Физическая экономика для малышей, часть 2
«Все сложное — не нужно, все нужное — просто» (ц) М. Калашников
В первой части мы начали рассматривать систему из прожорливой Обезьяны и читерской Пальмы с энергетически ценными Бананами, выяснили степень прожорливости, обозначили Потребность и остановились на том, что в Обезьяне появился Управляющий Механизм, который побуждает собирать больше еды, чем Обезьян собирается съесть (не удивлюсь, если это УМ подсказывает не переедать), тем самым балансируя Потоки Энергии.
Здесь и далее Особые Понятия пишутся с большой буквы для большей важности и отличия от просто слов, которые могут быть использованы для пояснения и примеров.
Про потребности
Строго говоря, Потребность отдельной Обезьяны удовлетворяется даже с помощью КПД в 100%, когда она день за днём съедает столько, сколько нужно. Но каждая отдельная обезьяна это животное, оно стареет и умирает. А популяция Обезьян сохраняется во времени, значит у Обезьяны возникает дополнительная, улучшенная Потребность не только поесть самой, но и завести как минимум одного потомка, для этого надо подружиться с Соседкой.
Кстати, для устойчивого выживания вида с половым размножением нужно два потомка, для того же вида с развитой заботой о стариках уже три ребёнка. А что бывает, если в какой-то момент недовоспроизвестись, можно увидеть под спойлером.
На потомка нужны дополнительные 100% бананов, на кормящую мать какой-то период тоже нужно выдавать больше бананов, при этом вторая половинка тоже работает на пальме и своими дополнительными 100% кормит вторую маленькую обезьянку.
Даже если исключить подстерегающие на каждом шагу опасности, вывод один: потребность в бананах растёт. Но в принципе, указанными 200% ограничиваются Биологические Потребности обезьяны, в условиях райской Пальмы ничего больше не нужно. Вся суть и цель жизни Обезьяны заключена в этих потребностях.
Управляющий Механизм (УМ)
Тот факт, что Биологические Потребности это непосредственная гарантия выживаемости вида, накладывает серьёзную ответственность на каждую дееспособную особь. Жестокая необходимость идти и собирать бананы каждый день не меньше, чем на 5000 ккал. Никаких исключений. Не получится экономить на себе, силы будут слабые, не получится экономить на детях, не получится экономить на жене. А тут и старые родители стали жить дольше, чем обычно. ЗадУМаешься тут… А задуматься есть о чём. 
В какой-то момент наш герой Обезьян понимает, что дневной баланс бананов и усилий непосредственно связаны. Становится понятно, что нельзя весь день веселиться на полянке, потому что усталость от веселья такая же, как от сбора бананов, а бананов от веселья не прибавляется. То есть, не выполняется дневная цель по сбору бананов. Веселье нецелесообразно.
И тут УМ берёт на себя не только функцию контроля потребления энергии, но и контроля траты энергии. Возникают некоторые правила целесообразного поведения: количество собранных бананов с течением времени не должно убывать, нельзя тратить на сбор больше энергии, чем можешь восполнить, нельзя слишком долго собирать нужные бананы. Всё это даёт фундаментальный Закон Целесообразности: отношение результата работы к затратам энергии на работу не уменьшается с ходом времени.
Алгоритм обеспечения целесообразности
Как уже упоминалось, УМ имеет способность к обучению различными способами. В данном случае конкретные способы не имеют значения (можно представить это как поиск локального минимума).
В какой-то момент в УМе формируется окончательный алгоритм обеспечения целесообразности работы тела примата:
- Запомнить последовательность затратных действий (например, путь к Пальме, перехватывание лиан, ну, или, веселье на полянке)
- Вычислить общую величину Затрат на эти действия
- Запомнить последовательность полезных действий, которые можно совершить после получения Результата (сам поел, детей накормил, врага отогнал)
- Вычислить общую величину Результата этих действий (дети спят, самка любит)
- Вычислить Отношение Результата к Затратам
- Разделить Отношение на время от начала Затрат до получения полного Результата получив количественное выражение Степени Целесообразности
и самое важное - Сравнить полученный результат с предыдущей оценкой Целесообразности и в случае, когда текущий результат превосходит предыдущие — принять новую последовательность затратных действий за оптимальную, в противном случае запомнить эти действия как Нецелесообразные.
Такой алгоритм на самом абстрактном уровне обеспечивает долговременное выживание вида с сохранением тенденции к расширению ареала обитания.
Первый Труд
Каждый раз, проснувшись с утра, Обезьян понимает — надо что-то делать. Но что? Рассмотрим простейшее действие — встать с травы на лапы. Обезьяна крупная, для простоты представим, что Обезьяна поднимает свой собственный вес 75 кг. на 1 метр, чтобы встать. При этом совершается работа мышц, происходят затраты внутренней энергии тела, весь процесс занимает какое-то время. Время зависит от совокупной мощности мышц, а расход энергии на полезную работу будет сопровождаться выделением теплоты.
Легко заметить, что в рассмотренном примере внутренняя энергия Обезьяны была израсходована на полезное дело, встать на ноги, чтобы затем пойти к Пальме. Лёжа ведь не ходят (в армии — ходят, но это отдельная история). Значит, надо встать.
Работа совершена с целью сбора бананов, а значит затраченная энергия уже включена в совокупные Затраты при добыче бананов. Тот факт, что нет такого действия Обезьяны, которое может произойти без затраты внутренней энергии является основанием для всей системы физической экономики. Поток энергии из обезьяны, рассеивающийся в виде тепла или переходящий в воздействие на природу, овеществляемый в бананах, это неизбежность. Даже работа УМа приводит к потере запасённой энергии, чтобы затем опосредованно превратиться во вкусные бананы.
Но зададим вопрос: есть ли кто-то, кто нуждается в этой совершённой работе? Конечно, есть. Это и сам Примат, и его семья. То есть, эта работа совершена для удовлетворения нужд (нужна т.е.) и Потребности. Значит эта работа является Трудом.
Встать с дивана травы — это труд! Всякий труд — банан, но не всякий банан — труд. Доброе утро, Рай!
Первый Инструмент
Легко понять, что алгоритм Целесообразности будет использовать любую возможность по оптимизации и минимизации баланса Потоков Энергии и наиболее полному использованию возможностей тела обезьяны. В этом смысле УМ это рациональный механизм. Но природа зачастую иррациональна, и рациональное решение может застрять в локальном оптимуме, не перейдя на качественно новый уровнь выгоды.
Поэтому УМ помимо алгоритма Целесообразности быстро сообразил, что использование нелинейности природы тоже может быть полезно. Это даёт примату некоторую непредсказуемость, позволяет ему делать произвольные, случайные вещи. И вот к чему это привело.
Обезьян каждый день поднимает свой вес на высоту 10 метров. Уже найдены самые оптимальные движения лап, изведаны самые короткие пути по стволу и лианам. Но предел оптимизации достигнут. И вот, в какой-то момент усталый, но довольный, Примат тащит домой связки бананов и натыкается на привычном пути на сухую ветку. Она лёгкая, длинная и прочная.
Примат кладёт связку бананов на землю, чтобы убрать препятствие, хватается за палку, задевает связку и поднимает её без усилия за счёт рычага. УМ не может не воспользоваться этим моментом, и тут же вычисляет энергетическую пользу от более лёгкого пути домой наперевес с этим… Инструментом.
Происходит великий переломный момент. Примат берёт нечто из природы и использует это не как пищу, а как средство добывания/транспортировки пищи. В следующие дни Обезьян находит палке сотни применений, чем повышает КПД бананодобычи, а главное, увеличивает свои Возможности. С палкой примат может больше, чем без неё. Можно сбить бананы, хоть весь день сбивай, устанешь меньше. Кажется, пора поговоритьпомычать с самкой о третьем ребёнке.
Второй Инструмент
Инструмент (орудие труда) расширяет технические возможности обезьяны, усиливает её, вносит свой коэффициент в формулу Работы, и хоть КПД любого орудия меньше единицы, усиление возможностей обезьяны позволяет радикально повысить КПД всей системы.
Но на данном этапе обезьяна по-прежнему берёт нечто из природы и непосредственно использует это нечто в труде. Палки, камни. Но в какой-то момент УМ демонстрирует ещё одно своё умение — комбинаторные способности. В одной руке палка, в другой — камень. Тыц-тыц, у палки появилось острие. Палку можно воткнуть в землю, повесить на неё бананы и дети их не достанут, можно завтра не ходить за бананами (на самом деле, пока нельзя не ходить).
Напомню, все изобретения УМа положительно влияют на КПД системы. А значит, вносят свои поправки в алгоритм Целесообразности. Регулярные комбинаторные упражнения с палками и камнями со временем занимают всё больше в цепочке затрат, так как это даёт ещё больший прирост Результата. Возможности тела Обезьяны почти не растут, но инструменты можно комбинаторно развивать до бесконечности.
Это превращает занятие по развитию инструмента из эксперимента в Потребность. Это совершенно новая, не биологическая потребность. Можно сказать, это второе важнейшее событие в истории обезьян — появление не-обезьяньей потребности. Она не может быть удовлетворена природой. Теперь любой труд, который способен обеспечить неубывание функции Целесообразности обязан включать в себя труд над орудиями труда.
Здесь мы прервёмся, оставив Обезьяна за его новыми комбинаторными развлечениями.
P.S. Нам пишут
Ув. комментаторы задали ряд вопросов, например, не собираюсь ли я написать Матрицу?
Ответ: Хотелось бы, но это сомнительное начинание.
Или вот, не много ли я на себя беру, моделируя сложное нелинейное поведение обезьяны?
Ну, тут можно долго спорить, насколько оно (поведение) нелинейное, в массе своей и по статистике, но отвечу в рамках рассматриваемой системы — для системы, которая служит подсчёту энергетического обмена Примата с Природой всё поведение обезьяны, все её ужимки, прыжки и стояние на голове видится только с точки зрения датчиков и софта в фитнесс-браслете: «потрачено ккал за день: 2500».
Для этого ведь и строят абстрактные модели: выпячивают анализируемые свойства, исключают незначимые свойства. Нелинейность можно учесть как фактор, но для этого достаточно определения.
Конечно, можно поспорить, какие есть значимые и незначимые свойства модели, и для этого есть комментарии.
Продолжение следует…
