Кто стоит за этим открытием?
Ведущий автор исследования, Майкл Левин (Tufts University), сегодня считается одним из самых смелых новаторов в биологии. Его часто называют «взломщиком кода жизни»: он прославился экспериментами по созданию ксеноботов — первых в мире живых роботов, собранных из клеток лягушки. Левин доказывает, что интеллект есть даже у тканей нашего тела, и учит их «перепрограммировать» себя. Его коллега, Бенедикт Хартль, — физик и специалист по сложным системам, переводящий биологические чудеса на строгий язык математических моделей. Вместе они создают единую теорию того, как любая материя научилась думать.
Ниже — популярное изложение их новой научной статьи «Remapping and navigation of an embedding space via error minimization: a fundamental organizational principle of cognition in natural and artificial systems», препринт которой выложен на днях на arxiv.org.
Представьте, что вы заблудились в незнакомом городе. Чтобы выбраться, вам нужны две вещи: карта (понимание того, где вы находитесь и что вокруг) и навигатор (алгоритм, который говорит: «поверни направо, чтобы сократить расстояние до цели»).
В новой работе Майкла Левина и его коллег утверждается, что именно этот дуэт — создание карты и навигация по ней — является фундаментальным законом любого разума. Причем неважно, идет ли речь о человеке, крошечной клетке эмбриона или искусственном интеллекте вроде ChatGPT. Все они занимаются одним и тем же: превращают хаос внешних сигналов в удобную внутреннюю «карту» и пытаются минимизировать ошибки на пути к цели.
1. Когнитивный инвариант: разум как универсальное ПО
Традиционно мы привыкли к «мозгоцентричному» взгляду: есть нейроны — есть мысль, нет нейронов — есть лишь слепая механика химических реакций. Левин и Хартль в своей работе разрушают эту стену. Они вводят понятие когнитивного инварианта — это фундаментальный принцип обработки информации, который остается неизменным, на чем бы он ни работал: на углеродных клетках или кремниевых чипах.
Любая живая система сталкивается с одной и той же проблемой: мир слишком сложен и хаотичен, чтобы реагировать на каждый стимул по отдельности. Чтобы выжить, система должна перестать быть просто «набором запчастей» и стать когнитивным агентом.
Авторы доказывают, что разум — это не «бонус» эволюции для обладателей мозга, а базовое свойство организованной материи. Любая система, которая стремится поддерживать свою целостность, вынуждена заниматься когнитивной деятельностью. Она должна постоянно предсказывать будущее и корректировать свое состояние. Это превращает биологию из «химии» в «информатику».
2. Пространство вложений: секретная карта смыслов
Если когнитивный инвариант — это «двигатель» мысли, то пространство вложений (embedding space) — это «дорожное полотно», по которому она движется. Это проще всего представить как тотальную систему метафор.
В компьютере или в скоплении клеток нет «яблок», «страха» или «формы печени». Там есть только сигналы. Пространство вложений — это математический трюк, который превращает качественные понятия в численные координаты.
Как это работает в деталях:
Таким образом, мышление — это не манипуляция объектами реальности, а навигация внутри этой гигантской математической карты. Мы (и наши клетки, и наш ИИ) всегда находимся в поиске «правильного адреса» на этой карте, постоянно пересчитывая маршрут, чтобы минимизировать расстояние до цели.
3. Перекартирование: когда мир перестает быть прежним
Если навигация — это движение по знакомым улицам, то перекартирование (remapping) — это землетрясение, которое меняет ландшафт. В работе Хартля и Левина это ключевой момент адаптации.
Система не просто движется к цели; она постоянно проверяет: «Адекватна ли моя карта?»
Это объясняет невероятную пластичность жизни. Мы не жестко запрограммированные автоматы, мы — системы, которые умеют менять масштаб и структуру своей «внутренней навигации» прямо на ходу.
4. Навигация: как абстрактная мысль превращается в действие
Если пространство вложений — это карта, то навигация — это сама жизнь. В традиционной биологии считается, что всё происходит по цепочке: «стимул — реакция». Но Хартль и Левин предлагают другую модель: «состояние — цель — маневр».
