Samoorganizacja w ewolucji mowy

Pierre-Yves Oudeyer

Samoorganizacja w ewolucji mowy

Teksty Drugie : teoria literatury, krytyka, interpretacja nr 1/2 (127-128),

107-133

Prezentacje

Pierre-Yves OUDEYER

Samoorganizacja w ewolucji m owy

1

System y fonacji, a więc fizyczne nośniki języka, odznaczają się złożonością form i właściwości stru k tu raln y ch . Są one kom binatoryczne, o p arte na system atycznym p o w tarzaniu tych sam ych fonemów, zaś zbiór rep ertu aró w fonem ów języków świata odznacza się tyleż w yraźnym i reg u larn o ściam i statystycznym i o charak terze u n i­ w ersalnym , co ogrom ną rozm aitością. P onadto są to kody utrw alone kulturow o, w ażne w obrębie każdej w spólnoty m ówiących. Jakie jest źródło form mowy? Jakie są m echanizm y, które w trak c ie filogenezy i ew olucji kulturow ej pozw oliły tym form om się rozwijać? Jak w spólny kod m ow y m oże się kształtow ać we w spólnocie jednostek? W tekście tym in te resu je m n ie to, w jaki sposób zjaw iska sam oorgani­ zacji i ich interakcje z doborem n atu ra ln y m m ogą pom óc w w yjaśnieniu tych trzech problem ów.

W ystępująca w w ielu złożonych system ach fizycznych te n d en c ja do sp o n ta­ nicznego generow ania nowych i zorganizow anych form , ta k ich jak kryształy lodu czy sp ira le g alak ty c z n e , jest obecna zaró w n o w św iecie n ie o rg a n ic z n y m , jak i w świecie żywym. W yjaśnienie pochodzenia form życia nie m oże zatem opierać się w yłącznie na zasadzie doboru n atu ra ln eg o , m u si on zostać d o pełniony zrozu­ m ie n ie m m echanizm ów generow ania now ych form , a w tych m ech an izm ach sa­ m oorganizacja zajm uje m iejsce cen traln e. O dnosi się to do społecznych i k u ltu ro ­

Zamieszczony tekst pochodzi z tomu zbiorowego Parole et Musique. Aux origines du dialogue humain, red. S. Dehaene, C. Petit, Collège de France-Odile Jacob, Paris

2009, s. 84-112.

10

10

8

wych form życia, zwłaszcza zaś do form mowy i języka. Aby zrozum ieć ich genezę, zacznę od określenia w sposób ogólny relacji pom iędzy sam oorganizacją, dobo­ rem n a tu ra ln y m i neodarw inizm em . Relacje te odniosę n astęp n ie do trzech sfor­ m ułow anych wyżej kw estii. W yjaśnię w tedy, dlaczego używ anie sym ulacji i m odeli inform atycznych m a zasadnicze znaczenie dla p o stęp u teorii, któ re w iążą się ze w sk az an y m i p ro b le m a m i. P o d am ta k że p rz y k ła d e k sp e ry m e n ta ln e g o m o d e lu inform atycznego, k tó ry pokazuje, że pew ne proste m echanizm y sprzężenia senso- ry cz n o -m o to ry c zn e g o p o zw a lają generow ać k o m b in a to ry c z n e system y mowy, charak tery zu jące się dw oistością u n iw ersalia/zróżnicow anie i określające k u ltu ­ rową w spólnotę. Zakończę na scenariuszach ew olucyjnych, któ re ów inform atycz­ ny eksperym ent u zu p e łn ia lu b pow tarza.

Samoorganizacja i ewolucja form żywych

Fizyka - tygiel form samozorganizowanych

N atu ra , zwłaszcza jeśli chodzi o jej część nieorganiczną, tw orzy form y i motywy fascynujące swoją organizacją. Zarys gór jest tak i sam, kiedy ogląda się skałę, szczyt czy cały łańcuch. W ydm y u k ładają się często w długie, równoległe pasm a. W okreś­ lonej tem p eratu rze woda krystalizuje się w sym etryczne, koronkowe płatki. K iedy płynie w rzekach i spada kaskadam i, pojaw iają się w iry w kształcie trąbek, a pęche­ rzyki układają się w stru k tu ry polihedralne. Błyskawice rysują na niebie rozgałęzie­ nia podobne do roślinnych. N aprzem ienne m róz i odwilż pozostaw iają na kam ien i­ stych glebach tu n d ry poligonalne odciski. Wielość tych kształtów rywalizuje pod względem złożoności z wieloma artefaktam i ludzkim i, jak to unaocznia ilustracja nu m e r 1. A nic i n ik t ich przecież nie zaprojektow ał i nie stworzył. N aw et nie dobór n atu ra ln y - ślepy zegarm istrz D aw kinsa2. Jakie jest więc ich pochodzenie?

W rzeczyw istości w szystkie te zorganizow ane s tru k tu ry m ają pew ien p u n k t wspólny: są m akroskopow ym rez u ltatem lokalnych in te rak cji pom iędzy licznym i składow ym i system u, w którym n ab ierają kształtu . G lobalne w łaściwości ich orga­ n izacji nie w ystępują na poziom ie lokalnym . Zarów no form a cząsteczki wody, jak 1 jej jednostkow e właściw ości fizyczno-chem iczne nie m ają nic w spólnego z w ła­ ściw ościam i kryształów lodu, w irów czy też p o lih e d ram i pęcherzyków. P oligonal­ ne odciski z tu n d ry nie odpow iadają form ie kam ien i, z których są skom ponow a­ ne, a ich organizacja p rze strzen n a jest całkiem różna od tem poralnej organizacji m rozu i odwilży. To jest znak rozpoznaw czy sam oorganizacji. Zjawiska sam oorga­ n izacji w n a tu rz e dotyczą b ardzo zróżnicow anych system ów fizycznych, ale n ie ­ które typow e w łaściwości m ożna zidentyfikow ać. Często pojaw iają się nieciągłość, załam anie sym etrii i „a trak to ry ” . Jeśli podgrzew am y od spodu cienką w arstw ę oli­ wy rozlaną na płaskiej pow ierzchni, wówczas p rąd y konw ekcyjne nabierające szcze­ gólnych kształtów geom etrycznych (linie lub k ształty poligonalne) sam oorgani­ 2 R. Dawkins Ślepy zegarmistrz, czyli jak ewolucja dowodzi, że świat nie został

zują się, a k iedy przekroczony zostaje pew ien próg tem p eratu ry , gw ałtownie się zm ien iają [ilustracja 2]. P om iędzy tym i progam i, przeciw nie, kształty, naw et jeśli się je n arusza, pozostają na ogół dosyć stabilne, tworząc atraktory. In n ą właściw o­ ścią w ielu system ów sam ozorganizow anych jest historyczność, często pow iązana z w rażliw ością na inicjalne w aru n k i system ów chaotycznych: atrak to r, k tó rem u system zostaje p o d d an y i który ogranicza form y przez te n złożony system wytwo­ rzone, m oże być b ardzo różny w zależności od drobnych zm ian w w aru n k ach p o ­ czątkowych. N a przy k ład - m agnetyczne właściwości żelaza. K ażdy z atom ów że­ laznej p ły tk i działa jak pew ien rodzaj m agnesu, ale w w ielu m ożliw ych k ie ru n ­ kach, toteż w wysokiej te m p e ra tu rz e efekt jest zu p ełn ie przypadkowy. K iedy te m ­ p e ra tu ra spada poniżej pewnego progu, zachodzi zjawisko sam oorganizacji: wszyst­ kie atom y p rzy jm u ją sp o n ta n ic zn ie te n sam k ie ru n e k m agnetyczny. Je d n a k ta w spólna o rientacja jest początkow o niem al nieprzew idyw alna i zgoła niew ielkie przypadkow e w ariacje inicjalnego ukieru n k o w an ia k ilk u atom ów m ogą sprawić, że p łytka zostanie nam agnetyzow ana w całkiem o dm iennym k ie ru n k u . W ariacje w arunków początkow ych są najczęściej pow iązane z przypadkow ym i z d a rzen ia­ m i, któ re w pływ ały na m etalow ą płytkę. W łaśnie dlatego jej końcowy sta n zależy w w iększym sto p n iu od jej h isto rii n iż od w ew nętrznych w łaściw ości fizycznych - stąd te rm in historyczność.

Pojęcie sam oorganizacji system ów złożonych stanow i o istocie paradygm atycz- nej zm iany, jakiej dokonały n a u k i o złożoności w X X w ieku3. O d czasów N ew tona dobra nau k a m iała być redukcjonistyczna i polegać na b a d a n iu system ów n a tu ra l­ nych poprzez w yodrębnianie w n ic h prostszych podsystem ów . Aby zrozum ieć, jak fu nkcjonuje ludzkie ciało, należało z jednej strony zbadać serce, z drugiej system nerwowy, a jeszcze z innej na przy k ład system lim biczny. N ie poprzestaw ano na tym: system nerw ow y też m u siał być podzielony na b ad a n ie kory mózgowej, w zgó­ rza czy obwodowego unerw ien ia m otorycznego. Ta m etoda w oczywisty sposób pozw oliła na zdobycie ogrom nej wiedzy. Je d n ak głosiciele złożoności zaciekle ją atakow ali. Ich credo brzm iało: „Całość jest czym ś więcej niż sum ą części” .

