трусики женские украина

На головну

Розподілений мозок» мурашиної сім'ї - Біологія і хімія

Віктор Луговської, доктор технічних наук

Складність життєвого укладу мурашиної сім'ї дивує навіть фахівців, а для непосвячених взагалі представляється чудом. Важко повірити в те, що життя усього мурашиного співтовариства і кожного окремого його члена керується тільки природженими інстинктивними реакціями. Вченим поки не ясно, як відбувається координація колективних дій десятків і сотень тисяч жителів мурашника, яким чином мурашина сім'я отримує і аналізує інформацію про стан навколишнього середовища, необхідну для підтримки життєздатності мурашника. Гіпотеза, яка розглядає ці питання із зовнішньою по відношенню до мирмекологии точки зору, використовуючи ідеї теорії інформації і управління, може показатися фантастичної. Однак вважаємо, що вона має право на обговорення.

У науці про мурашок - мирмекологии - зібраний величезний спостережливий матеріал, що описує особливості життя мурашника. При вивченні цього матеріалу кидається в очі явна невідповідність між високим «інтелектуальним рівнем» функціонування мурашника загалом і мікроскопічними розмірами нервової системи окремої мурашки.

Мурашник як єдиний об'єкт - вкрай раціональний і умілий «організм», який дуже ефективно використовує надто обмежені кошти, що є у нього для підтримки життєдіяльності. Він добре пристосовується не тільки до циклічних змін навколишнього середовища (зміна часів року і часу діб), але і до її випадкових обурень (зміни погоди, пошкодження внаслідок зовнішніх впливів і т. п.).

Мурашина сім'я має сувору внутрішню структуру з чітко встановленими ролями кожної мурашки, і ролі ці можуть мінятися з його віком, а можуть залишатися постійними. Організаційна структура мурашника дозволяє гнучко реагувати на будь-яке обурення і виконувати роботи, що все є потрібен, оперативно залучаючи для їх виконання необхідні трудові ресурси.

Діяльність мурашиної сім'ї вражає цілеспрямованістю. Мурашки, наприклад, успішно займаються «тваринництвом», розводячи тлею. Виділення тлею, так звана падь, служать для мурашок джерелом багатої вуглеводами їжі. Вони регулярно «доїтимуть» тлею, і мурашки-«фуражиры» носять падь в зобиках, щоб годувати нею інших мурашок. При цьому мурашки активно піклуються об тлях: захищають від шкідників і нападів інших комах, переносять на найбільш відповідні дільниці рослини, будують навіси для захисту від сонця, а на зиму відносять тлю-самиць в теплий мурашник. Мурашки - умілі «тваринники», тому в опікуваних ними колоніях швидкість розвитку і розмноження тлею значно вище, ніж в «самостійних» колоніях тлею того ж вигляду.

У мурашок деяких видів помітну частку кормів складає сім'я різних трав. Мурашки збирають їх і зберігають в спеціальних сухих сховищах своїх гнізд. Перед їжею сім'я очищає від шкірки і подрібнює в муку. Мука змішується зі слиною комах-годувальників, і це тісто скармливают личинкам. Приймаються спеціальні заходи для того, щоб забезпечити збереження зерна при тривалому зберіганні. Так, наприклад, після дощів сім'я виносить з сховища на поверхню і сушить.

Крихітні амазонские мурашки уміють будувати пастки для комах набагато більш великих, ніж вони самі. Співвідношення розмірів такі, що живо нагадують полювання первісних людей на мамонтів. Зрізаючи тонкі волоски-волокна трав'янистої рослини, в якій комахи живуть, мурашки плетуть з них кокон. У стінках кокона вони роблять безліч маленьких отворів. Кокон розташовують на виході з порожнини всередині рослини-будинку, і в нього ховаються сотні робочих мурашок. Вони просовують голови в отвори в стінках кокона, виконуючи роль маленьких живих капканів, і чекають жертву. Коли на кокон, замаскований в порожнині рослини, сідає яка-небудь комаха, то мурашки хватають його за лапки, жвала і антени і втримують до приходу підкріплення. Мурашки, що Знову прийшли починають жалити здобич і роблять це доти, поки вона не буде повністю паралізована. Потім комаху розчленовують і по частинах відносять в гніздо. Дуже цікаво, що при будівництві пастки мурашки застосовують «композитные» матеріали. Для підвищення міцності кокона вони розмазують по його поверхні особливий плесневый грибок. Окремі волоски-волокна склеюються цим «клеєм», стінки кокона стають жорсткими, і їх міцність значно зростає.

