Структура реальности. Наука параллельных вселенных

Геоцентрическая теория – теория о том, что Земля покоится, а все остальные небесные тела движутся вокруг нее.

Реализм – теория о том, что внешняя физическая вселенная объективно существует и воздействует на нас через наши чувства.

Бритва Оккама (в моей формулировке) – не усложняйте объяснения, если в этом нет необходимости, потому что излишние усложнения сами останутся необъясненными.

Критерий д-ра Джонсона (в моей формулировке) – если что-либо дает ответную реакцию, значит, оно существует. Расширенный вариант: если в соответствии с простейшим объяснением некая сущность является сложной и автономной, значит, эта сущность реальна.

Самоподобие – некоторые части физической реальности (например, символы, картины или человеческие мысли) похожи на другие ее части. Сходство может быть конкретным, когда образы в планетарии похожи на ночное небо; но важнее то, что это сходство может быть абстрактным, когда некое положение квантовой теории, напечатанное в книге, правильно объясняет один из аспектов структуры мультиверса. (Возможно, некоторые читатели знакомы с фрактальной геометрией; понятие самоподобия, определенное здесь, гораздо шире понятия, используемого в названной области.)

Теория сложности – раздел информатики, занимающийся ресурсами (такими как время, объем памяти или энергия), которые необходимы для выполнения определенных классов вычислений.

Резюме

Несмотря на то что солипсизм и родственные ему доктрины логически самосогласованны, их можно полностью опровергнуть, если просто всерьез принять их как объяснения. Хотя все они заявляют о себе как о более простых мировоззрениях, внимательный анализ показывает, что в действительности они являются переусложненными формами реализма, которые невозможно защитить. Реальные сущности ведут себя сложным и автономным образом, что можно принять за критерий реальности: если нечто «дает реакцию», оно существует. Научное рассуждение, использующее наблюдение не как основу экстраполяции, но чтобы провести различие между равноценными в других отношениях объяснениями, может дать нам истинное знание о реальности.

Таким образом, особое свойство самоподобия физического мира делает возможной науку и другие формы знания. Однако впервые это свойство признали и изучили вовсе не физики, а математики и теоретики в области вычислительных процессов. Они назвали это свойство универсальностью вычислений. Теория вычислений – наша третья нить.

5. Виртуальная реальность

По традиции теорию вычислений изучают почти исключительно абстрактно, как раздел чистой математики. Однако при этом теряется ее смысл. Компьютеры являются физическими объектами, а вычисления – физическими процессами. То, что могут или не могут вычислить компьютеры, определяется только законами физики, а не чистой математикой. Одной из важнейших концепций теории вычислений является универсальность. Универсальный компьютер обычно определяют как абстрактную машину, способную имитировать вычисления любой другой абстрактной машины некоторого конкретного хорошо определенного класса. Однако важность универсальности заключается в том, что универсальные компьютеры, или, по крайней мере, хорошие приближения к ним, можно на самом деле построить и использовать для вычисления поведения не только друг друга, но и интересных физических и абстрактных сущностей. Тот факт, что это возможно, – часть самоподобия физической реальности, о которой я упомянул в предыдущей главе.

Самое известное физическое проявление универсальности – это область техники, которая обсуждалась в течение многих десятилетий, но начинает развиваться только сейчас, – виртуальная реальность. Этот термин относится к любой ситуации, когда у человека искусственно создается ощущение пребывания в определенной среде. Например, пилотажный тренажер – машина, которая дает летчику ощущение полета на самолете без отрыва от земли, – это один из видов генератора виртуальной реальности. Такую машину (или точнее, компьютер, который ею управляет) можно запрограммировать, введя характеристики реального или вымышленного самолета. В программе также можно задать окружающую самолет среду, как то: погоду и схему расположения аэропортов. По мере того, как пилот отрабатывает перелет из одного аэропорта в другой, тренажер выдает определенные изображения в окна, имитирует возникающие при полете толчки и ускорения, соответствующие показания приборов и т. д. Он может воспроизводить такие эффекты, как турбулентность, механическое повреждение и предлагаемые модификации самолета. Таким образом, пилотажный тренажер знакомит пользователя с широким спектром пилотажных ситуаций, включая такие, которые невозможно воспроизвести на реальном самолете. Имитируемый самолет может обладать техническими характеристиками, нарушающими законы физики (например, он может лететь сквозь горы, быстрее света или без горючего).

Поскольку мы воспринимаем окружающую нас среду через наши ощущения, любой генератор виртуальной реальности должен обладать способностью манипулировать нашими чувствами, изменяя или подавляя их нормальное функционирование, чтобы мы могли почувствовать заданную окружающую среду вместо реальной. Это может напомнить фантастику в духе романа Олдоса Хаксли[14] «О дивный новый мир», но технологии искусственного управления человеческой сенсорикой, конечно, развивались тысячелетиями. Все методики предметно-изобразительного искусства и дальней связи можно считать «изменяющими нормальное функционирование чувств». Даже доисторические пещерные рисунки давали зрителю некоторое ощущение того, что он видит животных, которых на самом деле нет. Сегодня мы можем осуществить это более точно, используя фильмы и звукозапись, хотя и не настолько точно, чтобы имитацию можно было перепутать с оригиналом.

Я буду использовать термин генератор образов для обозначения любого приспособления, вроде планетария, аудиосистемы Hi-Fi или полочки со специями, способного по заказу формировать сенсорный ввод для пользователя: заданные картинки, звуки, запахи и т. п. – все это будем считать «образами». Например, чтобы сгенерировать обонятельный образ (т. е. запах) ванили, нужно открыть баночку с ванилью, которая стоит на полочке со специями. Чтобы генерировать слуховой образ (т. е. звук) двадцатого концерта для фортепьяно Моцарта, нужно воспроизвести соответствующий компакт-диск на аудиосистеме Hi-Fi. Любой генератор образов – это рудиментарный вид генератора виртуальной реальности, но термин «виртуальная реальность» обычно оставляют на тот случай, когда присутствуют и широкий охват сенсорного диапазона пользователя, и существенный элемент взаимодействия («ответной реакции») между пользователем и имитируемыми сущностями.

Современные видеоигры обеспечивают взаимодействие между игроком и игровыми объектами, но, как правило, используют лишь небольшую часть сенсорного диапазона пользователя. Такая воссозданная «окружающая среда» состоит из изображений на небольшом экране и частично звуков, которые слышит пользователь. Однако уже существуют виртуальные видеоигры, более достойные этого названия. Обычно пользователь надевает шлем со встроенными наушниками и двумя телевизионными экранами (по одному для каждого глаза), иногда – специальные перчатки и другую одежду, оснащенную электрически управляемыми эффекторами (устройствами, создающими давление). Имеются также сенсорные датчики, которые регистрируют движение частей тела пользователя, особенно головы. Информация о том, что делает пользователь, передается компьютеру, который вычисляет, что должен видеть, слышать и чувствовать пользователь, и реагирует, посылая соответствующие сигналы генераторам образов (рис. 5.1). Когда пользователь смотрит налево или направо, изображения на двух телевизионных экранах смещаются, подобно реальному полю зрения, и показывают, что находится слева и справа от него в виртуальном мире. Пользователь может протянуть руку и взять виртуальный объект, который будет на ощупь как настоящий, потому что эффекторы перчатки генерируют «тактильную обратную связь», соответствующую положению и ориентации, с которыми виден объект.

