О чудесах муравьиных семей можно рассказать еще очень много, но вот каждый отдельный обитатель муравейника — это, как ни удивительно, просто мелкое суетливое насекомое, в действиях которого часто трудно найти какую-либо логику и цель. Муравей перемещается по неожиданным траекториям, тащит в одиночку или в группе какие-нибудь грузы (кусок травинки, муравьиное яйцо, комочек земли и т. д.), но обычно трудно проследить за его работой от начала до результата. Более осмысленно выглядят его, так сказать, «трудовые макрооперации»: муравей сноровисто подхватывает травинку или кусочек хвои, включается в «групповую» переноску, умело и отчаянно сражается в муравьиных битвах. Удивительно не то, что из этого хаоса и, казалось бы, бесцельной суеты появляется и живет многоликое и мудрое существо — муравейник. Если с высоты сотни метров посмотреть на любое человеческое строительство, то картина будет очень схожа: там тоже сотни работников делают многие десятки, казалось бы, не связанных друг с другом операций, и в результате возникает небоскреб, домна или плотина. Удивительно и находится на грани чуда то, что в муравьиной семье не обнаруживается никакого «мозгового центра», который управлял бы общими усилиями для достижения желаемого результата, будь то починка муравейника, добыча пищи или защита от врагов.
Больше того, анатомия отдельного муравья — разведчика, работника или муравьиной матки — не позволяет поместить этот «мозговой центр» в отдельном муравье. Слишком малы физические размеры его нервной системы и слишком велик объем программ и накопленных поколениями данных, необходимых для управления жизнедеятельностью муравейника.
Можно допустить, что отдельный муравей может автономно на инстинктивном уровне выполнять небольшой набор «трудовых макроопераций».
Это могут быть и трудовые и боевые операции, из которых, как из элементарных кирпичиков, складывается трудовая и боевая жизнь муравейника. Но для жизни в муравьиной семье этого мало. Для существования в своей среде обитания муравьиной семье необходимо уметь оценивать и собственное состояние, и состояние окружающей среды, уметь переводить эти оценки в конкретные задачи поддержания гомеостаза, устанавливать приоритеты этих задач, следить за их выполнением и в режиме реального времени перестраивать работу в ответ на внешние и внутренние возмущения. Как муравьи делают это?
Если принять допущение об инстинктивных реакциях, то достаточно правдоподобный алгоритм поведения может выглядеть следующим образом. В памяти живого существа в том или ином виде должно находится нечто подобное таблице «ситуация — инстинктивный ответ на ситуацию».
В любой жизненной ситуации информация от органов чувств обрабатывается нервной системой и «образ ситуации», созданный ею, сравнивается с «табличными ситуациями». При совпадении «образа ситуации» с какойлибо «табличной ситуацией» выполняется соответствующий «ответ на ситуацию». Если совпадения нет — поведение не корректируется или выполняется некоторый «дежурный» ответ.
Ситуации и ответы в такой «таблице» могут быть обобщены, но и при этом ее информационный объем будет очень большим даже для выполнения относительно простых функций управления. «Таблица» же, которая управляет жизнью муравейника, и в которой перечислены варианты ситуаций трудовой деятельности и контактов с окружающей средой при участии десятков тысяч муравьев становится просто необозримой и для ее хранения потребуются колоссальные объемы «запоминающих устройств» нервной системы. Кроме того, время получения «ответа» при поиске в такой «таблице» также будет очень велико, так как его надо будет выбрать из необозримо большого набора схожих ситуаций. А в реальной жизни эти ответы надо получать достаточно быстро. Естественно, что путь усложнения инстинктивного поведения достаточно быстро заводит в тупик. И это происходит особенно быстро, когда требуются инстинктивные навыки коллективного поведения.
Для оценки сложности «таблицы инстинктивного поведения», посмотрим хотя бы, какие основные операции приходится выполнять муравьям-«животноводам» при уходе за тлями.