Ще більш дивним здається те, що робить інша амазонский мурашка. У лісах Амазонки зустрічаються дільниці лісу, на яких зростають дерева тільки одного вигляду. У амазонских джунглях, де на кожному клаптику землі зростають рослини десятків і навіть сотень різних видів, подібні дільниці не тільки дивні, але і лякають своєю незвичністю. Недаремно місцеві племена індіанців називають такі місця «садами диявола» і вважають, що там живе злий лісовий дух. Біологи, що досліджували це явище, недавно з'ясували, що винуватці появи «садів» - мурашки певного вигляду, мешкаючі в стовбурах дерев. Тривалі спостереження показали, що мурашки просто вбивають паростки інших рослин, вприскуючи в їх листя мурашину кислоту. Для перевірки цього припущення були проведені пробні посадки інших рослин на площі одного з «садів диявола»: всі саджанці загинули на протязі доби. Рослини ж, посаджені для контролю поза такими «садами», розвивалися нормально і добре прижились. Така на перший погляд дивна діяльність мурашок має просте пояснення: мурашки розширюють свою «житлоплощу». Вони видаляють рослини-конкуренти, даючи вільно розростатися деревам, в яких живуть. За оцінками дослідників, один з самих великих «садів диявола» існує вже більш восьми віків.

Мурашки деяких видів влаштовують в своїх мурашниках грибні плантації для постачання висококалорійний білковою їжею. Так, муравьи-листорезы, які будують величезні підземні гнізда, харчуються практично одними грибами, і тому в кожному гнізді обов'язково створюється плантація грибів. Ці гриби зростають тільки на спеціальному грунті - робочі мурашки виготовляють його з подрібненого зеленого листя і власних экскрементов. Щоб підтримувати «родючість грунту», мурашки постійно оновлюють грунт в грибниці. При створенні нового мурашника мурашина матка у роту переносить з старого мурашника культуру гриба і таким чином закладає основу під харчову базу сім'ї.

Мурашкам доводиться охороняти свої плантації від шкідників і паразитів. Звичайно врожайність будь-який монокультуры, що спеціально культивується значно вище, ніж у її дикого предка. Але зате у неї немає тих потенцій для захисту від ворогів, які забезпечують виживання дикого різновиду. Монокультура може нормально розвиватися і плодоносити, тільки якщо приймаються спеціальні заходи по захисту її від паразитів і шкідників. Людська цивілізація, наприклад, створила цілі галузі промисловості, зайняті випуском коштів захисту рослин. Мурашки вирішують проблему захисту своїх плантацій не менш ефективно, ніж людина, але набагато більш економним способом. Основний ворог грибних посадок - один з аскомицетовых грибків. Попадаючи на грибну плантацію, він у вельми короткий час перетворює майбутню їжу мурашок в неїстівну бурово-зелену субстанцію. Однак мурашки дуже уважно стежать за своїм «городом» і знищують паразита, як тільки він з'являється на плантації. Дослідження американських вчених показали, що для боротьби з грибками-паразитами мурашки використовують могутні узкоспециализированные антибіотики, смертоносні тільки для паразита і абсолютно нешкідливі для інших грибів. Бактерии-актиномицеты, що виробляють антибіотики, становлять обов'язкову частину «посагу», який матка переносить на нове місце разом з кормовим грибком. Вирішена у мурашок і проблема «звикання» паразита до антибіотика. Кожна сім'я мурашок культивує відразу декілька штамів корисних бактерій, і тому навіть при швидкому звиканні паразита до антибіотика наготові є інший, новий для нього штам.