В настоящее время игры и имитация средств передвижения – основные области применения виртуальной реальности, но в скором будущем предвидится огромное количество новых ее приложений. Для архитекторов станет обычным делом создавать виртуальные прототипы зданий, по которым клиенты смогут пройтись и попробовать внести изменения на той стадии, когда их можно будет реализовать без особых усилий. Покупатели смогут пройти (или даже пролететь) по виртуальным супермаркетам, не выходя из дома, даже не встречаясь с толпой других покупателей и не слушая музыку, которая им не нравится. Но совсем не обязательно, что они останутся в виртуальном супермаркете в одиночестве: в виртуальной реальности за покупками могут пойти вместе сколько угодно человек, у каждого будут как изображения остальных, так и изображение супермаркета, но никому из них не придется выходить из дома. Концерты и конференции будут проводить без назначения места встречи; и выгода здесь не только в экономии на стоимости аудиторий, гостиниц и перелетов, но и в том, что все участники смогут сидеть на самом лучшем месте одновременно.

Если бы епископ Беркли или инквизиторы знали о виртуальной реальности, они, возможно, ухватились бы за нее как за совершенную иллюстрацию обманчивости чувств, подтверждающую их аргументы против научного рассуждения. Что произошло бы, если бы «летчик» пилотажного тренажера попытался использовать тест на реальность д-ра Джонсона? Несмотря на то, что виртуальный самолет и окружающая его среда в действительности не существуют, они «дают ответную реакцию» летчику, как если бы они существовали. Летчик может дать газу и услышать ответный рев двигателей, почувствовать их тягу через сиденье, увидеть в окно, как они вибрируют и выбрасывают горячий газ, несмотря на то что в действительности их не существует. Летчик может ощутить полет самолета во время шторма, слышать гром и видеть дождь, бьющий по ветровому стеклу, хотя в реальности и этого тоже нет. В реальности снаружи кабины находится только компьютер, несколько гидравлических приводов, телевизионные экраны, громкоговорители и совершенно сухое неподвижное помещение.

Делает ли это опровержение солипсизма д-ром Джонсоном несостоятельным? Нет. Его разговор с Босуэллом мог произойти с тем же успехом и в пилотажном тренажере. «Я опровергаю это вот так», – мог сказать он, давя газ и чувствуя ответную реакцию виртуального двигателя. Но там нет двигателя, а ответную реакцию дает компьютер, отрабатывающий программу, которая вычисляет, что сделал бы двигатель, если бы на него «оказали воздействие». Но эти расчеты, внешние для разума д-ра Джонсона, реагируют на рычаг газа так же сложно и автономно, как это сделал бы двигатель. Следовательно, они выдерживают проверку на реальность, и это справедливо, потому что в действительности эти вычисления – физические процессы внутри компьютера, а компьютер – обычный физический объект (не менее физический, чем двигатель), и объект совершенно реальный. Тот факт, что это не реальный двигатель, не имеет никакого отношения к аргументу против солипсизма. Не все реальное должно легко поддаваться распознаванию. Даже если бы то, что показалось камнем, впоследствии оказалось бы животным, замаскировавшимся под камень, или голографической проекцией, скрывающей садового гномика, это не имело бы особого значения в первоначальной демонстрации д-ра Джонсона. Поскольку реакция была сложной и автономной, постольку Джонсон мог бы совершенно оправданно сделать вывод, что эта реакция была вызвана чем-то реальным, находящимся вне его самого, и, следовательно, реальность состоит не только из него.

Тем не менее осуществимость виртуальной реальности может показаться неудобным фактом для тех, чье мировоззрение основано на науке. Только подумайте, что такое генератор виртуальной реальности с точки зрения физики. Конечно, это физический объект, который подчиняется тем же законам физики, что и все остальные объекты. Но он может «притворяться» чем-то иным! Он может изображать из себя совершенно другой объект, который подчиняется ложным законам физики. Более того, он может имитировать такой объект сложным и автономным образом. Когда пользователь воздействует на него, чтобы проверить реальность того, чем он притворяется, он оказывает ответную реакцию, как если бы он был другим, несуществующим объектом и как если бы ложные законы были истинными. Если бы мы изучали физику только на основе таких объектов, мы вывели бы ошибочные законы. (Или нет? Удивительно, но все не так просто. Я вернусь к этому вопросу в следующей главе, но прежде мы должны более подробно рассмотреть феномен виртуальной реальности.)

На первый взгляд, епископ Беркли мог бы принять ту позицию, что виртуальная реальность – это символ грубости человеческих способностей, что ее возможность должна предупредить нас о присущих человеческим созданиям ограничениях в способности понимать физический мир. Может показаться, что картина, создаваемая виртуальной реальностью, относится к той же философской категории, что и иллюзии, ложные следы и совпадения, поскольку все эти явления также вроде бы показывают нам нечто реальное, но на самом деле вводят нас в заблуждение. Мы уже видели, что научное мировоззрение может принять (а в действительности и предполагает) существование явлений, в высшей степени вводящих в заблуждение. Это мировоззрение par excellence[15], способное принять и свойственную человеку способность ошибаться, и внешние источники ошибок. Тем не менее явления, вводящие в заблуждение, как правило, не приветствуются. Помимо того, что они любопытны, и того, что из них мы узнаем, как впадаем в заблуждение, мы стараемся избегать таких явлений и предпочли бы, чтобы их вовсе не было. Но виртуальная реальность не относится к этой категории. Мы увидим, что ее существование показывает не то, что человеческая способность понимания мира по своей природе ограничена, а наоборот, что она в сущности безгранична. Это не аномалия, привнесенная случайными свойствами человеческих органов чувств, а фундаментальное свойство мультиверса в целом. И тот факт, что мультиверс обладает этим свойством, вовсе не затруднение для реализма или науки, но, напротив, необходимость для них обоих. Именно это свойство делает науку возможной. Это не что-то такое, «без чего мы предпочли бы обойтись»; это нечто, без чего мы буквально не можем обойтись.

Такие заявления могут показаться слишком претенциозными, особенно если учесть, что их делают, основываясь на пилотажных тренажерах и видеоиграх. Но в общей схеме вещей центральное место занимает сам феномен виртуальной реальности, а не какой-то конкретный ее генератор. Поэтому я хочу рассмотреть виртуальную реальность в максимально общем виде. Каковы ее крайние пределы, если таковые имеются? Какую окружающую среду в принципе можно искусственно получить и с какой точностью? Говоря «в принципе», я имею в виду – игнорируя преходящие технические ограничения, но принимая во внимание все ограничения, которые могут быть наложены принципами логики и физики.

По моему определению, генератор виртуальной реальности – это машина, которая дает пользователю ощущение какой-то реальной или вымышленной среды (например, самолета) и которая находится (или кажется, что находится) вне разума пользователя. Я буду называть это внешним опытом. Внешние впечатления должны противопоставляться внутреннему опыту – таким впечатлениям, как нервозность при первой самостоятельной посадке или удивление при внезапном появлении грозы среди ясного голубого неба. Генератор виртуальной реальности косвенным образом вызывает у пользователя и внутренние впечатления, а не только внешние, но его невозможно запрограммировать так, чтобы он обеспечивал вполне определенный внутренний опыт. Например, летчик, который совершает примерно один и тот же полет на тренажере дважды, получит в обоих случаях примерно один и тот же внешний опыт, но во второй раз он, возможно, меньше удивится появлению грозы. Конечно, во второй раз летчик может также по-другому отреагировать на появление грозы, что, в свою очередь, изменит последующие внешние впечатления. Но дело в том, что, хотя и можно запрограммировать машину на появление грозы в поле зрения летчика в любой желаемый момент, невозможно запрограммировать ее так, чтобы вызвать желаемую ответную реакцию летчика.