Навигация в биологии. Представьте, что группа клеток должна построить глаз. Они не читают жесткую инструкцию из ДНК, как поваренную книгу. Вместо этого они ведут себя как опытный водитель. Если на дороге затор (травма или мутация), водитель не останавливается навсегда — он ищет объезд, чтобы всё равно попасть в пункт назначения. Это и есть навигация: система знает «координаты» здорового органа в пространстве состояний и постоянно корректирует курс. Именно поэтому эмбрионы удивительно устойчивы к повреждениям — они «объезжают» препятствия на пути к финальной форме.
Навигация в ИИ. Когда нейросеть пишет текст, она не просто выдает случайные слова. Она совершает микродвижения в своем пространстве смыслов. Каждое следующее слово — это шаг, который должен приблизить её к наиболее логичному и понятному завершению вашей мысли. ИИ «прощупывает» пространство впереди себя, выбирая траекторию, которая кажется наиболее верной.
5. Минимизация ошибки: топливо и компас познания
Это самая техническая, но в то же время самая красивая часть теории. Почему система вообще куда-то движется? Ответ: свободная энергия или «ошибка предсказания».
Математически это выглядит как стремление сократить разрыв при возникновении ошибки, которую любая когнитивная система стремится свести к нулю.
Система постоянно сравнивает свои текущие координаты с целевыми. Этот разрыв создает «напряжение». Подобно тому, как мячик всегда скатывается в ямку, разумная система стремится «скатиться» в состояние с нулевой ошибкой.
У нас всегда есть два пути:
6. Биологический разум в действии: как клетки «договариваются» о форме
Майкл Левин не просто теоретик; он практик, который десятилетиями наблюдает, как живая материя решает геометрические задачи. В статье эти примеры служат доказательством того, что навигация в пространстве состояний — это не метафора, а физическая реальность.
Кейс №?1: Регенерация как поиск «правильного адреса»
Самый известный пример Левина — плоские черви планарии. Если разрезать такого червя на 200 частей, каждый кусочек «поймет», в какой части тела он находился, и достроит недостающее. С точки зрения теории вложений, у каждой клетки есть свои координаты на общей карте тела. Когда червя разрезают, система фиксирует колоссальную «ошибку»: текущие координаты (кусочек хвоста) не соответствуют целевым (целый червь). Клетки начинают менять свои биоэлектрические показатели, буквально прокладывая маршрут к точке «целый организм». Как только «адрес» достигнут — рост прекращается.
Кейс №?2: Ксеноботы — разум без предков
Левин создает ксеноботов — крошечные существа, собранные из клеток кожи и сердца лягушки. У них нет мозга, нет нейронов и нет миллионов лет эволюции за спиной (в таком виде они никогда не существовали в природе). Однако эти клетки демонстрируют поразительную способность к навигации:
Кейс №?3: Биоэлектрическая память
В статье упоминается эксперимент, который кажется фантастикой: ученые изменили биоэлектрический код на теле червя, не трогая его ДНК. В результате у червя выросли две головы. Самое поразительное случилось потом: когда этому двухголовому червю снова отрезали головы, он… опять вырастил две! ДНК червя была настроена на одну голову, но когнитивная карта системы была переписана. Клетки «запомнили» новые координаты в пространстве вложений и теперь стремятся именно к этому состоянию как к целевому.
Почему это важно
Эти примеры показывают, что жизнь работает не как конвейер с жесткой программой, а как динамический агент. Клетки — это не кирпичи, а строители, у которых есть планшет с картой. Если планшет взломать или изменить на нем цель, строители изменят весь проект. Это открывает путь к медицине будущего: вместо того чтобы пытаться переписать ДНК (менять кирпичи), мы сможем просто перерисовать карту в «голове» у тканей, заставляя их лечить рак или отращивать органы самостоятельно.
Статья Хартля и Левина — это попытка создать «единую теорию поля» для интеллекта, объединяющую биологию развития, когнитивную психологию и компьютерные науки. Она говорит нам: мы мыслим не потому, что у нас есть мозг, а потому, что мы — системы, способные путешествовать по картам собственных состояний.