Мурашки ретельно стежать за станом свого житла. Середнього розміру мурашник складається з 4-6 млн хвоинок і гілочок. Щодня сотні мурашок переносять їх зверху в глибочину мурашника, а з нижніх поверхів - вгору. Так забезпечується стабільний влажностный режим гнізда, і тому купол мурашника залишається сухим після дощу, не гниє і не пліснявить.

Оригінально вирішують мурашки проблему розігрівання мурашника після зими. Теплопровідність стінок мурашника дуже мала, і природне прогрівання весною зайняло б дуже довгий час. Для прискорення цього процесу мурашки приносять тепло всередину мурашника на собі. Коли починає пригрівати сонце і з мурашника сходить сніг, його жителі виповзають на поверхню і починають «приймати сонячні ванни». Дуже швидко температура тіла мурашки підвищується на 10-15 градусів, і він повертається зворотно в холодний мурашник, зігріваючи його своїм теплом. Тисячі мурашок, «що приймають» такі «ванни», швидко підіймають температуру всередині мурашника.

Нескінченна різноманітність мурашок. У тропіках водяться так звані бродячі мурашки, які кочують великою масою. На своєму шляху вони знищують все живе, і зупинити їх неможливо. Тому на жителів тропічної Америки ці мурашки наводять жах. При наближенні колони бродячих мурашок жителі з домашніми тваринами біжать з села. Після проходу колони через село в ній не залишається нічого живого: ні щурів, ні мишей, ні комах. Рухаючись в колоні, бродячі мурашки дотримують суворий порядок. По краях колону охороняють мурашки-солдати з величезними щелепами, в центрі знаходяться самиці і робітники. Робітники несуть личинок і лялечок. Рух продовжується весь світловий день. На ніч колона зупиняється, і мурашки збиваються в купу. Для розмноження мурашки тимчасово переходять на осідлий життя, але будують не мурашник, а гніздо з власних тіл в формі кулі, порожнистої всередині, з декількома каналами для входу і виходу. У цей час матка починає відкладати яйця. Робочі мурашки залицяються за ними і виводять з них личинок. Загони муравьев-фуражиров час від часу виходять з гнізда за їжею для сім'ї. Осідлий життя продовжується доти, поки личинки не підростуть. Тоді мурашина сім'я знову рухається в дорогу.

Про чудеса мурашиної сім'ї можна розказати ще дуже багато, але ось кожний окремий мешканець мурашника - це, як ні дивно, просто дрібна метушлива комаха, в діях якого часто важко знайти яку-небудь логіку і мету.

Мурашка переміщається по несподіваних траєкторіях, тягне поодинці або в групі які-небудь вантажі (шматок травинки, мурашине яйце, комочек землі і т.д.), але звичайна важко прослідити за його роботою від початку до результату. Більш осмислено виглядають його, так би мовити, «трудові макрооперации»: мурашка сноровисто підхоплює травинку або шматочок глиці, включається в «групове» перенесення, уміла і відчайдушно б'ється в мурашиних битвах.

Вражає не те, що з цього хаосу і, здавалося б, безцільної суєти складається багатолике і розмірене життя мурашника. Якщо з висоти сотні метрів подивитися на будь-яке людське будівництво, то картина буде дуже схожа: там також сотні працівників роблять десятки на перший погляд не пов'язаних один з одним операцій, і в результаті виникає хмарочос, домна або дамба.

Дивне інше: в мурашиній сім'ї не виявляється ніякого «мозкового центра», який управляв би спільними зусиллями для досягнення бажаного результату, будь те лагодження мурашника, видобуток їжі або захист від ворогів. Більше того, анатомія окремої мурашки - розвідника, працівника або мурашиної матки - не дозволяє вмістити цей «мозковий центр» в окремій мурашці. Дуже малі фізичні розміри його нервової системи, і дуже великий об'єм програм і накопичених поколіннями даних, необхідних для управління життєдіяльністю мурашника.

Можна допустити, що окрема мурашка здатна автономно на інстинктивному рівні виконувати невеликий набір «трудових макроопераций». Це можуть бути і трудові і бойові операції, з яких, як з елементарних кирпичиков, складається трудове і бойове життя мурашника. Але для життя в мурашиній сім'ї цього мало.