Очевидно, что муравьи должны уметь отыскивать на листьях «богатые пастбища» и отличать их от «бедных», чтобы вовремя и правильно перемещать тлей по растению.
Они должны уметь распознавать опасных для тлей насекомых и знать способы борьбы с ними. При этом вполне возможно, что способы борьбы с разными врагами отличаются друг от друга, и это, естественно, увеличивает необходимый объем знаний. Необходимо также уметь опознавать самок тлей, чтобы в определенный момент (в начале зимы) переносить их в муравейник, располагать в специальных местах и обслуживать всю зиму.
Весною же надо определить места их повторного расселения и организовать жизнь новой колонии.
Наверное, нет необходимости продолжать описание необходимых операций по уходу — уже перечисленные операции дают представление о объеме знаний и умений, которые для этого нужны муравью. При этом необходимо учитывать, что все такие операции — это операции коллективные, которые в разных ситуациях могут выполняться разным количеством муравьев. Поэтому невозможно выполнять эту работу по жесткому шаблону и надо уметь адаптироваться к меняющимся условиям коллективного труда. Но кроме «животноводческих» умений муравей-«животновод» должен знать, как участвовать в коллективной жизни муравейника, когда и где работать и отдыхать, начинать и кончать рабочий день и т. д.
Для координации действий десятков и сотен тысяч муравьев в безбрежном океане вариантов коллективной трудовой деятельности необходим уровень управления на порядки выше того, которое возможно при инстинктивном поведении. Элементарные интеллектуальные возможности появились у животного мира Земли именно как способ обойти это принципиальное ограничение. При этом вместо жесткого выбора из «таблицы» стал использоваться метод построения «ответа» на возникающую ситуацию из относительно малого набора элементарных реакций. Алгоритм такого построения хранится в «памяти», и специальные блоки нервной системы в соответствии с ним строят необходимый «ответ».
Естественно, что та часть структуры нервной системы, которая ответственна за реакции на внешние возмущения, существенно усложняется.
Вместо достаточно простого и единообразного «выбора» из таблицы приходится хранить и выполнять достаточно сложные программы реализации непростых алгоритмов. Это требует принципиально другого уровня «аппаратурного оформления» для анализа возникающих ситуаций и формирования ответов на них. Но такое усложнение окупается тем, что оно позволяет, не требуя нереально больших объемов нервной системы, практически неограниченно разнообразить поведение особи и сообщества.
Освоение нового типа поведения с этой точки зрения требует лишь добавления в «память» нового алгоритма формирования «ответа» и минимального объема новых данных. При инстинктивном поведении же, как показано выше, возможности нервной системы быстро ставят предел такому развитию.
Очевидно, что перечисленные выше функции управления муравьиной семьи, необходимые для поддержания равновесия с окружающей средой и выживания, не могут выполняться на инстинктивном уровне — это близко к тому, что мы привыкли называть мышлением.
Но доступно ли это муравью?
По некоторым данным его нервная система содержит всего около 500 тыс. нейронов. Для сравнения — только в мозге у человека около 100 миллиардов нейронов. У первобытного человека размер мозга был не намного меньше. И если деятельность современного человеческого сообщества заметно сложнее жизни муравьиной семьи, то о жизни орды этого не скажешь… Но для жизни в орде первобытному человеку требовался мозг того же порядка, что и у современного человека.
А у муравья вся нервная система в миллионы раз меньше, хотя сложности поведения первобытной орды и муравьиного сообщества сопоставимы.
На загадку муравейника сегодня дается единственный ответ — инстинктивное поведение, дополненное особой генетической структурой муравьиной семьи. Но несоответствие анатомических характеристик муравья и объема информации, необходимой для управления инстинктивным функционированием, делает этот ответ неприемлемым. Только достаточно мощный мозг может управлять муравейником, но в муравье его разместить просто негде. Так почему же муравейник может делать то, что он делает, и жить так, как он живет?