W p ływ samoorganizacji na pochodzenie form żywych

System y złożone, tzn. system y składające się z w ielu w spółdziałających p o d ­ systemów, w ystępują w n a tu rz e często i m ają b ard zo silną ten d en cję do sam oorga­ nizow ania się. W cześniejsze przykłady celowo zostały d obrane spośród system ów nieorganicznych, aby w ykazać, że w łaściwość sam oorganizacji m oże być cechą sys­ temów, których m echanizm y n ie m ają nic w spólnego z doborem n atu ra ln y m . Je d ­

W.R. Ashby An introduction to cybernetics, Chapman and Hall, London 1956; G. Nicolis, I. Prigogine Self-organization in non-equilibrium systems. From dissipative structures to order through fluctuations, Wiley, New York 1977; S. Kauffman At home in the universe. The search for laws of self-organization and complexity, Oxford University Press, Oxford 1996; P. Ball The self-made tapestry. Pattern formation in nature, Oxford University Press, Oxford 2001.

60

11

0

nak sam oorganizacja odnosi się w te n sam sposób do system ów w ystępujących w p rzyrodzie żywej. Jest to zresztą pojęcie szeroko stosowane w w ielu działach biologii, kluczow e zwłaszcza w teoriach, któ re o b jaśniają zdolności społeczeństw owadów do konstruow ania g niazd lub uli, do grupow ego polow ania czy p o szu k i­ w ania w sposób zd ecentralizow any i skuteczny źródeł pożyw ienia w otoczeniu4. W b io lo g ii rozwojowej służy rów nież do w yjaśnienia pow staw ania kolorow ych wzorów na skórze ta k ich zw ierząt, jak m otyle, zebry, jaguary czy b ie d ro n k i5.

W ydaje się więc m ożliwe, że w system ach biologicznych w łaśnie za spraw ą sa­ m oorganizacji istn ieją m echanizm y tw orzenia form i wzorów działające inaczej n iż dobór n aturalny. D o bór n a tu ra ln y oraz kojarzone z n im w yjaśnienia funkcjo- nalistyczne to w biologii podstaw a w iększości uzasad n ień , kiedy chodzi o wyja­ śnianie obecności jakiejś struktury, form y czy w zoru w organizm ie. Ja k i jest więc w zajem ny zw iązek m iędzy teo rią doboru n atu ra ln eg o i sam oorganizacją?

N iek tó rz y badacze sądzą, że sam oorganizacja zakw estionow ała głów ną rolę doboru n atu ra ln eg o w w yjaśnianiu ew olucji organizm ów żywych. W aldrop rozw i­ ja to tak:

Złożone systemy dynamiczne mogą czasami przechodzić samoistnie od stanu nieporząd­ ku do stanu porządku. Czy kryje się w tym siła motoryczna ewolucji? Czy brakowało nam czegoś w ujęciu ewolucji - jakiejś kluczowej zasady, która kontrolowałaby rozwój życia w sposób odmienny niż dobór naturalny, zmiany genetyczne i wszystkie inne me­ chanizmy przywoływane przez całe lata przez biologów? Tak! Tym brakującym elemen­ tem jest żywiołowa samoorganizacja: tendencja, jaką przejawiają złożone systemy dyna­ miczne, do odnajdowania swoich stanów uporządkowanych bez potrzeby żadnego naci­ sku ze strony doboru.6

Je d n ak n ie jest to stanow isko przyjęte w tym artykule. Tutaj nie chodzi b o ­ w iem o ro zu m ien ie sam oorganizacji jako pojęcia, które m in im alizu je rolę doboru n aturalnego, p rzedstaw iając k o nkurencyjne m echanizm y tw orzenia form , lecz o jej ujęcie z jednej strony jako czegoś sytuującego się na innym poziom ie w yjaśniania, z drugiej zaś - jako kateg o rii dotyczącej tych m echanizm ów , któ re zw ielokrotnia­ ją siłę doboru n aturalnego. W w yjaśn ian iu ew olucji form życia m echanizm y m a­ jące właściwość sam oorganizacji m ożna w całości włączyć w m e ch an izm doboru n atu raln eg o .

Klasyczne podejście neodarwinistyczne

A by się w n im rozeznać, trzeb a n a jp ie rw przy p o m n ieć, na czym polega m e­ c h a n iz m dob o ru n a tu ra ln e g o w u ję ciu neod arw in isty czn y m . C h a ra k te ry z u je on 4 S. Camazine, J.-L. Deneubourg, N.R. Franks, J. Sneyd, G. Theraulaz, É. Bonabeau

Self-organization in biological systems, Princeton University Press, Princeton 2002. 5 P. Ball The self-made tapestry.

6 M. Waldrop Spontaneous order, evolution, and life, „Science” 1990 no 247, s. 1543-1545.

system złożony z jed n o stek , p rzy czym k ażda posiad a szczególne cechy, form y lu b stru k tu ry . Je d n o stk i tego system u są zdolne do rep lik acji. R e p lik acja m usi n ie k ie d y rodzić je d n o stk i, k tó re nie są d o k ła d n y m i k o p ia m i sw oich przodków , bo ró żn ią się d ro b n y m i szczegółam i. Te zm ian y są źró d łem zróżnicow ania p o p u ­ lacji. K ażda je d n o stk a m a w reszcie w iększą lu b m n ie jsz ą zdolność do re p lik a c ji w zależności od swojej s tru k tu ry i otaczającego ją środow iska. R ó żnicująca re ­ p lik a cja je d n o ste k um ożliw ia „d o b ó r” tych jed n o stek , k tó re lep iej n a d a ją się do rep lik acji. K om binacja p ro cesu zm ian i p ro cesu do b o ru spraw ia, że w ciągu p o ­ koleń stru k tu ry czy cechy, k tó re po m ag ają je d n o stk o m w re p ro d u k c ji, są u trw a­ la n e i ulepszane.

D ecydującym m om entem , o któ ry m teoria doboru n atu ra ln e g o n ie chce się w ypow iadać, jest sam sposób, w jaki zm ienność pow staje, czy b ardziej ogólnie: sp o só b , w ja k i g e n e ro w a n e są je d n o s tk i w ra z ze sw oim i fo rm a m i, c e c h a m i i stru k tu ra m i. Jeśli chodzi o ewolucję form , n iek tó re rozum ow ania neodarw ini- styczne u zn a ją m ech an izm y ich zm ienności za w tórne w sto su n k u do ich zalet reprodukcyjnych. Takie podporządkow anie implicite zakłada, że relacja pom iędzy poziom em genów, uznaw anym za głów ną p rze strzeń , w której poprzez m u tacje i inne p rzekształcenia d okonują się zm iany, a poziom em fenotypu, uznaw anego za izom orficzny obraz p rze strzen i genów, jest p rosta i liniow a. Z tego p u n k tu w i­ dzenia w ypróbow yw anie p rze strzen i form (które w raz ze środow iskiem określają stopień skuteczności rep lik acji genów) m oże być prostym odpow iednikiem sposo­ b u , w jak i dok o n u je się p rzem ieszczenia w p rz e strz e n i genom ów. M echanizm y m u tacji, które um ożliw iają te przem ieszczenia, m ają niew ielką skalę (większość m u ta cji dotyczy jedynie m ałej części genom ów w dokonującej się rep lik acji), a za­ tem aleatoryczne w ariacje genów pozw alają badać w te n sam sposób całą p rze­ strzeń genomów. O znacza to, przy założeniu, że p rzestrzen ie genotypowa i fenoty- powa m ają tę sam ą stru k tu rę , iż p rze strzeń form jest wypróbowywana w sposób quasi-ciągły poprzez kolejne drobne m odyfikacje form zastanych. N a szczęście nie dotyczy to pojaw ienia się złożonych form życia. Jeśli bow iem m ech an izm drob­ nych w ariacji następujących po sobie form okazał się skuteczny w u sta la n iu się stru k tu r organizm ów , to czyni on b ad a n ie tych form czym ś rów nie złożonym , jak b ad a n ie organizm ów lu d z k ich , czymś rów noznacznym z szukaniem igły w stogu siana, genom y są bow iem zbyt du że7.

Samoorganizacja ogranicza przestrzeń form do sprawdzenia: nie wszystkie formy dają się równie łatwo wyłonić

W tym w łaśnie m iejscu pojęcie sam oorganizacji przychodzi z pom ocą m echa­ nizm ow i naiw nego przeszukiw ania p rze strzen i form w ram a ch te o rii neodarw ini- stycznej. Relacja pom iędzy genam i i form am i organizm ów ch arak tery zu je się zło­

A.D. Keefe, J.W. Szostak Functional proteins from a random sequence library, „Nature” 2001 no 410, s. 715-718.