Для існування в своєму середовищі мешкання мурашиній сім'ї необхідно уміти оцінювати і власний стан, і стан навколишнього середовища, уміти переводити ці оцінки в конкретні задачі підтримки гомеостаза, встановлювати пріоритети цих задач, стежити за їх виконанням і в режимі реального часу перебудовувати роботу у відповідь на зовнішні і внутрішні обурення.

Як мурашки роблять це? Якщо прийняти допущення про інстинктивні реакції, то досить правдоподібний алгоритм поведінки може виглядати таким чином. У пам'яті живої істоти в тому або інакшому вигляді повинно знаходитися щось подібне таблиці «ситуація - інстинктивна відповідь на ситуацію». У будь-якій життєвій ситуації інформація, що поступає від органів чуття, обробляється нервовою системою і «образ ситуації», створений нею, порівнюється з «табличними ситуаціями». При збігу «образу ситуації» з якою-небудь «табличною ситуацією» виконується відповідна «відповідь на ситуацію». Якщо збігу немає - поведінка не коректується або виконується деяка «чергова» відповідь. Ситуації і відповіді в такій «таблиці» можуть бути узагальнені, але і при цьому її інформаційний об'єм буде дуже великим навіть для виконання відносно простих функцій управління.

«Таблиця» ж, яка управляє життям мурашника і в якій перераховані варіанти ситуацій трудової діяльності і контактів з навколишнім середовищем за участю десятків тисяч мурашок, стає просто неозорою, і для її зберігання були б потрібні колосальні об'єми «запам'ятовуючих пристроїв» нервової системи. Крім того, час отримання «відповіді» при пошуку в такій «таблиці» також буде дуже великий, оскільки його необхідно вибирати з неозоро великого набору схожих ситуацій. А в реальному житті ці відповіді треба отримувати досить швидко. Природно, що шлях ускладнення інстинктивної поведінки невдовзі заводить в тупик, особливо в тих випадках, коли потрібно інстинктивні навики колективної поведінки.

Для оцінки складності «таблиці інстинктивної поведінки» подивимося хоч би, які основні операції доводиться виконувати мурашкам-«тваринникам» при відході за тлями. Очевидно, що мурашки повинні уміти відшукувати на листі «багаті пасовища» і відрізняти їх від «бідних», щоб вчасно і правильно переміщувати тлею по рослині. Вони повинні уміти розпізнавати небезпечних для тлею комах і знати способи боротьби з ними. При цьому цілком можливо, що способи боротьби з різними ворогами відрізняються один від одного, і це, природно, збільшує необхідний об'єм знань. Важливо також уміти пізнавати самиць тлею, щоб в певний момент (на початку зими) перенести їх в мурашник, розташовувати в спеціальних місцях і обслуговувати всю зиму. Весною ж треба визначити місця їх повторного розселення і організувати життя нової колонії.

Напевно, немає потреби продовжувати - вже перераховані операції дають уявлення про об'єм знань і умінь, потрібних мурашці. При тому треба враховувати, що всі подібні операції - колективні і в різних ситуаціях можуть виконуватися різною кількістю мурашок. Тому неможливо виконувати цю роботу по жорсткому шаблону і треба уміти пристосуватися до змінних умов колективного труда. Наприклад, мурашка-«тваринник» повинен знати не тільки, як залицятися за тлями, але і як брати участь в колективному житті мурашника, коли і де працювати і відпочивати, в який час починати і кінчати робочий день і т.д. Для координації дій десятків і сотень тисяч мурашок в безбережному океані варіантів колективної трудової діяльності необхідний рівень управління на порядки вище за того, який можливий при інстинктивній поведінці.

