Биология поведения человека: Лекция #21. Хаос и редукционизм [Роберт Сапольски, 2010. Стэнфорд]

• Курс "Биология поведения человека" в Стэнфорде.  

• Обсуждение сложных тем и альтернативного взгляда на мир.  

• Книга "Хаос Глейка" как часть курса.  

• Одно домашнее задание за весь курс.  

• Создание клеточных автоматов.  

• Важность выполнения задания без перерывов.  

• Падение Рима и темный период в Европе.  

• Утеря знаний и интеллектуальная изоляция.  

• Перемены в 1805 году с захватом Толедо.  

• Открытие библиотеки в Толедо.  

• Возрождение философии Аристотеля и Платона.  

• Начало современного мышления о сложных системах.  

• Прорыв в логике и силлогизме.  

• Концепция Фомы Аквинского о треугольнике.  

• Влияние науки на все сферы жизни.  

• Идея редукционизма: понимание сложных систем через их составляющие.  

• Линейность и аддитивность в науке.  

• Прогнозирование состояния системы по начальному состоянию.  

• Экстраполяция и применение знаний к новым задачам.  

• Необходимость чертежей для контроля качества.  

• Важность плана действий для сложных систем.  

• Нормальная температура тела человека составляет 36.6 градусов.  

• В группе здоровых людей температура может варьироваться, но среднее значение остается 36.6.  

• Вариативность рассматривается как шум, который нужно минимизировать.  

• Редукционный подход считает вариативность шумом, который нужно устранять.  

• Шум указывает на неэффективность методов наблюдений и измерений.  

• Чем ближе рассматриваешь феномен, тем меньше вариативности.  

• Чем лучше инструменты для изучения феномена, тем меньше вариативности.  

• Вариативность рассматривается как несоответствие, скрывающее действительное значение.  

• Редукция помогает избавиться от шума и понять систему на более глубоком уровне.  

• Редукционизм применяется к изучению организма как сложной системы.  

• Чем ближе к молекулярному уровню, тем точнее понимание работы организма.  

• Проблемы начинаются, когда организм не может работать по таким правилам.  

• Пример из работы Хьюбела и Визеля по изучению зрительной коры головного мозга.  

• Они описали, как зрительная информация извлекается из внешней среды.  

• Каждый нейрон в первом слое коры различает одну точку, что является последовательной редуктивной системой.  

• Во втором слое коры нейроны реагируют на движение света в определенном направлении.  

• Нейроны второго слоя кодируют информацию о линиях и углах.  

• Редуктивная система продолжает работать на следующем уровне иерархии.  

• Понимание системы через изучение связей между нейронами.  

• Открытие механизма сенсорного восприятия в мозге.  

• Нобелевская премия за разгадку механизма сенсорного восприятия.  

• Слои нейронов, реагирующих на разные стимулы.  

• Идея о существовании нейронов, узнающих лица.  

• Постепенное извлечение информации из визуальной коры.  

• Трудности в поиске нейронов, узнающих сложные стимулы.  

• Примеры нейронов, реагирующих на ноты и аккорды.  

• Невозможность доказать существование "бабушкиных нейронов".  

• Обнаружение нейронов, реагирующих на лица в мозге обезьян.  

• Нейрон, реагирующий на Дженнифер Энистон.  

• Проблемы с методологией и интерпретацией результатов.  

• Необходимость большого количества нейронов для обработки информации.  

• Невозможность создания следующего слоя нейронов.  

• Переход к нейронным сетям для обработки сложной информации.  

• Бифуркации как примеры сложных структур.  

• Примеры бифуркаций в организме: кровеносные сосуды, нейроны.  

• Сложность ветвления независимо от масштаба.  

• Проблемы с кодированием бифуркаций в организме.  

• Нехватка генов для кодирования сложных структур.  

• Редуктивный подход не работает для сложных систем.  

• Случайность в биологических системах.  

• Примеры с митохондриями и транспазонами.  

• Невозможность предсказать состояние системы только по начальному состоянию.  

• Иван Чейз провел исследование доминантного поведения у рыб.  

• В колонии из десяти рыб каждая рыба в своем аквариуме.  

• Проводились парные взаимодействия для построения иерархии доминирования.  

• Результаты парных взаимодействий не предсказывали реальную иерархию в группе.  

• Случайность играет важную роль в формировании иерархии.  

• Рыбы способны к транзитивной логике, но это не всегда работает.  

• Случайные движения животных приводят к непредсказуемости в сложных системах.  

• Редукционизм не всегда работает в биологии и поведении.  

• Сложные системы не могут быть объяснены через разложение на части.  