11

2

żonością i silną nieliniow ością, co ujaw nia się w czasie rozw oju ontogenetycznego i epigenetycznego każdego organizm u. O rganizm y k o n stru u ją się, zaczynając od k o m órki m acierzystej, któ ra zaw iera genom i m oże być ujm ow ana jako system dynam iczny sparam etryzow any przez te n genom i zależny od zakłóceń wywoływa­ nych przez otoczenie. Stanow i on system sam ozorganizow any, posiadający w łaści­ wości tego sam ego typu, co system y przedstaw ione w cześniej. G enom jest zbiorem param etró w analogicznych do te m p e ra tu r płynów w system ach B énarda, zaś oto­ czenie m ożna uznać za analog szum u przy m agnetyzow aniu żelaza (jest to jednak szum w w ysokim sto p n iu ustru k tu ry zo w an y i strukturujący!). Rozwój organizm u, począw szy od k om órki m acierzystej, i sam oorganizacja system ów fizycznych m ają cały szereg w spólnych właściwości: formy, stru k tu ry i w zory pojaw iają się na p o ­ ziom ie globalnym i są jakościowo o dm ienne od tych, któ re określają fu n k cjo n o ­ w anie lokalne, czyli tych, k tórym i charak tery zu je się stru k tu ra kom órki m acie­ rzystej i jej genom . U kład sześciokątny, k tóry m oże pojawić się w w yniku zwykłej różnicy te m p e ra tu r w jednorodnym płynie, daje w yobrażenie o sposobie, w jaki pro sty ciąg nukleotydów , otoczony przez system m olekularny, który przekształca je au tom atycznie w proteiny, m oże wytworzyć organizm dw unożny posiadający p arę oczu, uszu i niezw ykle złożony mózg.

P odobnie jak system y B énarda czy p ły tk i ferrom agnetyczne, określone przez genom y system y dynam iczne i zaw ierające te genom y k o m ó rk i c h a rak te ry z u je pew ien u k ła d atraktorów : istn ieją w p rze strzen i para m etró w rozległe strefy, na które system dynam iczny system atycznie odpow iada jednym zachow aniem o za­ wsze praw ie takiej samej stru k tu rze . W p rzy p a d k u system ów B énarda chodzi o p e­ w ien p rzedział tem p eratu ry , k tó ry pozw ala na generow anie rów noległych pasm i k tó ry jest w ystarczająco szeroki, aby m ożna go było łatwo znaleźć. W p rzy p a d k u p łytek ferrom agnetycznych przed ział tem p eratu ry , w jakiej system dochodzi do ogólnej spójności m agnetycznej, rów nież jest b ardzo szeroki. N ato m iast u org an i­ zm ów żywych m ożliw e jest nie tylko w ygenerow anie s tru k tu r sam ozorganizow a- nych o złożonych w łaściw ościach całościow ych, lecz także, co w ięcej, s tru k tu ry te są z pew nością generow ane przez genom y należące do rozległych p o d p rze strzen i w p rze strzen i genom ów nazw anych b asen am i przyciągania. S tru k tu ro w an ie p rze­ strzen i w b aseny przyciągania właściwe dla tego ro d za ju system u dynam icznego spraw ia, że b ad a n ie p rze strzen i form jest ułatw ione i nie up o d ab n ia się do szuka­ n ia igły w stogu siana.

W system ach ferrom agnetycznych n ak ład a n y przez otoczenie na rozwój syste­ m u dynam icznego (u stru k tu ro w an y ) szum m oże prow adzić do tego, że system będzie rozw ijać się w różnych kieru n k ach . W p rzy p a d k u kaw ałków żelaza o n i­ skiej te m p eratu rz e odpow iada te m u m agnetyzacja w ta k im lub in n y m k ieru n k u . W p rzy p a d k u żywego o rganizm u odpow iadają te m u jego formy: dlatego na przy­ kła d m iędzy b liź n ię tam i jednojajow ym i m ogą czasem w ystąpić w yraźne różnice m orfologiczne. W yjaśnia to rów nież, dlaczego relacja pom iędzy genam i i form am i organizm ów nie ch arak tery zu je się jedynie złożonością i nieliniow ością, ale także niezdeterm inow aniem . Jak w system ach B énarda, gdzie przeszukiw anie przestrzeni

p a ra m e tru te m p e ra tu ry m oże czasam i prow adzić do szybkich i konsekw entnych zm ian w zachow aniu system u (na przy k ład przejścia pasm rów noległych w kwa­ dratow e kom órki), eksploracja p rze strzen i genom ów m oże rów nież prow adzić do szybkich i konsekw entnych zm ian form . O dpow iada to zapew ne w ielu obserw a­ cjom bard zo szybkich zm ian form w ew olucji, o których świadczą b ad an e przez antropologów skam ieliny, stanow iące podstaw ę m odelu p u nktualistycznego p rze d ­ staw ionego przez E ld red g e’a i G oulda w 1972 roku.

P odsum ow ując, w łaściw ości sam o o rg an izacji system u d y nam icznego sk ła d a­ jącego się z ko m ó rek i ich genom ów u m o żliw iają zasad n icze u stru k tu ro w a n ie p rz e strz e n i form przez n a rz u c e n ie o g raniczeń, co spraw ia, że o d n alez ien ie przez dobór n a tu ra ln y złożonych form zd o ln y ch do przeżycia staje się o w iele p ro s t­ sze. Z jednej strony, w łaściw ości te pozw alają genom ow i generow ać form y złożo­ ne i wysoko zorganizow ane bez p o trze b y d okładnej specyfikacji każdego d etalu w genom ie (tak sam o jak form y p o lig o n a ln e B énarda nie są d o k ła d n ie o kreślo­ ne, lu b d an e w fo rm ie p la n u , we w łaściw o ściach m o le k u ł p ły n u ). Z d ru g ie j, o rg an iz u ją pejzaż m ożliw ych form , o k reślając b asen y p rzy c iąg a n ia, w ew nątrz k tó ry ch form y te stają się b ard z o do siebie p o d o b n e (tu w łaśnie d o k o n u ją się ew olucje g ra d u a ln e w raz z n ie w ielk im i reg u la cja m i istn iejący c h stru k tu r), a p o ­ m ię d zy k tó ry m i m ogą one zasad n iczo się ró żnić (przejście od jednej sy tu acji do d ru g ie j sp rzy ja w ew o lu cji n ie o cz ek iw a n y m i m o c n y m w y n ala zk o m ). M ożna p rzed staw ić ta k i oto h eu ry sty c zn y obraz: sam o o rg an izacja dostarcza k atalo g u złożonych form ro zm ieszczonych w p ejza żu z d o lin a m i, w k tó ry ch i p om iędzy k tó ry m i p rzesu w a się i p o d e jm u je decyzje dobór n a tu ra ln y ; sa m o o rg an izacja p ro p o n u je , dobór n a tu ra ln y dysponuje. O czywiście jest to tylko pew ien obraz, poniew aż przem ieszczający się dobór n a tu ra ln y pozw ala w yłonić się now ym , rów ­ n ież sa m ozorganizow anym m e ch a n izm o m , k tó re s tr u k tu ru ją p rz e strz e ń form p rzeszukiw anych. D o b ó r n a tu ra ln y uczestn iczy za te m w k sz tałto w an iu m e ch a­ nizm ów , któ re po m ag ają m u w sk u teczn y m p o ru sz a n iu się w p rz e strz e n i form i vice versa - m e ch a n izm dob o ru n a tu ra ln e g o z pew nością pojaw ił się w h isto rii życia dzięki sam ozorganizow anym zachow aniom systemów, k tó re nie b yły jesz­ cze z n im zw iązane; dobór n a tu ra ln y i m e ch a n izm y sam ozorganizow ane p o m a ­ gają sobie w zajem nie w pew nego ro d za ju sp ira li, k tó ra pozw ala zw iększać złożo­ ność w to k u ew olucji.

K onsekw encją ścisłego pow iązania doboru n atu ra ln eg o i sam oorganizacji jest to, że w yjaśnianie pochodzenia i ew olucji form życia wym aga co najm n iej dwu typów rozum ow ań. Pierw sze to klasyczne, fu n kcjonalistyczne rozum ow anie neo­ darw inistyczne, polegające na iden ty fik acji k o n te k stu ekologicznego, w którym m ogła się pojawić nowa cecha, i d o k o n an iu b ila n su zestaw iającego repro d u k cy jn e zyski i straty. D ru g ie jest rzadziej używ ane, ale rów nie istotne: chodzi o id en ty fi­ kację m echanizm ów rozw ojow ych/epigenetycznych i przym usów , jakie się z n im i w iążą, m echanizm ów , któ re m ogły ułatw ić lub u tru d n ić genezę now ych cech. Po­ jęcie sam oorganizacji jest podstaw ow e w o d n ie sie n iu do sposobu, w jaki te m e­ ch an izm y rozwojowe w pływ ają na genezę form .

