Биология поведения человека: Лекция #22. Эмерджентность и сложность [Роберт Сапольски. Стэнфорд]

• Курс по биологии поведения человека.  

• Переход к теме фракталов и эффекта бабочки.  

• Периодически детерминированно-хаотические системы.  

• Крошечные различия могут иметь значительные последствия.  

• Клеточные автоматы как пример.  

• Паттерны состоят из простых ячеек.  

• Локальные правила распространяются на ближайшие окрестности.  

• Большинство систем клеточных автоматов вымирают.  

• Разные начальные условия приводят к схожим паттернам.  

• Информация о начальном состоянии не предсказывает будущее.  

• Эффект бабочки: незначительные различия приводят к значительным последствиям.  

• Примеры с разными начальными условиями и их влияние.  

• Асимметричные начальные условия способствуют динамическим системам.  

• Разные начальные конфигурации могут привести к одинаковым паттернам.  

• Информация о начальном состоянии не позволяет предсказать будущее.  

• Природные паттерны, основанные на клеточных автоматах.  

• Примеры из природы, такие как раковины и растения, подтверждают принцип.  

• Исследование растений в экстремальных условиях.  

• Конвергенция форм растений в экстремальных условиях.  

• Эволюция привела к схожим решениям для выживания.  

• В природе встречаются различные конфигурации конечностей, но выживают лишь те, которые соответствуют определенным правилам.  

• Стивен Вольфрам, автор книги "Новый вид науки", утверждает, что существует множество возможных конфигураций, но лишь немногие из них выживают.  

• Книга Вольфарама "Новый вид науки" рассказывает о природных паттернах и клеточных автоматах.  

• В природе можно запрограммировать сложность с помощью простых правил.  

• Нейронные сети позволяют кодировать информацию в паттернах активации.  

• Нейронные сети помогают распознавать сходство и метафоры, что недоступно компьютерам.  

• Нейронные сети расширяются, создавая связи между нейронами, что способствует творчеству.  

• Пикассо обладал расширенной нейронной сетью, способной распознавать лица и устанавливать связи между различными концептами.  

• В мозге существуют нейроны, реагирующие на различные стимулы, что подтверждает мультимодальные реакции.  

• Исследования Карла Лэшли показали, что память не исчезает при разрушении определенных участков мозга, а ослабевает.  

• На ранней стадии болезни Альцгеймера пациенты теряют нейроны, но память не исчезает, а становится сложнее извлечь.  

• Прохладные утренние души активируют нейронные связи.  

• Фрактальные гены активируют нейронные связи без привязки к масштабу.  

• Пример: трубка, которая растет в длину, пока не достигнет пятикратной ширины, затем разветвляется.  

• Фрактальные команды создают древовидные паттерны.  

• Пример: белки соединяются, образуя трубки, которые становятся нестабильными и разделяются.  

• Фрактальная генетика решает проблему размещения материалов в ограниченном пространстве.  

• Фракталы занимают бесконечно малое пространство, но имеют бесконечную площадь.  

• Примеры: фрактальная кривая Коха и губка Менгера.  

• Организм использует фракталы для создания кровеносных систем и легких.  

• Фрактальные мутации генов могут приводить к катастрофическим последствиям.  

• Пример: синдром Калмана, связанный с нарушениями симметрии и срединных структур.  

• Эмерджентность объясняет, как физические свойства приводят к определенным формам.  

• Пример: чипсы принимают форму двойного седла из-за нагрева.  

• Растения развивают стебли в форме двойного седла из-за физических ограничений.  

• Фрэнсис Гальтон, родственник Дарвина, обнаружил, что толпа может давать правильные ответы, если усреднить их.  

• Пример с ярмаркой, где фермеры угадывали вес скота, и Гальтон вывел среднее значение.  

• Шоу "Кто хочет стать миллионером" использует мудрость толпы, предлагая подсказки.  

• Подсказки помогают сократить выбор до двух вариантов, что повышает вероятность правильного ответа.  

• Рынки предсказаний используют экспертов для прогнозирования событий.  

• Пример: Пентагон использует рынки предсказаний для прогнозирования терактов.  

• Эксперты предсказывали местоположение затонувшей подводной лодки, но оказались неточными.  

• Толпа муравьев, взаимодействуя, смогла найти правильное место.  

• Эмерджентная сложность: системы с малым количеством правил и большим количеством простых элементов.  

• Пример: муравьиная колония, которая адаптируется и регулирует температуру муравейника.  

• Задача коммивояжера: найти кратчайший маршрут через несколько городов.  

• Решение с помощью виртуальных муравьев, которые прокладывают феромонные следы.  

• Роевой интеллект используется для оптимизации телекоммуникационных сетей.  

• Муравьи и пчелы используют простые правила для решения сложных задач.  

• Пчелы танцуют, передавая информацию о направлении и расстоянии до источника пищи.  

• Чем лучше еда, тем дольше длится танец.  

• Пчелы, нашедшие хорошее место, танцуют дольше, что увеличивает вероятность их случайного столкновения с другими пчелами.  

• Муравьи оставляют следы на пути к кратчайшему маршруту.  

• Если одна муравей находит другой танцующий муравей, она летит по указанному маршруту.  

• Случайные взаимодействия приводят к оптимизации поиска места для улья.  

• Магниты притягиваются или отталкиваются в зависимости от заряда.  

• В симуляции города простые правила притяжения и отталкивания создают улицы и торговые районы.  

• В чашке Петри нейроны образуют кластеры, следуя простым правилам притяжения и отталкивания.  

• Муравьи следуют простым правилам притяжения и отталкивания при поиске пищи.  

• Сравнение эффективности распределения станций в метро с муравьиными колониями показало схожие результаты.  

• Молекулы с противоположными зарядами притягиваются, с одинаковыми зарядами отталкиваются.  

• Эксперимент Миллера и Юри показал, что простые молекулы могут самоорганизовываться в аминокислоты.  

• Простые элементы, подчиняющиеся простым правилам, могут создавать сложные структуры.  

• Примеры включают магниты, шарики и металлические шарики, которые образуют структуры под действием притяжения и отталкивания.  

• Частота землетрясений и телефонных звонков подчиняется степенному распределению.  

• Количество ссылок на сайте, белков и отправленных писем также следует этому закону.  

• Эксперименты с долларовыми банкнотами и актерами также демонстрируют степенное распределение.  

• Теория распределения Бейкона применяется к различным системам, включая нейронные сети.  

• Фрактальные структуры возникают благодаря простым правилам притяжения и отталкивания.  

• Пример: взаимодействие между молекулами и тектоническими плитами.  

• Задача коммивояжера в контексте нейронных сетей.  

• Оптимальное распределение связей между узлами для эффективной работы системы.  

• Пример: степенное распределение проекций нейронов в коре головного мозга.  

• У пациентов с аутизмом наблюдается резкое падение степенного распределения проекций нейронов.  

• Изолированные области в коре мозга приводят к функциональным нарушениям.  

• Половые различия в степенном распределении связей в мозге.  

• Пример: оценка качества книг на основе отзывов пользователей.  

• Система контроля качества снизу вверх, основанная на принципах эмерджентности.  

• Пример: Википедия как самоорганизующаяся система.  

• Использование роевого интеллекта для организации нервной системы.  

• Клетки-пионеры и клетки-странники в процессе развития коры мозга.  

• Эмерджентные свойства мозга, обусловленные большим количеством нейронов.  

• Нейроны человека и других видов схожи по структуре и функциям.  

• Различия в количестве нейронов и их связях определяют эмерджентные свойства человека.  

• Пример: Гарри Каспаров и его поражение от шахматного компьютера.  

• Гроссмейстер может предвидеть сложные ситуации на несколько ходов вперед.  

• Компьютер может генерировать больше решений, чем человек.  

• Каспаров признал, что качество приходит с количеством операций в секунду.  

• Нейроны человека и других видов отличаются только количеством.  

• С увеличением количества элементов происходит оптимизация решения.  

• Геном человека и шимпанзе совпадают на 98%, но есть различия в генах.  

• У людей меньше генов для обонятельных рецепторов.  

• Гены, отвечающие за морфологию и размножение, также различаются.  

• Мозг человека и шимпанзе отличается количеством нейронов.  

• Важные генетические различия у людей и шимпанзе связаны с количеством нейронов.  

• Теория хаоса и эмерджентная сложность подчеркивают важность количества.  

• Чем проще составляющие, тем лучше, случайные взаимодействия способствуют развитию сетей.  

• Градиентность информации важна для оптимизации систем.  

• Локальное взаимодействие с простыми правилами улучшает адаптивность.  

• Лучше знать чуть-чуть обо всем, чем быть узким специалистом.  

• Человеческий мозг и поведение объясняются эмерджентными явлениями.  

• Эмерджентность применима к различным системам, включая революции.  

• Будущие поколения будут лучше понимать эмерджентные системы.  

• Понятие идеала и совершенства – миф, все мы отклоняемся от идеала.  

• Отсутствие плана действий подразумевает, что не нужен и тот, кто его составляет.  

• Ваше поколение преуспеет в понимании эмерджентных систем.