• Случайность и нелинейность усложняют понимание сложных систем.  

• Западный редукционизм хорош для простых систем, но не для сложных.  

• Нелинейные системы не поддаются аддитивному анализу.  

• Исходное состояние системы не предсказывает будущее.  

• Детерминированные системы могут быть периодичными или апериодичными.  

• Периодичные системы позволяют предсказать будущее, зная текущее состояние.  

• Апериодичные системы требуют пошагового анализа для предсказания будущего.  

• Водяное колесо демонстрирует нелинейную апериодичность.  

• В стабильном состоянии колесо вращается с заданной скоростью.  

• Асимметрия потока воды приводит к хаотическому движению колеса.  

• Усиление потока воды ускоряет вращение колеса.  

• Колесо начинает менять направление вращения из-за переполнения черпаков.  

• Можно настроить поток так, чтобы колесо совершало три оборота, затем меняло направление и повторяло цикл.  

• При увеличении напора воды колесо меняет направление четыре раза.  

• Это усложненная версия предсказуемой системы.  

• Удвоение числа периодов вращения приводит к хаосу.  

• При увеличении силы потока воды система становится хаотичной.  

• Паттерн перестает повторяться, и предсказать будущее невозможно.  

• Теория хаоса объясняет, что структурированные системы могут стать хаотичными при увеличении энергии.  

• Нагревание воды в цилиндре приводит к турбулентности и хаосу.  

• Джеймс Йорк утверждает, что нечетные элементы перед повтором указывают на приближение хаоса.  

• Хаотическая система не имеет повторяющихся паттернов.  

• Нелинейные системы были известны математикам и физикам.  

• Хаос воспринимается как шум, мешающий изучению систем.  

• Игнорирование хаоса приводит к искаженному представлению о мире.  

• В хаотических системах система не возвращается к стабильному состоянию.  

• Странный аттрактор вызывает колебания, но не приводит к одной точке.  

• Вариативность в таких системах не является шумом, а частью системы.  

• Рассматривается точка с данными о положении колеса, его направлении и скорости.  

• Система пересекает одну точку дважды, что указывает на периодичность.  

• Орбиты пересекаются, что приводит к хаосу и порядку.  

• Система не попадает в ту же точку при повторном пересечении.  

• Различия в миллионном знаке после запятой усиливаются и влияют на последующие шаги.  

• Эффект бабочки: взмах крыльев бабочки в Корее влияет на погоду в Индиане.  

• В хаотической системе значения не повторяются, каждая точка уникальна.  

• Различия усиливаются, делая систему непредсказуемой.  

• Эффект бабочки объясняет, почему паттерн не возвращается в баланс.  

• Фрактал — это сложный паттерн, который не зависит от масштаба.  

• Внешний вид и сложность остаются неизменными при любом приближении.  

• Примеры фракталов: каналы на Марсе, дендриты нейрона.  

• Фракталы проявляются в физиологических системах, таких как кровообращение и дыхательная система.  

• Вариативность не зависит от масштаба, что важно для понимания систем.  

• Фрактальные гены могут решать проблему нехватки генов.  

• Исследование влияния тестостерона на поведение на разных уровнях редукции.  

• Цель — изучить, как вариативность ведет себя в нелинейных фрактальных системах.  

• Контролируемые эксперименты для изучения влияния тестостерона на уровне сообществ.  

• Уровень тестостерона у землевладельцев и охотников различается.  

• Влияние тестостерона на поведение можно изучать на уровне индивида и органов.  

• Исследование проводилось на основе научных трудов десятилетней давности.  

• Изучены публикации всех журналов, связанных с эффектом тестостерона.  

• Публикации разделены на группы: организмы, системы организмов, клетки, внутриклеточные структуры.  

• Измерена вариативность данных в каждой работе.  

• Показатель вариативности помогает оценить точность данных.  

• Коэффициент вариации показывает отношение вариативности к общему значению.  

• Вариативность не должна уменьшаться с увеличением уровня исследования.  

• Напарник исследовал сотни статей, измеряя среднее значение и коэффициент вариации.  

• Вариативность не уменьшается с переходом от организмов к внутриклеточным структурам.  

• Это подтверждает теорию хаоса и фракталов.  

• Статья была опубликована в журнале с философскими трудами по медицине и биологии.  

• Статья не получила значительного влияния, но вызвала интерес у одного специалиста.  

• Фракталы разрушают представление о редукционизме.  

• Редукционизм полезен для починки часов, но не для понимания сложных систем.  

• Редукционизм подходит для средних результатов, но не для детального понимания.  

• Вариация является нормой для сложных систем.