Елементарні інтелектуальні можливості з'явилися у представників тваринного світу Землі саме як спосіб обійти це принципове обмеження. Замість жорсткого вибору з «таблиці» став використовуватися метод побудови «відповіді» на виникаючу ситуацію з відносно малого набору елементарних реакцій. Алгоритм такої побудови зберігається в «пам'яті», і спеціальні блоки нервової системи відповідно до нього будують необхідну «відповідь». Природно, що та частина структури нервової системи, яка відповідальна за реакції на зовнішні обурення, істотно ускладнюється. Але таке ускладнення окупається тим, що дозволяє, не вимагаючи нереально великих об'ємів нервової системи, практично необмежено різноманітити поведінку особня і співтовариства. Освоєння нового типу поведінки з цієї точки зору вимагає лише додавання в «пам'ять» нового алгоритму формування «відповіді» і мінімального об'єму нових даних. При інстинктивній же поведінці можливості нервової системи швидко ставлять межу такому розвитку.

Очевидно, що перераховані вище функції управління мурашиною сім'єю, необхідна для підтримки рівновага з навколишнім середовищем і виживання, не можуть виконуватися на інстинктивному рівні. Вони близькі до того, що ми звикли називати мисленням.

Але чи доступно мислення мурашці? За деякими даними, його нервова система містить всього біля 500 тис. нейронів. Для порівняння: в мозку людини біля 100 млрд. нейронів. Так чому ж мурашник може робити те, що він робить, і жити так, як він живе? Де розміщується «мислячий центр» мурашиної сім'ї, якщо в нервовій системі мурашки його розмістити не можна? Скажу відразу, що таємничі «психополя» і «інтелектуальна аура» як вмістище цього «центра» тут розглядатися не будуть. Будемо шукати реально існуючі місця можливого розташування такого «центра» і способи його функціонування.

Уявимо собі, що програми і дані гіпотетичного мозку досить великої потужності розбиті на велику кількість малих сегментів, кожний з яких розміщений в нервовій системі однієї мурашки. Для того щоб ці сегменти могли працювати як єдиний мозок, треба з'єднати їх лініями зв'язку і в набір програм мозку включити програму-«наглядача», яка стежила б за передачею даних між сегментами і забезпечувала потрібну послідовність їх роботи. Крім того, при «побудові» такого мозку треба врахувати те, що деякі мурашки - носії програмних сегментів - можуть померти від старості або загинути у важкій боротьбі за виживання, а з ними загинуть і розташовані в них сегменти мозку. Щоб мозок був стійкий до таких втрат, необхідно мати резервні копії сегментів.

Програми самовосстановления і оптимальна стратегія резервування дозволяють, взагалі говорячи, створити мозок дуже високої надійності, який зможе працювати тривалий час, незважаючи на військові і побутові втрати і зміну поколінь мурашок. Такий «мозок», розподілений по десятках і сотнях тисяч мурашок, будемо називати розподіленим мозком мурашника, центральним мозком або супермозгом. Треба сказати, що в сучасній техніці системи, схожі по структурі з супермозгом, не новинка. Так, американські університети вже використовують тисячі комп'ютерів, підключених до Інтернету, для рішення актуальних наукових задач, що вимагають великих обчислювальних ресурсів.

Крім сегментів розподіленого мозку в нервовій системі кожної мурашки повинні бути закладені і програми «трудових макроопераций», що виконуються по командах цього мозку. Склад програми «трудових макроопераций» визначає роль мурашки в ієрархії мурашника, а сегменти розподіленого мозку працюють як єдина система, як би поза свідомістю мурашки (якби воно у нього було).

Отже, передбачимо, що співтовариство колективних комах керується розподіленим мозком, причому кожний член співтовариства є носієм частинки цього мозку. Іншими словами, в нервовій системі кожної мурашки знаходиться невеликий сегмент центрального мозку, який є колективною власністю співтовариства і забезпечує існування цього співтовариства як цілого. Крім того, в ній знаходяться програми автономної поведінки («трудові макрооперации»), які є як би описом його «особистості» і які логічно назвати власним сегментом. Оскільки об'єм нервової системи кожної мурашки малий, то і об'єм індивідуальної програми «трудових макроопераций» також виходить малим. Тому такі програми можуть забезпечувати самостійну поведінку комахи тільки при виконанні елементарної дії і вимагають обов'язкового керуючого сигналу після його закінчення.