₁₁

3

11

4

Samoorganizacja

i ewolucja form m owy i języków

P y tan ia o to, w jak i sposób mowa i język pojaw iły się u isto ty lu d z k iej, a ta k ­ że o to, w jak i sposób k sz ta łtu ją się i ew oluują nowe języki, n ależ ą w n au ce do n a jtru d n ie jsz y c h . W X X w ieku z n ik n ęły one n ie m al całkow icie ze sceny n a u k o ­ wej w n astęp stw ie d e k la ra c ji Société de L in g u istiq u e de P aris, k tó ra w sw oim sta tu c ie w ykluczyła tę pro b lem aty k ę. Je d n a k z a g ad n ien ia te w róciły i dla dużej g ru p y badaczy sytu u ją się obecnie w sam ym c e n tru m zainteresow ań. P anuje zgoda co do jednego: b a d a n ia m u szą być in te rd y sc y p lin a rn e . Isto tn ie , jest to u k ła d a n ­ ka o b ard z o w ielu rozg ałęzien iach , któ re w ykraczają poza k o m p e ten c je każdej w ziętej z osobna d zied z in y b a d a ń . P rzede w szystkim dlatego, że dwa zasadnicze p y ta n ia - p y ta n ie o poch o d zen ie języka i p y ta n ie o p o ch o d zen ie i ew olucję języ­ ków - m uszą zostać rozłożone na rów nie tru d n e i skom plikow ane „s u b p y ta n ia ” . Co to jest mowa? Co to jest język? W jak i sposób zw iązane są ze sobą dźw ięki, słowa, zdania, rep rezen tacje sem antyczne? W jak i sposób m ózg odtw arza te dźw ię­ ki, z d a n ia i p ojęcia w n ic h zaw arte oraz jak się n im i posługuje? Jak uczym y się mówić? Czy m ożem y rozró żn ić w rodzone od nabytego? D o czego służy język? Jaka jest jego rola społeczna? W jak i sposób język k sz ta łtu je się i zm ien ia w cią­ gu k o lejn y ch p o k o leń sw oich użytkow ników ? Co w iem y o h is to rii każdego języ­ ka? D laczego m ow a i język są ta k ie , a nie inne? D laczego istn ie ją te n d e n c je u n i­ w ersalne i, rów nocześnie, w ielka ro zm aitość s tru k tu r lingw istycznych? Ja k i jest w pływ języka m a perc ep cję i pojęciow e ujm o w an ie świata? Co w iem y o h isto rii zd olności m ów ienia u istot lud zk ich ? Czy jest to w ynik ew olucji genetycznej (jak pojaw ien ie się oczu), czy też w ynalazek k u ltu ro w y (jak pism o)? Czy jest to d o ­ stosow anie się do zm ien iająceg o się otoczenia, czy raczej w ew nętrzna m o d y fik a­ cja je d n o stk i, k tó ra pozw oliła na w zm ocnienie szans na rep ro d u k cję? A m oże jest to egzaptacja, efekt uboczny zm ian , k tó re początkow o nie były zw iązane z za­ c h o w an iem k o m u n ik a cy jn y m ? Ja k ie w cześniejsze p rz e k sz ta łc e n ia ew olucyjne w płynęły na pojaw ien ie się zd olności m ów ienia? W jak i sposób zaszły one same? N iezależnie? G enetycznie? K ulturow o?

Z ró żn ico w an iu tych p y ta ń odpow iada jeszcze w iększa różn o ro d n o ść dyscy­ p lin i m etod. L ingw iści, naw et jeśli n a d a l d o starczają zasadniczych dan y ch za­ rów no na te m a t h is to rii języków, jak i u n iw ersa ln y ch te n d e n c ji s tru k tu r języko­ w ych, nie są już sam i. Psychologia rozw ojow a, psychologia kognityw na i neu- ropsychologia prow adzą b a d a n ia n a d ucz en iem się języka oraz n a d jego z a b u ­ rze n iam i, często u jaw n iający m i m e ch a n izm y poznaw cze u czestniczące w p rz e ­ tw a rz a n iu in fo rm ac ji językowej. N a u k i o m ózgu, zw łaszcza p osługujące się a p a­ ra tu r ą re je stru ją c ą jego pracę, pozw alają zobaczyć, k tó re strefy są aktyw ne, k ie ­ dy w ykonuje się d an e za d an ie, i p ró b u ją odnaleźć n e u ro n a ln e k o rela ty zach o ­ w ań językow ych, aby odkryć ich o rg anizację m ózgową. I n n i bad acze stu d iu ją fizjologię a p a ra tu głosowego, aby zro zu m ieć sposób, w jak i w ytw arzam y dźw ię­ ki. Fizjologia ucha, istotnego c z u jn ik a w ła ń c u c h u dekodow ania m ow y (jest n im

w zrok, k ie d y ch o d zi o język znaków używ any p rzez g łu c h o n iem y ch ), rów nież zn a jd u je się w c e n tru m b ad a ń . A rcheolodzy b a d a ją sk a m ie lin y i artefakty, któ re p ozostały po pierw szych lu d z iac h ; u siłu ją oni, z jednej strony, w nioskow ać na te m a t m orfologicznej ew olucji lu d z i (zwłaszcza jeśli ch o d zi o k rta ń ), z drugiej zaś, w yrobić sobie pog ląd na to, czym się zajm ow ali (jakie p ro d u k o w a li n a rz ę ­ dzia? jak ich używ ali? czego m ożem y się dow iedzieć na p odstaw ie an a liz tych n a rz ę d z i o sto p n iu rozw oju kognityw nego?). A n tro p o lo d zy w ychodzą na sp o tk a ­ nie ludów odizolow anych i zdają spraw ę z różnic k u ltu ro w y ch , zw łaszcza tych zw iązanych z językam i oraz kon cep cjam i, k tó ry ch języki są n o śn ik iem . Prym a- to lo d z y u siłu ją w yjaśnić zd o ln o ści do k o m u n ik o w a n ia się naszy ch p rzodków szym pansów i porów nać je z naszym i. G enetycy z jednej strony o dczytują sekw en­ cje genom ów człow ieka i gatunków , k tó re są naszy m i d o m n ie m a n y m i p rz o d k a ­ m i, by - jeśli to m ożliw e - sprecyzow ać istn iejące m ię d zy n im i w ięzi filogene­ tyczne, z d rugiej zaś w ykorzystują in fo rm acje genetyczne o różnych p o p u lacjach , aby pom óc w re k o n stru k c ji h is to rii języków, k tó ra jest często skorelow ana z h i­ sto rią genów p o słu g u jąc y ch się n im i ludzi.

Język im p lik u je więc m nogość składników , k tó re w złożony sposób w spół­ d ziała ją ze sobą w w ielu skalach czasowych: skali o ntogenetycznej, k tó ra w yzna­ cza rozwój jed n o stk i; skali glossogenetycznej, czyli k u ltu ro w ej, k tó ra o bejm uje ew olucję k u ltu r; skali genetycznej, k tó ra m ierzy ew olucję g atu n k ó w [ilustracja 3]. Język u ru c h a m ia złożone, jed n o cześn ie fizyczne i fu n k c jo n a ln e in te rak cje p o m ięd zy w ielom a p o łą cz en ia m i m ózgow ym i i n arz ą d a m i, a także w yposażony­ m i w n ie je d n o stk a m i i otoczeniem , w ja k im żyją. P ok azaliśm y już, że chociaż spraw ą zasad n iczą jest zb a d an ie każdego sk ła d n ik a o d d zieln ie, to w celu o g ran i­ czenia złożoności p ro b le m u k o nieczne jest także b a d a n ie in te ra k c ji. Część b a ­ daczy w ysunęła ideę, zgodnie z k tó rą liczne w łaściw ości języka i języków nie są zakodow ane w żad n y m sk ła d n ik u , tzn . an i w pew nych specyficznych s tr u k tu ­ ra c h m ózgow ych, an i we w łaściw ościach ap arató w słuchow ych czy głosow ych, an i też w jed n o stce ro zp atry w an ej n ie za leż n ie. M ogłyby n a to m ia st okazać się sam o zo rg an izo w an y m i re z u lta ta m i złożonych i d y n am icz n y ch in te ra k c ji tych sk ła d n ik ó w oraz je d n o s te k 8. Z jaw iska sa m o o rg a n iz ac ji są je d n a k często zbyt skom plikow ane, by je zrozum ieć, in tu ic y jn ie p rzew idzieć i sform ułow ać w sło­ w ach; stą d w łaśnie, jak zobaczym y, coraz b a rd z iej znaczące staje się k o rzy stan ie z m odelow ania m atem aty czn eg o i inform atycznego.

J.R. Hurford, M. Studdert-Kennedy, Ch. Knight Approaches to the evolution of language. Social and cognitive bases, Cambridge University Press, Cambridge 1998; B. Lindblom, P. MacNeilage i M. Studdert-Kennedy Self-organizing processes and the explanation of language universals, w: Explanations for language universals, ed. B. Butterworth, B. Comrie, O. Dahl, Mouton, Berlin-New York 1984, s. 181-203; P.-Y. Oudeyer Self-organization in the evolution of speech, Oxford University Press,

91

1

Informatyczne modele i symulacje ewolucji mowy

Eksperymentowanie na systemach złożonych

Jednym z najbardziej skutecznych sposobów rozw ijania naszego rozum ienia d y nam iki system ów sam ozorganizow anych jest dziś posłużenie się k o m p u te ram i lub robotam i. Pozw alają one wypracowywać m odele operacyjne, w k tórych znam y w szystkie hipotezy, u ruchom ić je i obserwować ich zachow anie, zależne od w arto ­ ści p aram etró w ustalonych w ram a ch tych m odeli. To w łaśnie dlatego nie tylko lingw iści, psychologow ie, antropologow ie, badacze m ózgu, genetycy i fizjologo­ wie, lecz także m atem atycy i specjaliści od robotyki m ają do odegrania kluczow ą rolę w tych b ad an iach .

M odel operacyjny jest system em , który w sposób sform alizow any określa zbiór swoich założeń, a co jest szczególnie ważne, pozwala obliczyć konsekwencje, tj. do­ wieść, że prow adzi do zbioru danych wniosków. Istnieją dwa typy m odeli operacyj­ nych. Pierwszy, wykorzystywany przez m atem atyków i biologów teoretycznych, p o ­ lega na w yabstrahow aniu ze zjawiska językowego pewnej liczby zm iennych i praw ich ewolucji w form ie rów nań m atem atycznych. Często przypom ina to systemy ukła­ du rów nań różniczkowych i korzysta z ram teorii systemów dynam icznych. D rugi typ, który pozwala badać niektóre złożone fenomeny, z tru d e m poddające się m ode­ low aniu m atem atycznem u, jest wykorzystywany przez badaczy-inform atyków : p o ­ lega na konstruow aniu sztucznych systemów, które instaluje się w k om puterach czy robotach. Sztuczne system y składają się z program ów, które najczęściej m ają postać sztucznych agensów w yposażonych w sztuczne m ózgi i ciała; m ożna je nazwać ro ­ botam i, naw et jeśli ew oluują w środow iskach w irtualnych. Roboty te w chodzą w in­ terakcje ze środow iskam i sztucznym i lub rzeczyw istym i, których dynam ikę m ożna dzięki tem u badać. Nazywam y to „m etodą sztucznej inteligencji”. W ykorzystanie m aszyn cyfrowych do sym ulow ania i badania zjawisk n atu raln y ch nie jest niczym nowym: Lorenz wykorzystywał pierw sze k om putery do badania zachowań m odeli klim atologicznych, F e rm i do sym ulow ania interakcji pom iędzy cząstkam i m agne­ tycznym i, T uring w celu zobrazow ania, w jaki sposób m ogą się samoorganizować procesy morfogenezy, von N eu m a n n do badania autoreplikacji.

O statnio dzięki tej m etodzie etologia poczyniła znaczne postępy w ro zu m ie­ n iu zachow ań owadów społecznych9. Z budow ano inform atyczne sym ulacje spo­ łeczności owadów, o parte na pojęciu agensa inform atycznego m odelującego każ­ dego owada z osobna, co nazyw a się czasem m o delem indyw iduocentrycznym . Pozw oliło to na ustalen ie charak tery sty k zachow ania i zdolności owadów w ystar­ czających do zbadania kształtow ania się ta k ich s tru k tu r zbiorow ych, jak k o n stru ­ ow anie gn iazd u term itów , zbiorow e polow ania czy p oszukiw anie żywności u m ró ­ wek, form ow anie się ławic ryb, term o reg u lacja w ulach pszczół czy kształtow anie

E. Bonabeau, G. Theraulaz, J. L. Donebourg, S. Aron i S. Camazine

Self-organization in social insects, „Trends in Ecology and Evolution” 1997 no 12, s. 188-193.

s tru k tu r społecznych u os. O gólnie rzecz biorąc, sym ulacje inform atyczne w yka­ zały, że często nie było konieczne w yposażanie owadów w złożone stru k tu ry p o ­ znawcze, aby m ogły kolektyw nie kształtow ać stru k tu ry złożone. M odele in fo rm a­ tyczne p rzew idziały naw et sytuacje, któ re zostały po tem potw ierdzone w b a d a ­ n ia ch terenow ych.

Rów nież fizycy coraz częściej używają k om puterów do konstruow ania sym ula­ cji system ów złożonych, które pozw alają badaczom weryfikować swoje intuicje. M an ip u lu ją c au to m atam i kom órkow ym i - ro dzajem kratow nic, których pola m ogą być podśw ietlane lub w ygaszane i których ewolucja w edług prostych reguł zależy od sta n u pól sąsiednich - odkryli, w jaki sposób w o parciu o stru k tu ry całkowicie aleatoryczne czy też całkow icie uporządkow ane m ogą powstawać skom plikow ane m otyw y z niezw ykłym i sym etriam i. P rzykłady są n ad e r zróżnicow ane: kryształki lodu, rozkład law in na piaskow ych kopach czy w górach, w ydm na p u sty n i, form y delt rzecznych, kształtow anie się galaktyk czy p o lih ed ró w pęcherzyków u stóp w odospadu. D la fizyków autom aty kom órkow e w oczywisty sposób nie są m odela­ m i fizycznym i kryształów lo d u czy law in, p ełn ią one rolę m etafory i analogii, k tó ­ re pozw oliły im w nowy sposób postrzegać te zjawiska.

Informatyka a źródła m owy i języków

M ożliw e jest rów nież w ykorzystanie k om puterów i opierających się na agen- sach sym ulacji n ie tylko do zro zu m ien ia tych fenom enów, które ch a rak te ry z u ją sam oorganizację m a terii, p rostych s tru k tu r biologicznych czy społeczności owa­ dów, ale też do b ad a n ia zjaw isk, które ch arak te ry z u ją człow ieka i tw orzone przez niego społeczeństw a. P rzyszedł czas na w łączenie kom p u teró w i robotów do zesta­ w u narzęd zi n au k h um anistycznych. K onstrukcja sztucznych system ów w ram ach b ad a ń n a d p o chodzeniem m owy i ewolucją języków cieszy się w śród naukow ców rosnącą p opu larn o ścią jako narzędzie służące do b ad an ia zjaw isk językowych zwią­ zanych ze złożoną in terak cją ich składników 10.

Istn ie ją dwa sposoby w ykorzystania tych systemów: 1) ocena w ew nętrznej spój­ ności już istniejących niesform alizow anych te o rii w celu ujedn o zn aczn ien ia h i­ potez i spraw dzenia, czy rzeczywiście prow adzą one do w ysuniętych wniosków (czę­ sto zdarza się, że odnajdyw ane są w te n sposób lu k i zarów no w założeniach, jak i w kon k lu zjach , trzeba na nowo rozważyć); 2) tw orzenie now ych te o rii czy też zb ad an ie tych, które często pojaw iają się sam oistnie, kiedy po p ro stu p ró b u je się zbudow ać sztuczny system odtw arzający zachow ania językowe ludzi.

U zyskano już pew ną liczbę istotnych wyników, dających perspektyw ę rozw ią­ zania problem ów , które d o tą d pozostają niejasne: zdecentralizow ane generow anie konw encji leksykalnych i sem antycznych we w spólnotach robotów 11, kształtow a­

10 L. Steels The synthetic modeling of language origins, „Evolution of Communication” 1997 no 1(1), s. 1-35.

11

8

nie się re p e rtu a ru sam ogłosek lub sylab w społecznościach agensów w raz z ta k im i cecham i regularności stru k tu raln ej, które p rzypom inają właściwości języków lu d z ­ k ic h 12, kształtow anie konw encji sy ntaktycznych13 - określanie w arunków , w ja­ kich dana stru k tu ra m oże być akceptow ana14.

Trzeba podkreślić, że w ram ach b ad a ń n a d p o chodzeniem języka m etodologia odw ołująca się do pojęcia sztucznej in telig en cji jest p rzede w szystkim m e t o d o ­ l o g i ą e k s p l o r a c y j n ą . W pisuje się ona w naukow ą logikę abdukcji, tzn. logikę, w której szuka się przesłanek m ogących prow adzić do danej k o n k lu z ji (w p rze ci­ w ieństw ie do dedukcji, w której szuka się k onkluzji, do których prow adzą dane przesłanki).

Słowo „m odel” m a tu znaczenie odm ienne od tradycyjnego. W znaczeniu tra ­ dycyjnym m odelow anie polega na obserw ow aniu zjaw iska n atu ra ln eg o , a potem na w yabstrahow aniu podstaw ow ych m echanizm ów i zm iennych, aby w o parciu o nie zbudow ać pew ien system form alny pozw alający na przew idyw anie rzeczyw i­ stości. W przypadku, który nas interesuje, chodzi raczej o jakościowe badanie typów m echanizm ów , któ re n a tu ra m o b ilizu je w celu rozw iązania takiego czy innego problem u. M owa jest fenom enem na tyle złożonym , że prosta obserw acja nie p o ­ zwala na d e d u k c j ę m echanizm ów w yjaśniających. Trzeba w cześniej dyspono­ wać d o b rą k o n c e p tu a liz a c ją z a k re su m e ch a n izm ó w i h ip o te z , k tó re m ogłyby w yjaśnić te fenom eny. W tym m iejscu p rzy d atn e są system y sztuczne, nazyw ane n iek ied y „m o d elam i”, pozw alające sprecyzować nasze in tu icje dotyczące d y n am i­ k i k sz tałto w an ia się m ow y i języków oraz naszkicow ać p rz e strz e ń m ożliw ych hipotez.

N ie chodzi więc o ustalen ie listy m echanizm ów odpow iedzialnych za p ocho­ dzenie takiego czy innego asp ek tu mowy. C elem jest skrom niejsza p róba zesta­ w ienia listy m ożliw ych kandydatów , ograniczenia p rze strzen i h ipotez, zwłaszcza przez p o kazanie przykładow ych m echanizm ów w ystarczających oraz przy k ład o ­ wych m echanizm ów , które nie są konieczne.

Kod mówienia

Z ilu stru ję teraz p rak ty k ę inform atycznego m odelow ania ew olucji mowy i ję­ zyków, opisując eksperym ent sk u p io n y na p roblem ie pochodzenia mowy, tzn. sys­ 12 B. de Boer The origins of vowel systems, Oxford University Press, Oxford 2001;

P.-Y. Oudeyer Origins and learnability of syllabe systems, a cultural evolutuionary model, w: Artificial evolution. 5th International Conference Proceedings 2001, ed. P. Collet, C. Fonlupt, J.-K. Hao, E. Lutton, M. Schoenauer, Springer-Verlag, Berlin 2002, s. 143-155.

13 J. Batali Computational simulations of the emergence of grammar, w: J.R. Hurford, M. Studdert-Kennedy, Ch. Knight Approaches to the evolution of language.

14 S. Kirkby Spontaneous evolution of linguistic structure. An iterated learning model of the emergence of regularity and irregularity, „IEEE Transactions on Evolutionary Computation” 2001 no 5(2), s. 102-110.

tem ów dźw ięków jako fizycznych nośników języka (m ogą być n im i także gesty w językach, któ ry m i p osługują się głuchoniem i). C elem tego eksp ery m en tu jest przyczynienie się do nowego ujęcia p ro b lem u poprzez ujednoznacznienie, ocenę i u zu p e łn ie n ie k ilk u h ipotez naukow ych.

Digitalność i kombinatoryczność

Istoty lu d zk ie posiadają złożony system fonacyjny. Fonacje są d igitalne i kom - b inatoryczne, tzn. są skonstruow ane z jednostek elem entarnych, „w yrzeźbionych” w k o n tin u u m słuchow ym i głosowym, oraz system atycznie rekom binow anych i po ­ now nie używ anych. Te jed n o stk i są obecne na w ielu poziom ach (na przy k ład ele­ m e n ta rn e sposoby przeryw ania przepływ u pow ietrza w kanale fonacyjnym , które nazyw ane są gestam i; koordynacje gestów, nazyw ane fonem am i, na k tóre składają się spółgłoski i sam ogłoski; sylaby). O ile p rze strzeń artykulacyjna jest ciągła i po ­ te n cja ln ie dopuszcza nieskończoną liczbę gestów i fonemów, to każdy język na swój sposób tę p rze strzeń dzieli, używ ając niew ielkiego i skończonego zestaw u gestów i fonem ów 15. To w łaśnie dlatego nazyw am y tę w łaściwość k o d o w a n i e m f o n e m i c z n y m .

Uniwersalia i zróżnicowanie

M im o w ielkiej rozm aitości tych jednostek w językach św iata stw ierdzam y ist­ n ie n ie w yraźnych regularności. D la p rzy k ład u , n iek tó re system y samogłoskowe są znacznie częstsze od innych, choćby system p ię ciu sam ogłosek e, i, o, a, u. D oty­ czy to rów nież spółgłosek. Sposób, w jaki kom binow ane są jednostki, rów nież jest bardzo szczególny: z jednej strony nie w szystkie sekwencje fonem ów są dopusz­ czone w danym języku, z drugiej, zbiór k om binacji fonem ów jest wyznaczony przez typy rodzajow e. U porządkow anie ze w zględu na typy rodzajow e oznacza, że m oż­ na na p rzykład określić kom binacje fonem ów m ogących w języku japońskim kształ­ tować sylaby (dokładnie m ów iąc „m ory”) za pom ocą typów „C V /C V C /V C ”, gdzie na p rzykład „CV” jest typem oznaczającym sylaby złożone z dwóch m iejsc, w pierw ­ szym są tylko fonem y z kategorii, któ rą nazyw am y „spółgłoskam i”, a w d rugim dopuszczone są tylko fonem y z kateg o rii „sam ogłosek” .

Podział kulturowy

Trzeba tu dodać, że mowa jest kodem konw encjonalnym . W językach lu d z k o ­ ści istn ieją reg u larn o ści statystyczne, ale każda w spólnota językowa posiada swój w łasny sposób kategoryzow ania dźw ięków oraz swój w łasny zbiór reguł k o m b in a­ cji tych dźwięków. Japończycy na przy k ład nie słyszą różnicy p om iędzy an gielski­ 15 M. Studdert-Kennedy, L. Goldstein Launching language. The gestural origin of discrete

infinity, w: Language evolution. The state of the art, ed. M. Christiansen, S. Kirkby,

12

0

m i r w read i l w lead. W jaki więc sposób społeczność językowa w ypracow uje kod, k tó ry jest w spólny dla w szystkich jej członków, a n ik t tego n ie m usi pilnować?

Po pracach D e Boera czy K ap la n a16 w iadom o już, w jaki sposób nowy dźw ięk lu b nowe słowo m ogą rozpow szechnić się i zostać zaakceptow ane w danej p o p u la ­ cji. Jed n ak m echanizm y negocjacji, zwane też „dynam iką u z g o d n ień ”, odw ołują się do zastanych językowych konw encji i interak cji. O dpow iednie m odele dotyczą więc raczej kształtow ania się i ew olucji języków, nie p ro p o n u ją rozw iązań w kw e­ stii pochodzenia języka. Ja k im cudem pojaw iły się pierw sze konw encje m ów ienia, skoro nie było jeszcze konw encjonalnych system ów kom unikacji?

M odel, k tó ry przedstaw ię, skupia się p rzede w szystkim na tym o sta tn im p y ta­ n iu. W iąże się ono w sposób oczywisty z pro b lem em kształtow ania języków, p o ­ niew aż chodzi o zrozum ienie, w jaki sposób kod m ów ienia m ógł zostać u k sz tałto ­ w any i stworzyć podstaw ę dla najw cześniejszych języków. Z asadnicza różnica m ię­ dzy ty m i dw om a p y ta n iam i tkw i w w łaściw ościach, któ re m uszą charakteryzow ać p oszukiw any m echanizm . W p rzy p a d k u p ytania o pochodzenie mowy, trzeba szu­ kać takiego m ech an izm u w yjaśniającego, k tó ry nie zakłada an i istn ien ia konw en­ cji językowych, an i istn ien ia specyficznych dla języka stru k tu r kognityw nych. Bo to oznaczałoby, że m am y do czynienia z je dnostkam i, któ re już m ów ią, a więc k tó ­ rym język już się objawił.

Samoorganizacja i ewolucja mówienia

N a tu ra ln e staje się p y tan ie o to, jak pojaw ia się organizacja mowy i w jaki spo­ sób ta k i w spólny i konw encjonalny kod m ógł się ukształtow ać w społeczności agen- sów, którzy n ie posługiw ali się jeszcze konw encjam i językowymi. Jak już w cześ­ niej w ykazałem , istn ieją dwa rodzaje odpow iedzi. Pierw szy to odpow iedź fu n k cjo ­ nalna: ustala ona funkcję system ów dźw iękow ych i pokazuje, że systemy, które m ają wyżej opisaną organizację, m ogą z pow odzeniem p ełnić tę funkcję. R ozw ią­ zanie to zaproponow ali L iljen cra n tz i L in d b lö m 17, w ykazując, że statystyczne re­ gularności w re p e rtu a ra c h fonem ów dają się przew idzieć, jeśli poszukam y opty­ m alnych system ów głosowych. Tego ro d za ju odpow iedź jest konieczna, ale niew y­ starczająca: nie pozw ala w yjaśnić, w j a k i s p o s ó b ewolucja (genetyczna czy k ulturow a) potrafiła odnaleźć tę q«asi-optym alną stru k tu rę an i też tego, w j a k i s p o s ó b w spólnota językowa dokonuje „w yboru” jakiegoś szczególnego rozw ią­ zania spośród w ielu rozw iązań quasi-optym alnych. C hodzi zwłaszcza o to, że p ro ­ sto lin ijn e m echanizm y darw inow skie naw et u zu p e łn io n e m u ta cjam i aleatorycz- nym i nie są na tyle skuteczne, aby móc odnaleźć stru k tu ry złożone, ta k ie jak stru k ­ tu ry m ów ienia - te re n do p rze b ad an ia jest zbyt rozległy.

16 B. de Boer The origins of vowel systems; F. Kaplan La naissance d’une langue chez les robots.

17 J. Liljencranz, B. Lindblöm Numerical simulation of vowel quality systems. The role of perceptual contrasts, „Language” 1972 no 48, s. 839-862.

K onieczna okazuje się zatem odpow iedź drugiego typu: trzeba ustalić, w jaki sposób dobór n a tu ra ln y m ógł „odnaleźć” te struktury. M ożna w ykazać, że sam oor­ ganizacja jest w ładna ograniczyć w tym w łaśnie p rzy p a d k u p rze strzeń p o szu k i­ w ań i w spom óc dobór n aturalny. W ystarczy dowieść, że system o wiele prostszy od stru k tu ry , któ rą staram y się w yjaśnić, sam oorganizuje się spontan iczn ie, g e n e ­ r u j ą c t ę w ł a ś n i e s t r u k t u r ę .

P rzedstaw im y teraz ta k i system i pokażem y, w jaki sposób przesłan k i, relatyw ­ nie proste z ew olucyjnego p u n k tu w idzenia, m ogą prow adzić do sam ozorganizo- w anego kształtow ania się kodów m ów ienia.

Informatyczny eksperyment kształtowania podstawowych struktur m owy T en m odel in fo rm aty czn y jest indyw iduocentryczny: polega na k o m b in a cji robotów w irtualnych, w yposażonych w m odel aparatów słuchowego i ruchow ego oraz w sieć n eu ro n a ln ą, łączącą m odalność p ercepcyjną i m odalność m otoryczną. Sieci n eu ro n a ln e d ete rm in u ją ich zachow anie, któ re polega głów nie na im itacji gaw orzenia. To gaw orzenie sprzężone z plastycznością sieci pozwala robotom n a ­ uczyć się u stanaw iania odpow iedniości m iędzy dom eną p ercepcji słuchow ych i do­ m eną ruchów w aparacie głosowym. Roboty są zainstalow ane w jednym pom iesz­ czeniu, aby m ogły słyszeć nie tylko w łasne gaw orzenie, ale rów nież gaw orzenie swoich sąsiadów. W te n sposób b ędziem y m ogli w ykazać, że pojaw ienie się w spól­ nych w łaściwości w fonacjach produkow anych przez roboty należące do tej samej p o p u la cji m a ch a rak te r żywiołowy.

U jm ując rzecz te c h n ic z n ie 18: agensy są w yposażone w sztuczne ucho (jego w ła­ ściwości dają się m odyfikow ać w celu zbad an ia ich specyficznej roli, zobacz p o n i­ żej), zdolne do przek ształcen ia sygnału akustycznego w im p u lsy nerw owe, które pobu d zają n eu ro n y na m apie sztucznych neuronów percepcyjnych. P osiadają rów ­ nież m apę n euronów m otorycznych, której aktyw acja przen o si się na ru ch y w m o­ delu a p a ra tu głosowego, a te n z kolei w ytw arza falę akustyczną (jej stopień re a li­ zm u rów nież m oże być m odyfikow any). M apy n e u ro n a ln e (percepcyjna i m oto- ryczna) są całkow icie m iędzy sobą połączone [ilustracja 4]. W p u n k cie wyjścia p ara m etry w ew nętrzne w szystkich n euronów oraz połączenia m iędzy obiem a m a ­ p am i są aleatoryczne. Aby wytworzyć fonację robot uaktyw nia aleatorycznie wy­ b ra n e n eu ro n y swojej m apy m otorycznej, której w ew nętrzne p a ra m e try kod u ją konfiguracje artykulacyjne aż do zbudow ania sekwencji, co wytw arza trajek to rię artykulacyjną i - za pośrednictw em m odelu k an a łu fonacyjnego - trajek to rię ak u ­ styczną, p o strzeganą dzięki m odelow i a p a ra tu słuchowego. N a tym polega gawo­ rzenie robotów. D latego na p oczątku dośw iadczenia roboty w ydają odgłosy ale­ atoryczne co do m iejsca w p rze strzen i głosowej. Sieci neuronów dysponują n adto dw iem a form am i plastyczności: 1) połączenia in term o d aln e ew oluują w te n sposób,

18 Dajemy tu jedynie ogólny opis systemu; dokładny opis matematyczny

12

2

że robot uczy się zgodności pom iędzy dostrzeganym i tra je k to ria m i audytyw nym i i polecen iam i m otorycznym i, k tóre je w ytw arzają, kiedy gaw orzy19; 2) n eu ro n y każdej z m ap ew oluują w ta k i sposób, by m odelow ać u k ła d dźwięków, któ re słyszy robot20: połączenia m iędzy dw iem a m a p am i percepcyjnym i są rów nież takie, że u k ła d dźwięków kodow anych przez m apę p ercepcyjną (m apę dostrzeżonych dźwię­ ków) pozostaje w przy b liżen iu ta k i sam , jak dystrybucja dźwięków zakodow anych na m apie m otorycznej (m apie w ytw arzanych dźwięków). Inaczej m ów iąc, a rc h i­ te k tu ra n e u ro n a ln a agensa polega na tym , że m a on ten d en cję do w ytw arzania takiej sam ej dystry b u cji dźwięków, jak ta, k tó rą słyszy. Jeśli robot w słucha się w stru m ie ń mowy jakiegoś języka, jego gaw orzenie w yreguluje się i u p o d o b n i do dystrybucji dźw ięków w tym języku. Jeśli te n język zaw iera sam ogłoski a, e, i, ale n ie o, to w gaw orzeniu robota częściej będ ą w ym aw iane a, e, i niż o. To zachow anie jest zgodne z obserw ow anym u m ałych dzieci i czasam i określa się je jako phonolo­ gical attunement21.

Scalony mechanizm samoorganizacji.

Kombinatoryczność, dwoistość uniwersalia/ zróżnicowanie i podział kulturowy

Ten typ k o n stru k cji był często używ any w lite ra tu rz e p rze d m io tu do m odelo­ w ania zjaw isk nabyw ania mowy przez dzieci22 poprzez eksperym enty, w k tórych system uczył w ym aw iania dźw ięków /sylab języka, jaki słyszał. Je d n ak p rez e n to ­ w ane tu dośw iadczenie jest odm ienne: nie zakładam y, że w pu n k cie wyjścia ist­ n ieje ukonstytuow any już system mowy. U m ieszczam y jedynie p o pulację gawo­ rzących robotów w jednym m iejscu tak, by m ogły rejestrow ać zarów no swoje własne gaw orzenie, jak i gaw orzenie sąsiadów. Poniew aż rodzaj plastyczności ich mózgów 19 Połączenia między dwiema mapami neuronów podlegają zmianom zgodnie

z prawem Hebba: więzi między neuronami, często aktywowanymi w tym samym czasie, stają się silniejsze, a te, które wiążą neurony o nieskorelowanej aktywności, stają się słabsze. Połączenia są początkowo aleatoryczne, a dzięki gaworzeniu agensów organizują się w taki sposób, że każdy z nich staje się zdolny do znalezienia poleceń motorycznych zgodnych z dźwiękiem, który

„słyszy”.

20 Neurony dostosowują się do bodźców przez wzrost siły przekaźnictwa synaptycznego: dynamika procesu polega na tym, że jeśli bodziec S jest postrzeżony, neurony modyfikują się w taki sposób, by w przypadku szybkiej, powtórnej prezentacji S reagować ze zdwojoną siłą.

21 M. Vihman Phonological development. The origins of language in the child, Blackwell, Cambridge (Mass.) 1996.

22 T. Kohonen The neural phonetic typewriter, „Computer” 1988 no 21(3), s. 11-22; V. Sanguineti, R. Laboissière, D.J. Ostry A dynamic biomechanical model for neural control of speech production, „Journal of the Acoustical Society of America” 1998 no 103(3), s. 1615-1627.

spraw ia, że gaworzą, dostosow ując się do tego, co słyszą wokół siebie, i dlatego, że statystycznie rzecz biorąc w szystkie roboty p ro d u k u ją fonacje aleatoryczne co do m iejsca w p rze strzen i głosów, stan początkow y jest stanem równow agi, czyli m a k ­ sym alnej entro p ii.

Jed n ak w procesie sym ulacji stw ierdzam y, że ta równowaga nie jest stała. Poja­ wia się szum - „stochastyczność” - k tó ry spraw ia, przypadkow o i od czasu do cza­ su, że n iek tó re typy fonacji b ęd ą w ystępow ały częściej niż inne. O pisany wcześniej m e ch an izm w iązania ze sobą m ap w prow adza pozytyw ne sprzężenie zw rotne: od­ chylenia od średniej, kiedy okazują się w ystarczająco duże, są w zm acniane i w te­ dy sym etria system u załam uje się. M apy n e u ro n a ln e sam oorganizują się w sku­ pione gru p y neuronów , kodując b ardzo d okładnie konfiguracje akustyczne i arty- kulacyjne w p rze strzen i fonacji [ilustracja 5]. K rótko m ówiąc, w ciągłej p rzestrze­ n i fonacyjnej w yodrębniono dyskretne segm enty. F onacje w ytw arzane przez agen- sów nie są już holistyczne, ale zbinaryzow ane: są k o nstruow ane system atycznie przez zestaw ianie w sekwencję k ilk u kluczow ych k o nfiguracji, któ re m ożna już nazw ać fonem am i. S tw ierdzam y pojaw ianie się opisanego w cześniej b in a rn e g o kodow ania fonem icznego i kom binatorycznego. „Kod fonem iczny”, k tóry uzysku­ jemy, jest ta k i sam u w szystkich agensów w tej samej sym ulacji, różny zaś w in ­ nych sym ulacjach. Tak w ygląda k ształtow anie się o dm iennej dla każdej grupy „konw encji k u ltu ro w ej”.