Можно представить себе технологию уже за пределами виртуальной реальности, которая вызывала бы еще и строго определенный внутренний опыт. Некоторые внутренние впечатления, например, настроения, вызванные определенными наркотиками, уже можно получить искусственно, и в будущем этот диапазон, несомненно, расширится. Но генератору точно задаваемых внутренних впечатлений в общем случае понадобилась бы способность перехватывать нормальное функционирование как разума, так и чувств пользователя. Другими словами, он заменял бы пользователя другой личностью. Это свойство помещает такие машины в категорию, отличную от категории генераторов виртуальной реальности. Для них потребуется совсем другая технология, они поднимут совсем другие философские вопросы, поэтому я исключил их из своего определения виртуальной реальности.

Еще один вид опыта, который, несомненно, нельзя передать искусственно, – это логически невозможный опыт. Я говорил, что пилотажный тренажер может создать впечатление физически неосуществимого полета сквозь гору. Но ничто не сможет создать впечатление разложения на множители числа 181, потому что это логически невозможно: 181 – это простое число. (Поверить, что кто-то разложил число 181 на множители, – логически возможное впечатление, но оно внутреннее, а потому не входит в сферу виртуальной реальности.) Другой логически невозможный опыт – бессознательность, поскольку, когда человек находится в бессознательном состоянии, он по определению ничего не испытывает. Состояние, когда человек ничего не испытывает, отличается от состояния, когда человек испытывает полное отсутствие впечатлений, – это называется сенсорной изоляцией, которая, безусловно, является физически возможной средой.

После исключения логически невозможных и внутренних впечатлений у нас остался обширный класс логически возможных внешних впечатлений – впечатлений от внешней среды, получение которых логически возможно, но физически не всегда осуществимо (табл. 5.1). Нечто является физически возможным, если оно не запрещено законами физики. В этой книге я буду считать, что «законы физики» включают одно еще неизвестное правило, определяющее начальное состояние или другие дополнительные данные, необходимые в принципе для того, чтобы дать полное описание мультиверса (иначе эти данные были бы набором принципиально необъяснимых фактов). В таком случае некая среда физически возможна тогда и только тогда, когда она действительно существует где-то в мультиверсе (т. е. в какой-то вселенной или нескольких вселенных). Нечто является физически невозможным, если этого не происходит нигде в мультиверсе.

Я определяю репертуар генератора виртуальной реальности как набор реальных или вымышленных сред, ощущение присутствия в которых генератор может создавать у пользователя. Мой вопрос о крайних пределах виртуальной реальности можно сформулировать следующим образом: какие ограничения, если таковые имеются, накладывают на репертуар генераторов виртуальной реальности законы физики?

Виртуальная реальность всегда включает создание искусственных ощущений – генерацию образов, – с них-то мы и начнем. Какие ограничения накладывают законы физики на способность генераторов образов создавать искусственные образы, передавать детали и охватывать соответствующие сенсорные диапазоны? Существуют очевидные способы улучшения передачи деталей по сравнению с современным пилотажным тренажером, например, применение телевидения высокой четкости. Но возможно ли, хотя бы в принципе, воспроизвести реалистичный самолет и его среду с предельной степенью детализации, т. е. с максимальными подробностями, которые чувства летчика могут распознать? Для слуха этот наивысший предел был почти достигнут в системах Hi-Fi, а что касается зрения, то этот предел достижим. А как с другими чувствами? Очевидно ли, что физически возможно построить универсальную химическую установку, которая сможет в одно мгновение воспроизводить по команде любую точно определенную комбинацию миллионов различных душистых химикатов? Или создать машину, которая, будучи помещена в рот гурмана, передаcт вкус и консистенцию любого возможного блюда, не говоря уже о создании чувств голода и жажды, предшествующих приему пищи, и последующего физического удовлетворения? (Голод, жажда и другие ощущения, например, чувство равновесия или напряжение мускулов, воспринимаются как внутренние по отношению к телу, но они являются наружными по отношению к разуму и потому потенциально относятся к сфере виртуальной реальности.)

Сложность при создании таких машин может заключаться просто в технологии, но не всегда. Предположим, что летчик пилотажного тренажера направляет виртуальный самолет вертикально вверх на высокой скорости, а затем выключает двигатели. Самолет должен продолжать подниматься до тех пор, пока его восходящий импульс не будет исчерпан, а потом он начнет с возрастающей скоростью падать. Все движение в целом называется свободным падением, несмотря на то что первоначально самолет двигается вверх, потому что движение происходит только под влиянием тяготения. Когда самолет находится в состоянии свободного падения, его обитатели невесомы и могут плавать по кабине, как космонавты на орбите. Вес восстанавливается только тогда, когда к самолету снова прикладывается направленная вверх сила, что вскоре должно произойти под действием аэродинамики или от встречи с не прощающей ошибок Землей. (На практике состояния свободного падения обычно достигают при полете самолета под тягой, но по той же параболической траектории, по которой он летел бы при отсутствии и тяги двигателя, и сопротивления воздуха.)

Свободно падающие самолеты используют для тренировки космонавтов в условиях невесомости перед полетом в космос. Настоящий самолет может находиться в состоянии свободного падения пару минут или даже больше, потому что он располагает несколькими километрами высоты, в пределах которых может подниматься и падать. Но наземный пилотажный тренажер может находиться в состоянии свободного падения лишь мгновение, если его опоры сначала максимально раздвигаются, а потом позволяют ему упасть. Пилотажные тренажеры (по крайней мере, современные) не позволяют тренироваться в условиях невесомости: для этого необходим реальный самолет.

Можно ли исправить этот недостаток пилотажных тренажеров, наделив их возможностью имитировать свободное падение на Земле (и в этом случае их можно было бы использовать и в качестве тренажеров космических полетов)? Это не так просто, поскольку на пути встают законы физики. Известная физика даже в принципе не дает другого способа устранения веса тела, кроме свободного падения. Единственный способ поместить пилотажный тренажер в состояние свободного падения, когда он одновременно остается неподвижным на поверхности Земли, – это каким-то образом подвесить над ним массивное тело, например, другую планету такой же массы или черную дыру. Но даже если бы это было возможно (не забывайте, что нас занимает не немедленный практический интерес, а вопрос о том, что позволяют или не позволяют законы физики), реальный самолет также способен осуществлять частые, сложные изменения в величине и направлении веса находящихся в нем людей путем маневрирования и включения и выключения двигателей. Для имитации этих изменений наше массивное тело пришлось бы перемещать почти с такой же частотой, и, по-видимому, скорость света (если не что-то другое) наложила бы абсолютный предел на скорость этих перемещений.