Говорячи об супермозге, не можна обійти проблему зв'язку між його сегментами, розташованими в нервовій системі окремих мурашок. Якщо ми приймаємо гіпотезу розподіленого мозку, то повинні враховувати, що для управління системою мурашника необхідно швидко передавати великі обсяги інформації між сегментами мозку і окремих мурашок повинні часто отримувати керівники і коректуючі команди. Однак багаторічні дослідження мурашок (і інших колективних комах) не виявили скільки-небудь могутніх систем передачі інформації: знайдені «лінії зв'язку» забезпечують швидкість передачі порядку одиниць біт* в хвилину і можуть бути тільки допоміжними.

Сьогодні ми знаємо лише один канал, який міг би задовольнити вимогам роботи розподіленого мозку: електромагнітні коливання в широкому діапазоні частот. Хоч до цього часу такі канали не знайдені ні у мурашок, ні у термітів, ні у бджіл, з цього не треба, що вони відсутні. Правильніше говорити про те, що використані методики дослідження і апаратура не дозволили виявити ці канали зв'язку.

Сучасна техніка, наприклад, дає приклади абсолютно, несподіваних каналів зв'язку в добре, здавалося б, вивчених областях, які можна виявити тільки спеціально розробленими методами. Хорошим прикладом може бути уловлювання слабих звукових коливань, або, просто говорячи, підслуховування. Рішення цієї задачі шукали і знаходили і в архітектурі древнеегипетских храмів, і в сучасних направлених мікрофонах, але з появою лазера несподівано з'ясувалося, що є ще один надійний і високоякісний канал прийому вельми слабих акустичних коливань. Причому можливості цього каналу далеко перевершують всі, що вважалося в принципі можливим, і здаються казковими. Виявилося, що можна добре чути без всяких мікрофонів і радіопередавачів все, що впівголоса говориться в закритій кімнаті, і робити це з відстані 50-100 метрів. Для цього досить, щоб в кімнаті було засклене вікно. Справа в тому, що звукові хвилі, виникаючі при розмові, викликають коливання шибок з амплітудою в мікрони і частки мікрона. Лазерний же промінь, відбиваючись від колеблющегося скла, дає можливість фіксувати ці коливання на приймальному пристрої і після відповідної математичної обробки перетворювати в звук. Цей новий, раніше невідомий метод реєстрації коливань дозволив вловлювати невідчутно слабі звуки в умовах, коли їх виявлення здавалося принципово неможливим. Очевидно, що експеримент, що спирається на традиційні способи пошуку електромагнітних сигналів, не зміг би виявити цей канал.

Чому ж не можна передбачити, що розподілений мозок використовує якийсь невідомий нам спосіб передачі інформації по каналу електромагнітних коливань? З іншого боку, в повсякденному житті можна знайти приклади передачі інформації по каналах, про фізичну основу яких нічого не відомо. Я не маю на увазі передчуття, що виконуються, емоційний зв'язок між близькими людьми і інші подібні випадки. Навколо цих явищ, незважаючи на їх безумовне існування, нагромадилося стільки містичних і полумистических фантазій, перебільшень, а іноді і просто обману, що я не вирішуюся посилатися на них. Але відомо, наприклад, таке поширене явище, як відчуття погляду. Практично кожний з нас може пригадати випадки, коли він обертався, відчувши чий-небудь погляд. Сумнівів в існуванні інформаційного каналу, який відповідальний за передачу відчуття погляду, немає, але немає і пояснення, яким чином деякі особливості стану психіки що дивиться передаються тому, на кого він дивиться. Електромагнітне поле мозку, яке могло б бути відповідальне за цей інформаційний обмін, практично невідчутне при видаленні на десятки сантиметрів, а відчуття погляду передається на десятки метрів.

Те ж можна сказати про таке загальновідоме явище, як гіпноз. Гіпнотичні здібності має не тільки людина: відомо, що деякі змії використовують гіпноз при полюванні. При гіпнозі також відбувається передача інформації від гіпнотизера до того, що гіпнотизується по каналу, який хоч і безумовно існує, але природа якого невідома. Причому якщо гіпнотизер-людина використовує іноді голосові накази, то змії звуковий сигнал не використовують, але їх гіпнотичне навіювання від цього не втрачає силу. І ніхто не сумнівається в тому, що можна відчути чужий погляд, і не заперечує реальності гіпнозу через те, що в цих явищах канали передачі інформації невідомі.

