Простые правила - Дональд Сулл

«Скворцы в широком привольном полете проплывают мимо, словно дымка, вуаль или расплывчатое облако, влекомое вдаль помимо своей воли, сейчас оно округло, а в следующий миг перетекает в дугу, а теперь принимает сферическую форму, — вот это уже правильный шар, но в следующий миг он плавно растягивается в продолговатый эллипс, вот его середина провисает — и эллипс перетекает в тор, словно в воздухе зависло колесо автомобиля, а вот из тора прорастает вогнутое полукружье — и оно то разрежается, словно на выдохе, то со вдохом сгущается, в иные моменты мерцает проблесками и полощется в воздухе, нечто дымное и эфемерное, но вдруг оно уплощается, густеет и наливается чернотой!»^[174]

Если поэты могли передать впечатления от мурмурации на бумаге, то ученые ломали головы в поисках причины такого стайного поведения. Английский натуралист Эдмунд Селус, в 1901 году опубликовавший свои наблюдения за поведением птиц, всю оставшуюся жизнь преданно служил орнитологии. Его особенно интересовало, как птицы, собравшись в стаю, координируют свое поведение^[175]. После тридцати лет наблюдений Селус издал книгу, где предложил свое объяснение того, как сотням тысяч птиц удается держать в полете сомкнутый упорядоченный строй и совершенно синхронно совершать на лету резкие рывки и маневры^[176]. Он отбросил как вздорное предположение о том, что поведением всей стаи в одиночку дирижирует птица-вожак. Вместо этого заявил, что птицы могут синхронизировать свои действия посредством «передачи мыслей» — используя некую форму птичьей телепатии, позволяющей им мгновенно доносить до других членов стаи ментальные импульсы.

Проще простого было бы забраковать «птичью телепатию» как завиральную идею эксцентричного англичанина, засидевшегося в одиночестве на болотных кочках. Однако Селус, хоть и вел жизнь затворника, глупцом не был. Он окончил Кембридж, занимался адвокатской практикой и выступал в суде, опубликовал двадцать книг о природе и добился признания как пионер этологии (науки о поведении животных в их естественной среде обитания). Его телепатическая теория — совсем не глупость, а свидетельство того, что природа стайного поведения птиц осталась непостижимой даже для такого преданного и внимательного наблюдателя, как Селус. (Напишите в поисковой строке на YouTube словосочетание «мурмурация скворцов», и вы сможете получить представление об этой действительно таинственной способности маленьких птах синхронизировать полет гигантской стаи.) Коллеги-орнитологи открестились от Селусовой теории «передачи мыслей», но лучшего объяснения этого явления, как ни старались, не предложили. На протяжении полувека с момента выхода в свет книги Селуса вопрос о том, как скворцам удается выписывать в небе причудливые фигуры, так и оставался открытым.

А потом ответ неожиданно нашелся, и предложил его не блуждающий по лугам и лесам чудаковатый орнитолог, а технарь до мозга костей — инженер-программист из компьютерной лаборатории. Крейг Рейнольдс защитился в МТИ на степени бакалавра и магистра, посвятив обе диссертации проблемам компьютерной анимации, и продолжал вести научные исследования там же, в МТИ. Работая над созданием пакета графических программ, Рейнольдс задался вопросом: как можно смоделировать скоординированное поведение живых существ в природе, например птичьей стаи? Он спроектировал компьютерную модель птичьей стаи и назвал ее Boids. Эта модель базируется на трех простых правилах, которые Рейнольдс составил, наблюдая за повадками и поведением окрестных пташек^[177]. Три его правила птичьей навигации выглядели так: 1) избегай столкновения с другими птицами; 2) устремляйся в том же направлении, что и твои ближайшие соседи; 3) держись поблизости от ближайшего соседа. Как оказалось, эти три правила и есть все, что требовалось его boids, чтобы координировать свои перемещения относительно друг друга и воспроизводить удивительно согласованное стайное поведение, очень схожее с поведением настоящих птиц. Специалисты по биологии поведения исследовали действенность выведенных Рейнольдсом правил в условиях дикой природы и заключили, что они позволяют объяснить коллективное поведение массового скопления особей самых разных видов, в том числе пресноводных рыб гамбузий в косяках, скворцов в стаях и пешеходов, которые на оживленных улицах самоорганизуются в более или менее упорядоченные потоки^[178].

Правила стайного (стадного) поведения — это пример правил координации действий, которые управляют взаимоотношениями между особями в толпе себе подобных. Механизм правил координации действия заключается в том, что они четко указывают каждому, как себя вести в отношении других. Скворцы во время мурмурации «знают», что должны избегать столкновения с соседними особями, и, если потребуется, могут совершить резкий рывок или уклониться в сторону в полной уверенности, что не врежутся в соседей и что те, в свою очередь, не врежутся в них. По большому счету, правила координации действий имеют смысл только в социальном контексте. Ведь птица, летящая сама по себе, не может держаться вблизи соседей из-за их отсутствия.

Коллектив способен добиваться целей, которые не под силу отдельным его членам, действуй они в одиночку. Хищник может запросто выхватить птицу из беспорядочного скопления летящих птиц. Но когда пернатые летят организованной стаей, риск быть схваченными у отдельных особей минимизируется за счет того, что они координируют свое движение с другими участниками стаи, упреждая действия нападающего^[179]. В то же время коллективное поведение может дать определенные выгоды и хищникам. Одна особь саранчи — безобидный пустяк, но стая перелетной саранчи создает стихийное бедствие, можно сказать, библейского масштаба. Даже в наши дни саранча угрожает существованию каждого десятого жителя планеты^[180]. Стаи саранчи иногда насчитывают миллионы особей, в полете они образуют черную тучу протяженностью несколько километров, способны перемещаться на расстояния, сравнимые с размерами континентов, при этом уничтожают все сельскохозяйственные посадки, встречающиеся на пути. Тем не менее большую часть жизни особи саранчи проводят в одиночестве, избегая контактов с сородичами, и лишь время от времени сбиваются в адские полчища. Разница между саранчой-одиночкой и саранчой в стае столь велика и масштабна, что одно время биологи классифицировали их как два отдельных вида^[181]. Пусковой механизм, заставляющий саранчу трансформироваться из одной формы в другую, долго оставался загадкой.