Однако, чтобы имитировать свободное падение, пилотажный тренажер не должен создавать настоящую невесомость, но лишь ощущение невесомости, и используются различные методы, не включающие свободное падение, чтобы приблизиться к этому состоянию. Например, космонавты тренируются под водой в космических скафандрах, вес которых подобран так, чтобы их плавучесть равнялась нулю. Другой метод заключается в использовании специальной подвески, в которой космонавт парит в воздушном потоке под управлением компьютера для имитации невесомости. Но все это весьма грубые методы, и ощущения, которые они обеспечивают, вряд ли можно спутать с реальными, не говоря уже о том, чтобы не почувствовать различий. Тело человека обязательно должны поддерживать силы, воздействующие на кожу, которых он не может не чувствовать. Точно так же совсем не воспроизводится характерное ощущение падения, испытываемое через органы чувств внутреннего уха. Можно представить дальнейшие усовершенствования: использование несущих жидкостей с очень низкой вязкостью и лекарств, создающих ощущение падения. Но возможно ли вообще передать ощущение свободного падения безупречным образом в пилотажном тренажере, который прочно стоит на земле? Если нет, то мы нашли абсолютный предел достоверности искусственной передачи впечатлений полета. Чтобы отличить реальный самолет от имитации, летчику достаточно направить его по траектории свободного падения и посмотреть, появится состояние невесомости или нет.

В общей формулировке задача заключается в следующем. Для того чтобы подменить нормальное функционирование органов чувств, мы должны посылать им образы, похожие на те, которые произвела бы имитируемая среда. Мы также должны перехватывать и подавлять образы, произведенные реальной средой, окружающей пользователя. Но такие манипуляции с образами представляют собой физические операции, которые можно осуществить только при помощи процессов, имеющихся в реальном физическом мире. Свет и звук можно довольно просто физически поглотить и заместить. Но как я уже сказал, это не относится к тяготению: законы физики этого не позволяют. Пример с невесомостью как будто наводит на мысль о том, что точная имитация невесомости с помощью машины, которая в действительности неподвижна, может нарушить законы физики.

Но это не так! Невесомость и все другие ощущения в принципе можно создать искусственно. Ведь в конечном итоге станет возможным обойти все органы чувств и оказать непосредственное воздействие на нервы, связывающие их с мозгом.

Таким образом, нам не нужны будут универсальные химические генераторы или невозможные машины искусственной гравитации. Как только мы поймем органы обоняния настолько, чтобы расшифровать код сигналов, которые они посылают в мозг при обнаружении запахов, компьютер, должным образом подсоединенный к соответствующим нервам, сможет посылать в мозг те же самые сигналы. Тогда мозг сможет ощутить запахи, хотя соответствующих химических соединений не будет существовать. Точно так же мозг сможет испытать настоящее ощущение невесомости даже при нормальном тяготении. И, конечно, не нужны будут ни телевизоры, ни наушники.

Таким образом, законы физики не накладывают ограничений на диапазон и точность генераторов образов. Не существует такого ощущения или ряда ощущений, которые могут испытывать люди, но которые в принципе невозможно было бы воспроизвести искусственно. Когда-нибудь в качестве обобщения всех фильмов появится то, что Олдос Хаксли в романе «О дивный новый мир» называл «фили» (feelie) – фильмы для всех чувств[16]. Можно будет почувствовать покачивание лодки под ногами, услышать шорох волн, ощутить запах моря, увидеть, как меняется цвет заката на горизонте, почувствовать, как ветерок перебирает ваши волосы (неважно, есть они у вас или нет), – и все это не покидая твердой суши и не выходя из дома. И это еще не все: фили также легко смогут изобразить сцены, которые никогда не существовали и не могли существовать. Или они смогут сыграть нечто, подобное музыке: прекрасные абстрактные сочетания ощущений, предназначенные для услады чувств.

То, что каждое возможное ощущение можно вызвать искусственно, – это одно; а то, что когда-нибудь станет возможным раз и навсегда создать отдельную машину, способную порождать любые возможные ощущения, – это уже нечто большее: это универсальность. Фили-машина, обладающая такой возможностью, стала бы универсальным генератором образов.

Возможность существования такого генератора вынуждает нас изменить взгляды на вопрос, касающийся крайних пределов фили-технологии. В настоящее время прогресс такой технологии заключается в изобретении все более разнообразных и точных способов стимуляции органов чувств. Но этот класс проблем исчезнет, как только мы расшифруем коды, используемые нашими органами чувств, и разработаем достаточно тонкий метод стимуляции нервов. Как только мы научимся искусственно генерировать сигналы нервов настолько точно, чтобы мозг не мог уловить разницу между искусственными сигналами и теми, которые послали бы наши органы чувств, в повышении точности метода не будет необходимости. К этому времени технология достигнет зрелости, и следующая задача будет состоять не в том, как создать определенные ощущения, а в том, какие ощущения создавать. В ограниченной области это происходит уже сегодня, ведь задача получения максимально возможной точности воспроизведения звука уже близка к тому, чтобы быть решенной с помощью компакт-дисков и современного поколения звуковоспроизводящего оборудования. Скоро уже не станет такого понятия, как любитель Hi-Fi. Любителей воспроизведения звука больше будет заботить не точность воспроизведения (оно и так всегда будет точным вплоть до предела человеческого распознавания), а то, какие звуки должны быть записаны.

Если генератор образов воспроизводит запись, взятую из жизни, ее точность можно определить как близость создаваемых образов к тем, которые человек получил бы в реальной ситуации. В более общем случае, если генератор создает искусственно разработанные образы, например, мультфильм или музыку, играемую с нот, точность – это близость передаваемых образов к тем, которые предполагались. Тут мы подразумеваем близость, воспринимаемую пользователем. Если созданный образ настолько близок к задуманному, что пользователь не может отличить одно от другого, то мы можем назвать его совершенно точным. (Так что образы, точные для одного пользователя, могут содержать неточности, которые ощутит другой пользователь с более острыми или с дополнительными органами чувств.)

Универсальный генератор образов, конечно, не содержит записи всех возможных образов. Универсальным его делает следующее: при наличии записи любого возможного образа он может вызвать у пользователя соответствующие ощущения. В универсальном генераторе слуховых ощущений – системе Hi-Fi предельного уровня – запись можно представить в виде компакт-диска. Чтобы вместить слуховые ощущения, которые длятся дольше, чем это позволяет емкость диска, мы должны включить механизм, способный последовательно загружать в машину любое количество дисков. Это же условие остается в силе для всех остальных универсальных генераторов образов, так как, строго говоря, генератор образов не является универсальным, пока в нем нет механизма воспроизведения записей неограниченной продолжительности. Более того, когда машина работает в течение долгого времени, ей понадобится уход, иначе генерируемые ею образы будут становиться хуже или вовсе исчезнут. Эти и подобные им соображения связаны с тем, что взять отдельный физический объект изолированно от остальной вселенной – это всегда аппроксимация. Универсальный генератор образов универсален только в определенном внешнем контексте, в котором подразумевается, что его обеспечивают такими вещами, как подвод энергии, механизм охлаждения и периодическое обслуживание. Наличие таких внешних потребностей не запрещает считать его «отдельной универсальной машиной» при условии, что законы физики не запрещают удовлетворение этих нужд и для этого не нужно изменять конструкцию машины.