Все сказане вище можна розглядати як підтвердження допустимості припущення про існування каналу передачі інформації між сегментами розподіленого мозку, фізична основа якого нам ще невідома. Оскільки наука, техніка і практика повсякденного життя дають нам несподівані і нерозгадані приклади різноманітних інформаційних каналів, то і в припущенні про наявність ще одного каналу невстановленої природи немає, видимо, нічого незвичайного.

Для пояснення того, чому лінії зв'язку у колективних комах ще не виявлені, можна привести багато різних причин - від цілком реальних (недостатня чутливість дослідницької апаратури) до фантастичних. Простіше, однак, допустити, що ці лінії зв'язку існують, і подивитися, які слідства з цього витікають.

Прямі спостереження за мурашками підтверджують гіпотезу про зовнішні команди, керуючі поведінкою окремої комахи. Типовою для мурашки є несподівана і різка зміна напряму руху, яку не можна пояснити ніякими видимими зовнішніми причинами. Часто можна спостерігати, як мурашка на миті зупиняється і несподівано повертає, продовжуючи рух під кутом до колишнього напряму, а іноді і в зворотну сторону. Картину, що Спостерігається можна правдоподібно витлумачити, як «зупинку для прийому керуючого сигналу» і «продовження руху після отримання наказу про новий напрям». При виконанні якої-небудь трудової операції мурашка може (правда, це трапляється помітно рідше) перервати її і або перейти до іншої операції, або рухатися в сторону від місця роботи. Така поведінка також нагадує реакцію на зовнішній сигнал.

Дуже цікавий з точки зору гіпотези супермозга феномен так званих лінивих мурашок. Спостереження показують, що не всі мурашки в сім'ї є зразками працьовитості. Виявляється, приблизно 20% мурашиних сім'ї практично не бере участі в трудовій діяльності. Дослідження показали, що «ліниві» мурашки - це не мурашки на відпочинку, які після відновлення сил включаються в роботу. Виявилося, що якщо видалити з сім'ї помітну частину працюючих мурашок, то відповідно підвищується темп роботи працівників», що залишилися «, а «ліниві» мурашки в роботу не включаються. Тому їх не можна вважати ні «трудовим резервом», ні «відпочиваючими».

Сьогодні запропоноване два пояснення існування «лінивих» мурашок. У першому випадку передбачається, що «ліниві» мурашки - це своєрідні «пенсіонери» мурашника, постарілі мурашки, нездібні до активної трудової діяльності. Друге пояснення ще простіше: це мурашки, які чомусь не хочуть працювати. Оскільки інших, більш переконливих пояснень немає, вважаю, що маю право на ще одне припущення.

Для будь-якої розподіленої системи обробки інформації - а супермозг є різновидом такої системи - одна з основних проблем - забезпечення надійності. Для супермозга ця задача життєво важлива. Основу системи обробки інформації представляє програмне забезпечення, в якому закодовані прийняті в системі методи аналізу даних і прийняття рішень, що справедливо і для супермозга. Напевно його програми сильно відрізняються від програм, написаних для сучасних обчислювальних систем. Але в тому або інакшому вигляді вони повинні існувати, і саме вони відповідальні за результати роботи супермозга, тобто зрештою за виживання популяції.

Але, як вже говорилося вище, програми і дані, які ними обробляються, не зберігаються в одному місці, а розбиті на безліч сегментів, розташованих в окремих мурашках. І навіть при дуже великій надійності роботи кожного елемента супермозга результуюча надійність системи виходить невисокою. Так, наприклад, нехай надійність роботи кожного елемента (сегмента) рівна 0,9999, тобто збій в його роботі виникає в середньому один раз на 10 тисяч звертань. Але якщо обчислити сумарну надійність системи, що перебуває, скажемо, з 60 тисяч таких сегментів, то вона виявляється менше 0,0025, тобто меншає приблизно в 400 раз в порівнянні з надійністю окремого елемента!

