слух об этом мгновенно распространяется, и на это место сбегаются старатели со всего света.

Начинается золотая лихорадка. С информацией все точно также. Простым перебором всех возможных вариантов найти оптимальное решение какой-либо проблемы обычно невозможно. Это невозможно даже сейчас. А уж в то время, когда окончательно формировался наш мозг и не было никаких компьютеров это было невозможно тем более. И потому для поиска решения той или иной проблемы люди использовали и используют до сих пор иной подход. Человек делает несколько случайных испытаний (как старатель пробует мыть золото то там, то сям или наш гипотетический коммивояжер тестирует несколько различных маршрутов), устанавливает на их основе свои минимальные требования к результату и первое же решение проблемы, которое оказывается удовлетворительным117 он и принимает. Да, это решение может быть далеко неидеальным, но это не потому, что такой человек глуп. А потому, что мы, как правило, принимаем решение в условиях ограниченных знаний, ресурсов и времени. Стоимость поиска наиболее выгодного решения может оказаться намного выше, чем использование приблизительного и не самого лучшего решения. Это называется ограниченной рациональностью118. Люди могут не обладать способностью к обработке всей полноты информации, но обладают простым алгоритмом для разрешения множества проблем. В конце концов, коммивояжер так или иначе, но объезжает все сто городов. Пусть и не самым кратчайшим путем. Зато он не тратит миллиарды миллиардов лет на поиск самого выгодного пути.