Как я уже сказал, формирование образов – всего лишь одна составляющая виртуальной реальности: существует еще и крайне важный интерактивный элемент. Генератор виртуальной реальности можно рассматривать как генератор образов, для которого эти образы не заданы полностью в самом начале, а частично зависят от действий пользователя. Такой генератор не проигрывает пользователю заранее определенную последовательность образов, как это произошло бы при просмотре фильма или фили. Он порождает эти образы на ходу, принимая во внимание непрерывный поток информации о действиях пользователя. Современные генераторы виртуальной реальности, например, следят за положением головы пользователя, используя сенсоры движения, как показано на рис. 5.1. В конечном итоге им придется следить за всеми действиями пользователя, которые могут повлиять на субъективный вид имитируемой среды. Эта среда может включать и собственное тело пользователя: поскольку тело является внешним по отношению к разуму, то описание среды виртуальной реальности может потребовать, чтобы тело пользователя казалось замещенным новым телом с определенными свойствами.

Человеческий разум воздействует на тело и на внешний мир, генерируя нервные импульсы. Следовательно, генератор виртуальной реальности, в принципе, может получать всю необходимую информацию о действиях пользователя путем перехвата нервных сигналов, исходящих из мозга пользователя. Эти сигналы, вместо того чтобы попасть в тело пользователя, могут быть переданы компьютеру и расшифрованы, чтобы точно определить, как двигалось бы тело пользователя. Сигналы, которые компьютер отправляет обратно в мозг, могут быть такими же, какие послало бы тело, если бы оно находилось в указанной среде. Если задание этого требует, виртуальное тело могло бы реагировать отлично от реального, например, оно смогло бы выжить в виртуальной среде, которая убила бы реальное человеческое тело, или имитировать отказы и повреждения реального тела.

Я должен признать, что говорить о взаимодействии человеческого разума с внешним миром только через испускание и получение нервных импульсов было бы, пожалуй, слишком большой идеализацией. В обоих направлениях проходят и химические сообщения. Я предполагаю, что, в принципе, эти сообщения тоже можно перехватить и подменить в некоторой точке между мозгом и остальным телом. Таким образом, пользователь будет лежать неподвижно, подсоединенный к компьютеру, но у него возникнет ощущение полного взаимодействия с виртуальным миром – по существу, реальной жизни в этом мире. На рис. 5.2 проиллюстрированы эти мои идеи. Кстати, несмотря на то, что такая технология – дело будущего, идея о ней гораздо старее самой теории вычислений. В начале XVII века Декарт уже рассматривал философские следствия манипулирования чувствами со стороны «демона», который, по сути, был генератором виртуальной реальности, подобным показанному на рис. 5.2, но только компьютер заменялся сверхъестественным разумом.

Из предшествующей дискуссии ясно, что любой генератор виртуальной реальности должен иметь по крайней мере три главные составляющие:

• набор сенсоров (которыми могут быть детекторы нервных импульсов), чтобы узнать о действиях пользователя;

• набор генераторов образов (в роли которых могут выступить приборы стимуляции нервов);

• управляющий компьютер.

До сих пор мое внимание концентрировалось на первых двух составляющих: сенсорах и генераторах образов. Дело в том, что исследования в области виртуальной реальности при современном примитивном состоянии технологии все еще главным образом сводятся к формированию образов. Но заглянув за временны́е технологические ограничения, мы увидим, что генераторы образов просто-напросто обеспечивают интерфейс – «соединительный кабель» – между пользователем и настоящим генератором виртуальной реальности, которым является компьютер. Необходимая виртуальная среда полностью создается внутри компьютера. Именно он обеспечивает сложную и независимую «ответную реакцию», которая и оправдывает использование слова «реальность» в выражении «виртуальная реальность». Соединительный кабель ничего не вносит в среду, воспринимаемую пользователем, – с точки зрения пользователя он «прозрачен» в той же степени, в какой мы обычно не считаем свои собственные нервы частью окружающей нас среды. Таким образом, будущие генераторы виртуальной реальности лучше всего описать как имеющие только один главный компонент – компьютер с несколькими обычными периферийными устройствами.

Я не хочу недооценивать практические проблемы, связанные с перехватом всех нервных сигналов, поступающих в человеческий мозг и исходящих из него, и расшифровкой связанных с этим кодов. Но это конечный набор проблем, которые нам придется решить только однажды. После этого основное внимание в области технологии виртуальной реальности раз и навсегда будет перенесено на компьютер, на задачу его программирования для создания различных сред. Какие среды мы сможем создавать, будет зависеть уже не от того, какие сенсоры и генераторы образов мы сможем построить, а от того, какие среды мы сможем задать. «Задание» среды будет означать наличие программы для компьютера, являющегося сердцем генератора виртуальной реальности.

Из-за интерактивной природы виртуальной реальности понятие точности для нее не столь просто, как для формирования образов. Как я уже сказал, точность генератора образов – это мера близости созданных образов к тем, которые предполагалось создать. Но в случае виртуальной реальности обычно нет конкретных желаемых образов: нужно, чтобы пользователь испытал ощущение нахождения в определенной среде. Задание среды виртуальной реальности означает не указание того, что должен испытывать пользователь, а скорее определение того, как среда должна отреагировать на каждое возможное действие пользователя. Например, при виртуальной игре в теннис можно заранее определить внешний вид корта, погоду, поведение публики и уровень игры противника. Но ход игры не должен быть задан: он зависит от множества решений, принимаемых пользователем во время игры. Разные наборы решений приводят к разным реакциям виртуальной среды и, следовательно, к разным вариантам развития игры.

Число возможных вариантов игры в одной окружающей среде, т. е. в среде, созданной одной программой, огромно. Рассмотрим имитацию центрального корта Уимблдона с точки зрения игрока. Сделаем очень консервативное предложение о том, что в каждую секунду игры игрок может двигаться одним из двух различных (по ощущениям игрока) способов. Тогда через две секунды количество возможных вариантов игры станет равным четырем, через три секунды – восьми и т. д. Примерно через четыре минуты количество возможных вариантов игры, заметно отличающихся друг от друга, превысит количество атомов во вселенной и продолжит экспоненциально расти. Чтобы программа точно сгенерировала одну такую среду, она должна иметь возможность реагировать любым из несметного количества ощутимо различных способов в зависимости от того, какое поведение выберет пользователь. Если две программы одинаково реагируют на каждое возможное действие пользователя, значит, они создают одну и ту же среду; если же их реакции даже на одно возможное действие заметно отличаются друг от друга, значит, они генерируют различные среды.

Это замечание остается в силе, даже если пользователь никогда не произведет то действие, которое выявит разницу. Окружающая среда, создаваемая программой (для данного вида пользователей, с данным соединительным кабелем), – это логическое свойство программы, которое не зависит от того, выполнялась ли когда-нибудь эта программа. Создаваемая среда точна настолько, насколько она способна отреагировать предписанным образом на каждое возможное действие пользователя. Таким образом, ее точность зависит не только от ощущений, действительно возникающих у пользователей, но и от ощущений, которые у них не возникают, но возникли бы, поведи они себя иначе во время моделирования. Возможно, это звучит парадоксально, но, как я уже сказал, это прямое следствие того, что виртуальная реальность, как и сама реальность, интерактивна.