Розроблені і використовуються в сучасній техніці різні способи підвищення надійності великих систем. Наприклад, різко підвищує надійність дублювання елементів. Так, якщо при тій же, що і в приведеному прикладі, надійності елемента його дублювати, то загальна кількість елементів зросте вдвоє, але зате сумарна надійність системи зросте і стане практично рівній надійності окремого елемента.

Якщо повернутися до мурашиної сім'ї, то треба сказати, що надійність функціонування кожного сегмента супермозга значно нижче приведених величин, хоч би через малий термін життя і велику імовірність загибелі носіїв цих сегментів - окремих мурашок. Тому багаторазове дублювання сегментів супермозга є обов'язковою умовою його нормального функціонування. Але крім дублювання є і інші способи підвищення сумарної надійності системи.

Справа в тому, що система загалом не однаково реагує на збої в різних її елементах. Є збої, які фатально позначаються на роботі системи: наприклад, коли неправильно спрацьовує програма, що забезпечує потрібний порядок обробки інформації, або коли через збій втрачаються унікальні дані. Але якщо збій відбувається в сегменті, результати роботи якого можна яким-небудь способом виправити, то ця неполадка приводить тільки до деякої затримки в отриманні результату. До речі сказати, в реальних умовах більшість результатів, що отримуються супермозгом, відноситься саме до цієї групи і лише в рідких випадках збої призводять до важких наслідків. Тому надійність системи можна збільшити ще і підвищенням, так би мовити, «фізичної надійності» сегментів, в яких розташовуються особливо важливі і програми, що невідновлюються і дані.

Виходячи з сказаного, можна передбачити, що саме «ліниві» мурашки є носіями спеціалізованих, особливо важливих сегментів розподіленого мозку. Ці сегменти можуть мати різне призначення, наприклад виконувати функції підтримки цілісності мозку при загибелі окремих мурашок, збирати і обробляти інформацію з сегментів нижнього рівня, забезпечувати правильну послідовність виконання задач супермозга і т. п. Звільнення від трудової діяльності забезпечує «лінивим» мурашкам підвищену безпеку і надійність існування.

Таке припущення про роль «лінивих» мурашок підтверджується експериментом, проведеним в Стенфордської лабораторії відомого фізика, лауреата Нобелівської премії І. Прігожіна, який займався проблемами самоорганизации і колективної діяльності. У цьому експерименті мурашину сім'ю розділили на дві частини: в одну увійшли тільки «ліниві» мурашки, а в іншу - «працівники». Через деякий час з'ясувалося, що «трудовий профіль» кожної нової сім'ї повторює «трудовий профіль» початкової сім'ї. Виявилося, що в сім'ї «лінивих» мурашок тільки кожний п'ятий залишився «лінивим», а інші активно включилися в трудову діяльність. У сім'ї же «працівників» та ж п'ята частина стала «лінивими», а інші залишилися «працівниками».

Результати цього витонченого експерименту легко пояснити з точки зору гіпотези розподіленого мозку. Мабуть, в кожній сім'ї частина її членів делегується для зберігання особливо важливих сегментів розподіленого мозку. Ймовірно, по структурі і будові нервової системи «ліниві» мурашки не відрізняються від «працівників» - просто в якийсь момент в них завантажуються потрібні сегменти. Саме це і сталося з новими сім'ями в описаному вище експерименті: центральний мозок виконав щось схоже на завантаження нового програмного забезпечення, і цим було закінчене оформлення мурашиних сімей.

Вже сьогодні можна будувати досить правдоподібні гіпотези про структуру розподіленого мозку, топології мережі, об'єднуючу його сегменти, і про базові принципи резервування всередині неї. Але головне не в цьому. Головне в тому, що концепція розподіленого мозку дозволяє несуперечливо пояснити основну загадку мурашника: де і як зберігається і використовується керуюча інформація, що визначає надскладне життя мурашиної сім'ї.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайта http://learnbiology.narod.ru

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка