Перша, примітивна версія інтелекту була реалізована не в нейронах, а в складній мережі білків і хімічних реакцій

Наш мозок не завжди був складним. Він виник під час хаотичного процесу еволюції, коли варіації ознак відбирали або відкидали відповідно до того, підтримували вони подальше відтворення тієї чи іншої форми життя, чи ні.

Усе починалося просто, а складність прийшла із часом. Перша сукупність нейронів у голові тварини, яку можна назвати мозком, виникла приблизно 600 млн років тому в нематоди, хробака розміром із рисову крупинку. За сотні мільйонів років еволюції цей мозок перетворився на сучасний тип мозку людей і тварин.

Еволюційні концепції для розуміння роботи мозку пропонувалися і раніше. Одна з таких концепцій була висунута в 1960-х роках нейробіологом Полом Макліном. Він вважав, що людський мозок складається з трьох  шарів, один поверх іншого: неокортекса, який нещодавно розвинувся, поверх лімбічної системи, що розвинулася раніше й розташована поверх рептильного мозку, найпершого й найдавнішого. Саме рептильному мозку Маклін відводив роль центру основних інстинктів виживання, таких як агресія і почуття території. Лімбічна система, на його думку, була центром емоцій: страху, батьківської любові, статевого потягу й голоду. Неокортекс же був центром пізнання, він відповідав за мову, абстракцію, планування і сприйняття. Маклін вважав, що в рептилій був тільки мозок рептилій, у ссавців на кшталт щурів і кроликів мозок рептилій і лімбічна система. І тільки в людей було три системи, з неокортексом. Однак згодом ця концепція була розвінчана. Виявилося, що рептилії мають власну лімбічну систему, а емоції, інстинкти виживання та когнітивні здібності виникають із різних систем у всіх трьох шарах. Еволюція не працює нашаруванням однієї системи поверх іншої.

Мозок людини може дати підказки про роботу ШІ, але сам ШІ допомагає краще зрозуміти роботу нашого мозку. Деякі частини мозку використовують певний алгоритм, який не працює під час впровадження в машини. Можливо, це означає, що деякі уявлення про роботу людського мозку помилкові. Але якщо інший алгоритм людського мозку прекрасно працює й у системах ШІ, і в мозку тварин, отже, ми знайшли правильне уявлення про роботу мозку.

Перш ніж на Землі з’явився перший мозок, життя вже існувало на ній понад 3 млрд років і пройшло через нескінченні цикли еволюційних випробувань і змін. Спочатку, приблизно 4 млрд років тому, у вулканічних океанах Землі циркулював набір молекул. З дна моря вирвалася кипляча вода, з’єднала природні нуклеотиди та перетворила їх на молекулярні ланцюжки на зразок ДНК. Перші молекули були недовговічними, і незабаром вулканічна енергія, завдяки якій вони з’явилися, розірвала їх на частини. Так відбувалося безліч разів: випадкові ланцюжки нуклеотидів виникали та зникали, доки не виникла ДНК-подібна молекула, що дублювала саму себе.

Незабаром після цього дві еволюційні трансформації призвели до появи життя. Перша трансформація сталася, коли захисні ліпідні бульбашки обліпили молекули ДНК. Це були перші версії клітин, основи життя. Друга трансформація сталася, коли набір молекул на основі нуклеотидів перетворив деякі послідовності ДНК на послідовності амінокислот. Потім амінокислоти згорнулися в тривимірні структури — білки.

Вони переміщалися всередині клітини або вбудовувалися в її стінку. ДНК в основному інертна, добре вміє самовідтворюватися, але в іншому не може маніпулювати навколишнім світом. Зате білки набагато потужніші. Вони конструюються і складаються в безліч форм, підтримуючи клітинні функції, включно з інтелектом (під першим інтелектом автор розуміє реакцію на навколишнє середовище).

Навіть у бактерій, найпростіших одноклітинних організмів, є білки, що перетворюють клітинну енергію в рух за допомогою складного механізму. Є в бактерій і рецептори, білки для сприйняття. Вони змінюють форму, якщо виявлять зміни в температурі або освітленні чи відчують дотик. За допомогою білків ранні форми життя могли реагувати на зовнішній світ. Бактерії, наприклад, могли залишати середовище, несприятливе для розмноження через надто високу або низьку температуру чи руйнівні хімічні речовини, і вільно плавали в придатному для розмноження середовищі. Стародавні клітини мали примітивну версію інтелекту, яка була реалізована не в нейронах, а в складній мережі білків і хімічних реакцій. Коли розвинувся синтез білка, це не тільки породило зачатки інтелекту, а і зробило ДНК засобом зберігання інформації. Варіації в ДНК призвели до процесу абіогенезу, за допомогою якого небіологічна матерія перетворюється на життя. Незабаром після цього клітини еволюціонували в LUCA, останнього універсального спільного предка. Усе живе, включно з людиною, походить від LUCA і має його риси: ДНК, синтез білка, ліпідів і вуглеводів.

ДНК потребує постійного відновлення, білки — поповнення, і колись першим паливом для цих процесів був водень.

Так тривало доти, доки один вид бактерій (ціанобактерії) не навчився фотосинтезу. Ціанобактерії за допомогою фотосинтезу наситили киснем атмосферу землі та сприяли її тераформуванню, тобто перетворенню сірого вулканічного ґрунту на оазу. За 100 млн років рівень кисню різко зріс, але це не пішло на благо всьому живому. Сполуки кисню надто активно втручалися в клітинні процеси, зокрема в підтримання ДНК. Фотосинтезувальні форми життя, перенасичені киснем, задихалися і гинули. Незабаром з’явилася нова форма бактерій, що виробляють енергію вже внаслідок клітинного дихання, під час якого кисень і цукор перетворювалися на енергію, виділяючи вуглекислий газ. Бактерії, що дихають, поглинали надлишок кисню в океані й виділяли вуглекислий газ.

Фотосинтез перетворював воду і вуглекислий газ на цукор і кисень. Клітинне дихання перетворило цукор і кисень назад у вуглекислий газ. Більшість бактерій на той час володіли примітивною формою інтелекту, але тільки в респіраторних бактерій, які освоїли клітинне дихання, він почав розвиватися, оскільки їм потрібно було полювати.

Бактерії почали активно поїдати інших бактерій. Одні групи бактерій пробували різні методи захисту, бактерії-хижаки вчилися цей захист долати. Життя перетворилося на перегони озброєнь, коли оборона й напад постійно вдосконалювалися. З цієї боротьби виникло велике розмаїття форм життя. Одні бактерії залишилися дрібними одноклітинними, інші перетворилися на еукаріотів, найдосконаліших мисливців. Еукаріоти розвинули фаготрофію — поглинання інших клітин і руйнування їх усередині своїх клітинних стінок. З цих еукаріотів розвинулися перші рослини, гриби та попередники перших тварин. Гриби та перші тварини мали потребу в полюванні, як респіраторні істоти, а рослинні лінії дотримувалися фотосинтезу.

Першим проривом стала здатність задавати напрямок, що виникла внаслідок перебудови нейронних мереж у мозку білатеральних тварин

З перших еукаріотів розвинулися всі багатоклітинні форми життя (рослини, гриби та тварини). Перші тварини сильно відрізнялися від сучасних, але в них уже з’явилися нейрони — первинні клітини нервової системи. Психофізик скаже, що нейрони подібні до датчиків, які вимірюють особливості зовнішнього світу. Нейробіолог скаже, що нейрони керують м’язами та рухом. Нервова система всіх тварин складається з нейронів, що являють собою волокнисті клітини. Нейрони можуть бути найрізноманітніших форм і розмірів, але працюють вони однаково в усіх організмах, у людини так само як і в медузи. Різні види відрізняються зв’язками між нейронами.

Ранні тварини розвинули внутрішнє травлення і сформували маленькі шлунки, які перетравлювали здобич, виділяючи ферменти. Формування перших шлунків, порожнини для травлення, було головною рисою ранніх тварин. Сьогодні кожна тварина, як і перші тварини колись, розвивається в такий спосіб. Спочатку з одноклітинної заплідненої яйцеклітини утворюється сфера (бластула). Поступово вона утворює порожнину, маленький шлуночок (гаструлу). Те ж саме відбувається і з людським ембріоном, і з ембріоном медузи. Усі володарі шлунків мають і м’язи, і нейрони. Саме ці три ознаки — гаструляція, м’язи та нейрони — об’єднують усіх тварин і пов’язують їх у спільне царство.

У відповідь на стимул зовнішнього впливу нейрони виробляють адаптацію. Вона дає змогу їм точно кодувати діапазон сили стимулу. Що стимул сильніший, то більше знадобиться сили, щоб змусити його відреагувати аналогічним чином наступного разу. І що стимул слабший, то чутливішими стають нейрони.

Нервові імпульси передаються від нейрона до нейрона за допомогою синапсів — мікроскопічних проміжків між нейронами. Імпульс у вхідному нейроні спричиняє викид хімічних речовин — нейромедіаторів. Вони переміщуються синапсом кілька наносекунд, а потім приєднуються до групи білкових рецепторів, викликаючи надходження іонів до цільового нейрона і змінюючи його заряд. Усередині нейрона зв’язок електричний, а між нейронами — хімічний.