Этот факт обозначает важное различие между генерацией образов и формированием виртуальной реальности. Пользователь в принципе может почувствовать, измерить и удостоверить точность создания образов генератором, но это не так в отношении точности создания виртуальной реальности. Например, если вы любите музыку и достаточно хорошо знаете определенное музыкальное произведение, то можете послушать его исполнение и подтвердить, что образ в принципе был совершенно точным, вплоть до последней ноты, фразировки, динамики и т. п. Но если вы фанат тенниса, в совершенстве знающий центральный корт Уимблдона, вы все равно не сможете подтвердить абсолютную точность его воспроизведения. Даже при наличии возможности исследовать виртуальный центральный корт сколь угодно долго, «воздействуя» на него всевозможными способами, и даже если есть равный доступ на реальный центральный корт для сравнения, вы никогда не сможете дать заключение, что программа действительно воссоздала реальный объект. Невозможно знать, что произошло бы, если бы вы исследовали его чуть дольше или оглянулись в подходящий момент. Возможно, если бы вы сели в виртуальное кресло судьи и крикнули «фол!», сквозь травяное покрытие всплыла бы подводная лодка и торпедировала табло.

С другой стороны, если обнаружить хоть одно различие между виртуальной и реальной средой, можно немедленно заявить о неточном воспроизведении. Конечно, если только виртуальной среде не присущи некоторые преднамеренно непредсказуемые черты. Например, рулетка по конструкции своей такова, что ее поведение предсказать невозможно. Если мы снимем фильм о рулетке, в которую играют в казино, этот фильм можно назвать точным, если числа, которые выпадают на рулетке в фильме, совпадают с числами, которые действительно выпадали на рулетке во время съемок фильма. При каждом показе фильма числа будут те же самые: это абсолютно предсказуемо. Таким образом, точный образ непредсказуемой среды должен быть предсказуемым. Но что это значит для точного воспроизведения рулетки в виртуальной реальности? Как и раньше, это означает, что пользователь не должен обнаруживать заметных отличий от оригинала. Но это предполагает, что виртуальная рулетка не должна вести себя идентично оригиналу: если бы это происходило, либо ее, либо этот оригинал можно было бы использовать для предсказания поведения оставшегося, и тогда ни одна из них не была бы непредсказуемой. Кроме того, виртуальная рулетка не должна вести себя одинаково каждый раз, когда ее запускают. В совершенстве воссозданная рулетка должна быть столь же применима для азартных игр, сколь и реальная. Следовательно, она должна быть столь же непредсказуемой. Кроме того, она должна быть столь же беспристрастной, т. е. все числа должны появляться абсолютно случайно, с равной степенью вероятности.

Каким образом мы опознаем непредсказуемые среды, и как мы доказываем, что как будто бы случайные числа действительно распределены честно? Мы проверяем, соответствует ли виртуальная рулетка ее точному описанию, так же как проверяем на реальность какую-либо вещь: мы воздействуем на нее (вращаем колесо) и смотрим, реагирует ли она так, как обещано. Мы проводим значительное количество подобных наблюдений и осуществляем статистическую обработку результатов. Но опять, сколько бы ни проводилось проверок, нельзя заключить, что объект воспроизведен точно или хотя бы с определенной вероятностью точно. Ибо как бы беспорядочно, на первый взгляд, ни выпадали числа, они тем не менее могут выпадать по какой-то тайной схеме, которая позволила бы пользователю, знакомому с ней, предсказывать эти числа. Или, возможно, если мы зададим вслух вопрос о годе битвы при Ватерлоо, то следующие два числа неизменно будут показывать бы эту дату: 18, 15. С другой стороны, если появляющаяся последовательность кажется небеспристрастной, мы не можем быть уверены в том, что она таковой и является, но мы можем утверждать о том, что рулетка, вероятно, воспроизведена неточно. Например, если на нашей виртуальной рулетке десять раз подряд выпало зеро, нам следует сделать вывод, что, вероятно, мы неточно воссоздали беспристрастную рулетку.

При обсуждении генераторов образов я сказал, что точность созданного образа зависит от четкости и других характеристик чувств пользователя. Для виртуальной реальности это наименьшая из наших проблем. Безусловно, генератор виртуальной реальности, в совершенстве создающий данную среду для человека, не сможет этого сделать для дельфинов или инопланетян. Чтобы создать определенную среду для пользователя с данным видом органов чувств, генератор виртуальной реальности должен быть физически приспособлен к этим органам, а в его компьютере должны быть запрограммированы их характеристики. Однако модификации, которые необходимо сделать для данного вида пользователей, конечны, и их нужно осуществить лишь однажды. Они эквивалентны тому, что я назвал изготовлением нового «соединительного кабеля». При рассмотрении еще более сложных сред главным в задаче их воссоздания для данного типа пользователей становится написание программ расчета поведения этих сред, причем часть задачи, зависящая от вида пользователя, имея конечную сложность, становится по сравнению с этими программами пренебрежимо малой. Сейчас мы говорим о конечных пределах виртуальной реальности и поэтому рассматриваем сколь угодно точные, длинные и сложные виртуализации. Вот почему имеет смысл говорить о «воссоздании определенной среды», не указывая, для кого эта среда создается.

Мы видели, что существует четко определенное понятие точности передачи виртуальной реальности: точность – это близость (в пределах восприятия) создаваемой среды к задуманной. Но они должны быть близки при каждом возможном варианте поведения пользователя, поэтому, каким бы наблюдательным ни был человек, находящийся в виртуальной среде, он не сможет поручиться за то, что она точна (или – вероятно точна). Но опыт иногда показывает, что виртуализация неточна (или – вероятно неточна).

Эта дискуссия о точности в виртуальной реальности отражает отношение между теорией и экспериментом в науке. Там тоже можно экспериментально доказать ложность общей теории, но никогда нельзя доказать ее истинность. И там тоже поверхностный взгляд на науку заключается в том, что она состоит только из предсказаний наших чувств-впечатлений. Правильный же взгляд следующий: несмотря на то, что чувства-впечатления играют свою роль, наука состоит в понимании всей реальности, из которой только бесконечно малую часть мы когда-либо воспринимали.

Программа в генераторе виртуальной реальности воплощает общую предсказательную теорию поведения виртуальной среды. Остальные составляющие следят за поведением пользователя, зашифровывают и расшифровывают сенсорные данные; это, как я уже сказал, довольно тривиальные функции. Таким образом, если среда физически возможна, ее воспроизведение, в сущности, эквивалентно нахождению правил предсказания результатов каждого эксперимента, который можно осуществить в этой среде. Из-за того способа, которым создается научное знание, все более точные предсказательные правила можно открывать только посредством все лучших объяснительных теорий. Поэтому точное воспроизведение физически возможной среды определяется пониманием ее физики.

Обратное также верно: открытие физики, которая описывает среду, зависит от создания воспроизводящей ее в виртуальной реальности. Обычно говорят, что научные теории только описывают и объясняют физические объекты и процессы, но не воспроизводят их. Например, объяснение солнечных затмений можно напечатать в книге. В компьютерную программу можно заложить астрономические данные и физические законы, чтобы предсказать затмение и распечатать его описание. Чтобы передать затмение в виртуальной реальности, потребуется дополнительное программное и аппаратное обеспечение. Однако все это уже есть в нашем мозге! Слова и числа, напечатанные компьютером, эквивалентны «описаниям» затмения только потому, что кто-то знает значение этих символов. То есть символы пробуждают в сознании читателя некое подобие предсказанных эффектов затмения, с которыми он будет сравнивать реальный вид этих эффектов. Более того, пробуждаемое «подобие» интерактивно. Затмение можно наблюдать разными способами: невооруженным глазом, с помощью фотографий или различных научных инструментов; из некоторых мест на Земле видно полное солнечное затмение, из других мест – частное, а из третьих – затмения не видно вообще. В каждом случае наблюдатель увидит различные образы, которые теория позволяет предсказать. Компьютерное описание вызывает в сознании читающего не просто отдельный образ или ряд образов, а общий метод создания множества различных образов, соответствующих множеству способов размышления читателя при осуществлении наблюдений. Другими словами, это воссоздание в виртуальной реальности. Таким образом, в достаточно широком смысле, если принять во внимание процессы, которые должны происходить внутри разума ученого, наука и воспроизведение физически возможных сред в виртуальной реальности – это два термина, обозначающие одну и ту же деятельность.

А как же быть с передачей физически невозможных сред? В принципе, есть два существенно различных типа виртуальной реальности: в меньшем числе случаев описываются физически возможные среды, а в большем – физически невозможные. Но не исчезнет ли это различие при внимательном анализе? Рассмотрим генератор виртуальной реальности в процессе воспроизведения физически невозможной среды. Например, это может быть пилотажный тренажер, в котором программа рассчитывает вид, открывающийся из кабины самолета, способного лететь быстрее скорости света. Пилотажный тренажер генерирует эту среду. Но тренажер – это еще и физический объект, окружающий пользователя, и в этом смысле он сам является средой, которую ощущает пользователь. Давайте рассмотрим эту среду. Ясно, что эта среда физически возможна. Поддается ли такая среда воспроизведению? Безусловно. В действительности ее на редкость легко воссоздать: достаточно просто использовать второй тренажер той же конструкции, работающий по идентичной программе. При таких обстоятельствах второй пилотажный тренажер можно считать воспроизводящим либо физически невозможный самолет, либо физически возможную среду, а именно – первый тренажер. Аналогичным образом первый тренажер можно рассмотреть как воспроизводящий физически возможную среду, а именно – второй тренажер. Если мы считаем, что любой генератор виртуальной реальности, который в принципе можно построить, можно в принципе построить и еще раз, то из этого следует, что каждый генератор виртуальной реальности, работающий по любой программе из своего репертуара, воссоздает некую физически возможную среду. Он может воссоздавать и другие вещи, включая физически невозможные среды, но, в частности, всегда есть некая физически возможная среда, которую он воспроизводит.

Так какие же физически невозможные среды можно создать в виртуальной реальности? В точности те, которые не отличаются ощутимым образом от физически возможных сред. Следовательно, физический мир и миры, которые можно воссоздать в виртуальной реальности, связаны между собой гораздо теснее, чем это кажется. Мы считаем одни виртуализации описывающими факт, а другие – описывающими вымысел, но вымысел – это всегда интерпретация в мозгу наблюдателя. Не существует такой виртуальной среды, которую бы пользователь вынужден был интерпретировать как физически невозможную.

Мы могли бы решить воспроизвести некоторую среду как предсказанную определенными «законами физики», отличными от действительных. Это можно сделать ради упражнения, развлечения или в качестве аппроксимации, поскольку воспроизведение действительных законов может оказаться слишком сложным или дорогим. Если используемые нами законы близки к истинным настолько, насколько это возможно, и известны ограничения, при которых мы работаем, то такие виртуализации можно назвать «прикладной математикой» или «вычислительной техникой». Если созданные объекты значительно отличаются от физически возможных, можно назвать такую виртуализацию «чистой математикой». Если физически невозможную среду создают ради развлечения, мы называем это «видеоигрой» или «компьютерным искусством». Все это – интерпретации. Они могут быть полезны или даже необходимы для объяснения наших мотивов при создании определенной виртуализации. Но что касается ее самой, всегда существует альтернативная интерпретация, а именно: данная виртуализация точно описывает какую-то физически возможную среду.

Математику не принято считать формой виртуальной реальности. Мы обычно думаем, что математика занимается абстрактными сущностями, например, числами и множествами, не воздействующими на чувства; а потому может показаться, что вопроса об искусственном воспроизведении их воздействия на нас возникнуть не может. Однако, несмотря на то что математические сущности не воздействуют на чувства, занятия математикой являются внешним опытом в той же степени, в какой являются внешним опытом занятия физикой. Мы делаем заметки на бумаге, смотрим на них или представляем, что смотрим на них – в действительности невозможно заниматься математикой, не воображая абстрактные математические сущности. Но тем самым мы изображаем среду, «физика» которой воплощает сложные и автономные свойства этих сущностей. Например, представляя абстрактное понятие отрезка прямой, которая не имеет толщины, мы можем вообразить прямую, которая видима, но ее толщина незаметна. Это уже очень близко к тому, чтобы быть представленным в качестве физической реальности. Но математически толщина этой прямой должна оставаться нулевой даже при произвольно выбранном увеличении. Это свойство не является свойством любой физической линии, но его можно достичь в виртуальной реальности нашего воображения.

Воображение – это непосредственная форма виртуальной реальности. Может быть, это не так очевидно, но наше «непосредственное» восприятие мира через наши чувства – тоже виртуальная реальность. Дело в том, что наш внешний опыт никогда не бывает непосредственным; мы никогда не воспринимаем непосредственно даже сигналы наших нервов – иначе мы просто не знали бы, что делать с их потоками электрических потрескиваний. То, что мы ощущаем непосредственно, – это воспроизведение в виртуальной среде, удобно созданной для нас нашим бессознательным разумом из сенсорных данных вместе со сложными теориями (т. е. программами) их интерпретации, рожденными в нашем разуме и приобретенными извне.

Мы, реалисты, придерживаемся мнения, что реальность существует: объективная, физическая, независимая от того, что мы о ней думаем. Но мы никогда не воспринимаем эту реальность непосредственно. Каждая отдельная крупинка наших внешних ощущений – это часть виртуальной реальности. И каждая отдельная крупинка нашего знания, включая знание нефизических миров – логики, математики, философии, воображения, вымысла, искусства и фантазии, – закодирована в виде программ для воссоздания этих миров с помощью генератора виртуальной реальности в нашем собственном мозгу.

Таким образом, виртуальная реальность является частью не только науки, то есть суждений о физическом мире. Всякое рассуждение, любое мышление и весь внешний опыт есть формы виртуальной реальности. Всё это – физические процессы, которые до сих пор наблюдались только в одном месте Вселенной – в окрестностях планеты Земля. В главе 8 мы увидим, что все жизненные процессы также включают виртуальную реальность, но у людей с ней особые взаимоотношения. С биологической точки зрения воссоздание их окружающей среды в виртуальной реальности – это характерное для человека средство выживания. Другими словами, это причина существования людей. Экологическая ниша, занимаемая людьми, зависит от виртуальной реальности так же непосредственно и абсолютно, как экологическая ниша, занимаемая коалами, зависит от эвкалиптовых листьев.

Терминология

Генератор образов – прибор, способный создавать у пользователя точно определенные ощущения.

Универсальный генератор образов – генератор образов, который можно запрограммировать на создание любого ощущения, которое способен испытать пользователь.

Внешний опыт – впечатление о чем-либо, что находится за пределами собственного разума.

Внутренний опыт – впечатление о чем-либо, что находится в собственном разуме.

Физически возможный – не запрещенный законами физики. Среда физически возможна тогда и только тогда, когда она существует где-либо в мультиверсе (предполагается, что начальное состояние и другие дополнительные данные мультиверса определяются какими-то, еще неизвестными законами физики).

Логически возможный – внутренне непротиворечивый.

Виртуальная реальность – любая ситуация, в которой пользователю дается ощущение нахождения в точно описанной среде.

Репертуар генератора виртуальной реальности – это набор сред, для которых генератор может создать пользователю ощущение присутствия в них.

Образ – что-либо, рождающее ощущения.

Точность – образ является точным настолько, насколько создаваемые им ощущения близки к тем, которые нужно было создать. Виртуальная среда является точной настолько, насколько она способна отреагировать должным образом на каждое возможное действие пользователя.

Совершенная точность – точность настолько высокая, что пользователь не может отличить образ или виртуальную среду от тех, которые нужно было создать.

Резюме

Виртуальная реальность – это не просто технология моделирования поведения физических сред с помощью компьютеров. Тот факт, что виртуальная реальность возможна, – важная черта структуры реальности. Она является основой не только вычислений, но и человеческого воображения, внешних ощущений, науки и математики, искусства и литературы.

Каковы же крайние пределы – полная сфера применимости – виртуальной реальности (а следовательно, вычислений, науки, воображения и всего остального)? В следующей главе мы увидим, что в одном отношении сфера применимости виртуальной реальности безгранична, а в другом – чрезмерно ограничена.

6. Универсальность и пределы вычислений

Сердце генератора виртуальной реальности – его компьютер, и вопрос о том, какие среды можно воссоздать в виртуальной реальности, в конечном итоге должен сводиться к вопросу о том, какие вычисления можно осуществить. Даже сегодня репертуар генераторов виртуальной реальности в той же мере ограничен их компьютерами, в какой и генераторами образов. Как только к генератору виртуальной реальности подключают новый, более мощный компьютер, с увеличенным объемом памяти и более современной аппаратурой для обработки изображений, репертуар генератора расширяется. Но будет ли это продолжаться непрерывно, или в конце концов мы столкнемся с полной универсальностью, чего, как я уже утверждал, нам следует ожидать в случае с генераторами образов? Другими словами, есть ли такой генератор виртуальной реальности, который, будучи однажды построен, может быть запрограммирован на воспроизведение любой среды, которую способен воспринять человеческий разум?

Как и в случае с генераторами образов, здесь мы не подразумеваем, что один этот генератор виртуальной реальности мог бы содержать в себе описания всех логически возможных сред. Мы только имеем в виду, что его можно было бы запрограммировать для воспроизведения любой логически возможной среды. Можно предусмотреть кодирование таких программ, например, на магнитных дисках. Чем выше сложность среды, тем больше понадобится дисков для хранения соответствующей программы. Таким образом, для создания сложных сред машина должна обладать механизмом (который я уже описал для универсального генератора образов), способным прочитать неограниченное количество дисков. В отличие от генератора образов, генератору виртуальной реальности может также понадобиться увеличение объема рабочей памяти, чтобы хранить промежуточные результаты вычислений. Для этого можно предусмотреть наличие чистых дисков. И снова тот факт, что машина должна обеспечиваться энергией, чистыми дисками и обслуживанием, не мешает нам считать эту установку «отдельной машиной» при условии, что все эти действия не равносильны изменению конструкции машины и не запрещены законами физики.

В этом смысле компьютер с фактически неограниченной емкостью памяти можно себе представить, по крайней мере принципиально. В отличие от компьютера с неограниченной скоростью вычислений. Компьютер определенной конфигурации всегда будет иметь фиксированную максимальную скорость, которую можно увеличить, только изменив эту конфигурацию. Следовательно, данный генератор виртуальной реальности не сможет выполнять неограниченное количество вычислений в единицу времени. Разве это не будет ограничивать его репертуар? Если вычисление того, что должен увидеть пользователь через одну секунду, из-за сложности среды занимает у машины больше секунды, то каким образом машина сможет точно воспроизвести эту среду? Для достижения универсальности нам необходим новый технологический трюк.

Чтобы расширить свой репертуар в такой степени, в какой это физически возможно, генератору виртуальной реальности пришлось бы взять под контроль еще одно свойство сенсорной системы пользователя: скорость обработки информации мозгом пользователя. Будь человеческий мозг подобен электронному компьютеру, достаточно было бы изменить скорость испускания синхронизирующих импульсов его генератором тактовой частоты. Несомненно, «часами» мозга управлять не так просто, но в принципе это не проблема. Мозг – конечный физический объект, и все его функции – физические процессы, которые в принципе можно замедлить или остановить. Предельный генератор виртуальной реальности должен обладать такой способностью.

Чтобы добиться совершенного воспроизведения сред, требующих большого объема вычислений, генератор виртуальной реальности должен был бы действовать приблизительно следующим образом. Каждый сенсорный нерв физически способен передавать сигналы с определенной максимальной частотой, поскольку возбудившаяся и передавшая импульс нервная клетка сможет вновь возбудиться только через одну миллисекунду. Следовательно, сразу после срабатывания определенного нерва у компьютера есть по крайней мере одна миллисекунда, чтобы решить, возбудится ли этот нерв снова и когда это произойдет. Если он вычислил решение, скажем, за половину миллисекунды, то в корректировке скорости работы мозга нет необходимости, и компьютер просто возбуждает этот нерв в нужное время. В противном случае компьютер заставляет мозг замедлить (или при необходимости остановить) свою работу до завершения вычисления следующего события; затем компьютер восстанавливает нормальную скорость работы мозга. Как бы это ощутил пользователь? По определению никак. Пользователь получил бы ощущение нахождения в среде, заданной в программе, без каких бы то ни было замедлений, остановок или повторных пусков. К счастью, генератору виртуальной реальности не нужно заставлять мозг работать быстрее нормального, поскольку это привело бы в итоге к принципиальным проблемам, так как, кроме всего прочего, ни один сигнал не может двигаться быстрее скорости света.

Этот метод позволяет нам заранее задать сколь угодно сложную среду, для моделирования которой потребуется любой конечный объем вычислений, и получить ощущение нахождения в этой среде при любой субъективной скорости и уровне детализации, которые наш разум способен воспринять. Если необходимых вычислений слишком много, чтобы компьютер смог выполнить их в течение субъективно воспринимаемого времени, ощущение все равно останется естественным, но пользователь заплатит за его сложность потерянным внешним временем. Он может выйти из генератора виртуальной реальности после пятиминутного, на его субъективный взгляд, пребывания там и обнаружить, что в физической реальности прошли годы.

Пользователь, мозг которого отключается на любое время, а потом снова включается, будет ощущать непрерывное пребывание в некоторой среде. Но пользователь, мозг которого отключен навсегда, с момента его отключения ничего не чувствует. Это значит, что программа, которая в какой-то момент может отключить мозг пользователя и уже никогда не включить его, не создает среду, которую пользователь почувствовал бы, и, следовательно, не может считаться адекватной программой для генератора виртуальной реальности. Но программа, которая в конечном итоге всегда включает мозг пользователя, позволяет генератору виртуальной реальности создавать какую-то среду. Даже программа, которая вообще не испускает нервных сигналов, создает темную безмолвную среду абсолютной сенсорной изоляции.