M ożna wykonać nasze dośw iadczenie w w ielu w arian tach , co pozw oli sprecy­ zować w nioski. Przede w szystkim m ożna przeprow adzić to dośw iadczenie z jed­ nym tylko agensem , k tóry słucha swojego gaw orzenia. I w tym w ypadku daje się zaobserwow ać zjaw isko k rystalizacji jego fonacji: bardzo szybko zaczyna w ytwa­ rzać w yłącznie trajek to rie głosowe przechodzące przez kilka kluczow ych k o nfigu­ racji artykulacyjnych, które są system atycznie pow tarzane. M ożna z tego w nio­ skować, że pojaw ienie się kodow ania fonem icznego, tzn. b in a rn o śc i/k o m b in ato - ryczności, nie jest rez u ltatem in te rak cji społecznych, ale w łaściw ości w ew nętrz­ nego sprzężenia w każdym autom acie percepcyjnych i m otorycznych m odalności mowy. Jednakże fonacje izolow anych gaw orzących robotów k ry stalizu ją się w róż­ ne system y fonacji i dopiero, k iedy roboty zn a jd ą się w tym sam ym m iejscu i będą słyszeć się w zajem nie, n astą p i ich ujednolicenie.

D ru g i w ażny w a ria n t tego dośw iadczenia w prow adza do m o d eli zróżnicow a­ nie w łaściw ości m orfofizjologicznych ap a rató w słuchow ych i fonacyjnych w ce­ lu określen ia w pływ u tych w łaściw ości na system y, k tó re się k sz ta łtu ją (lub nie). S zczególnie w ażną cechą ap a rató w jest n ieliniow ość fu n k cji, określającej k o re­ lację fali akustycznej i p erc ep cji słuchow ej z b o d źc am i m otorycznym i i k o n fi­ g u ra c ja m i a p a ra tu fonacyjnego. Ten o sta tn i jest u człow ieka ta k skonstruow any, że w p rz y p a d k u pew nych k o n fig u ra cji arty k u lacy jn y ch n iew ielkie m odyfikacje oznaczają n iew ielkie zm ian y w ytw arzanego i p o strzeganego dźw ięku. Je śli ch o ­ dzi o in n e k o n fig u ra cje, to n iew ielkie m odyfikacje prow adzą do w ielk ich zm ian w pro d u k o w an y m dźw ięku. Ta właściw ość p e łn i kluczow ą rolę w w ielu te o riach , któ re chcą w yjaśnić fonem iczne kodow anie mowy, na przy k ład w te o rii kwantowej

₁₂

3

12

4

S tevensa23 czy w m o d e lu D R M 24. M ożliw e jest zarów no użycie realistycznego m o d e lu a p a rató w a k u sty cz n y ch i fonacyjnych, u w zględniającego w sp o m n ia n e typy nieliniow ości, jak i sk o n stru o w an ie m o d e lu fikcyjnego, celowo liniow ego, aby określić zn aczen ie n ieliniow ości. T akie dośw iadczenia zostały p rze p ro w a­ dzone. W p rz y p a d k u użycia m o d e lu liniow ego zaobserw ow ano w p o p u la c ji ga­ w orzących robotów op isan ą w cześniej krystalizację: ich fonacje sam o o rg an izu ją się w system k om binatoryczny, w k tó ry m pew ne k o n fig u racje a rty k u lacy jn e są sy stem a ty cz n ie w ykorzystyw ane jako p u n k ty kluczow e tr a je k to rii głosowych. M ożna z tego w yciągnąć pierw szy w niosek: te sym ulacje dow odzą, że kodow anie fonem iczne m oże pojaw ić się w a p a ra ta c h fonacyjnych i słuchow ych sp o n ta n ic z ­ nie, bez liniow ości. N ie oznacza to, że nielin io w o ści nie p rzy sp ieszają k sz ta łto ­ w ania się kodow ania fonem icznego, ale p o k az u je , że nie są one konieczne, in a ­ czej, niż tw ierdzą teo ria kw antow a i m odel D R M .

Jeśli na liniow ym m odelu audiofonacyjnym w ykona się w iele sym ulacji i jeśli p rze d m io te m szczególnego zainteresow ania jest dystrybucja kluczow ych k o nfigu­ rac ji artykulacyjnych (w których m ożna dopatrzyć się pew nego ro d za ju fonem ów), zauw ażam y, że w szystkie są rozm ieszczone w m iejscach aleatorycznych i w te n sam sposób korzystają z p rze strzen i m ożliw ych konfiguracji. Jed n ak k iedy używa się m odelu realistycznego, nastaw ionego na odtw orzenie właściwości w ytw arzania i p o ­ strzegania sam ogłosek25, dostrzegam y zjaw isko dodatkow e. O prócz krystalizacji, która jest taka sam a jak w m o d elu liniow ym , kształtu jące się system y w okalizacji w ykazują statystyczne regularności b ardzo zbliżone do system ów mowy ludzkiej. M ożna na przy k ład dokonać obliczeń statystycznych w o d n iesien iu do sam ogło­ sek, pojaw iających się jako kluczowe konfiguracje artykulacyjne w system ach, które w yłan iają się w tym dośw iad czen iu p o p rzez w ielo k ro tn e sym ulacje. R e zu ltaty przedstaw iono na ilu stra cji 6. Pozw alają one stw ierdzić, że z jednej strony zacho­ dzi pew ne zróżnicow anie system ów sam ogłosek, z drugiej zaś, pew ne system y p o ­ jaw iają się o w iele częściej niż inne. M am y więc tę sam ą parę u n iw ersalia/zróżni- cow anie, k tó rą w idzim y w językach ludzkich. Sym ulacja pozwala na spójne wyjaś­ n ien ie tego podobieństw a:

1) system dynam iczny utw orzony przez zbiór gaw orzących agensów z c h a rak te ry ­ zującym i je w ew nętrznym i sp rzężeniam i sensoryczno-m otorycznym i zaw iera pew ną liczbę atraktorów , które są k om binatorycznym i system am i fonacji z ko­ dow aniem fonem icznym w spólnym dla w szystkich członków populacji; 2) po d w pływ em szum u i niew ielkich zm ian w arunków początkow ych system dy­

nam iczn y podlega oddziaływ aniu określonego atra k to ra, co pozw ala wyjaśnić 23 K.N. Stevens On the quantal nature of speech, „Journal of Phonetics” 1989 no 17,

s. 3-45.

24 M. Mrayati, R. Carre, B. Guerin Distinctive regions and modes: A New theory of speech production, „Speech Communication” 1988 no 7, s. 257-286.

25 W sprawie dokładnego opisu modelu opartego na pracach B. de Boera (The origins of vowel systems) zob. P.-Y. Oudeyer Self-organization...

„zdecentralizow any wybór zbiorow y” populacji, kiedy przyjm uje ona taki, a nie in n y system;

3) nieliniow ości aparatów słuchow ych i fonacyjnych w prow adzają asym etrie p o ­ m ięd zy a tra k to ra m i: n ie k tó re a tra k to ry m a ją w iększy b asen p rzy c iąg a n ia, zwłaszcza te z fonem am i lokującym i się w przedziałach, w k tórych niew ielkie m odyfikacje artykulacyjne w ywołują niew ielkie zm iany percepcyjne, czego kon­ sekwencją jest zw iększenie praw dopodobieństw a, że system na nie „w padnie” . M am y tu nie tylko odpow iedniość stru k tu ra ln ą pom iędzy sym ulacjam i i rze­ czyw istością, okazuje się także, że system y sam ogłosek pojaw iające się najczęściej w p o p u la cja ch robotów są praw ie identyczne i w ystępują w ta k ic h sam ych p ro ­ porcjach, jak najczęściej w ystępujące w językach świata systemy. Istn ieje więc rów­ nież pew na zgodność ilościowa. Tym sam ym m ożna uznać, że nieliniow ość zarów ­ no aparatów słuchow ych, jak i fonacyjnych jest czynnikiem w yjaśniającym , d la­ czego n iek tó re system y fonem ów są statystycznie częstsze od innych. N ato m iast sam o istn ien ie fonemów, tzn. istnienie system u fonacji, w którym inw arian tn e k o n ­ figuracje artykulacyjne lub słuchow e są system atycznie pow tarzane, nie wymaga tych nieliniow ości.

Trzeba jednak zauważyć, że w tych sym ulacjach a rc h itek tu ry n euronalne określa wiele p aram etró w i że nie w szystkie w artości tych p aram etrów pozw alają na uzy­ skanie ta k ich rezultatów . Z arazem okazuje się, że jeden z tych p aram etró w ma w ielki wpływ na re z u lta ty 26: n eu ro n o m p rzypisana jest m niejsza lub w iększa wy­ biórczość σ w o d n ie sie n iu do bodźców. Jeśli ta w ybiórczość jest zbyt m ała, nie dochodzi do żadnej k rystalizacji, choć roboty są zdolne do uczenia się relacji po ­ m iędzy p rze strzen ią słuchow ą i p rze strzen ią m otoryczną. Jeśli jest za duża, wów­ czas system kry stalizu je się jako system zdegenerow any, w k tórym w szystkie fona- cje są d okładnie ta k ie sam e i są stacjonarne: istnieje w yłącznie jeden fonem . Je d ­ n ak pom iędzy tym i dw iem a skrajnościam i rozpościera się rozległa p rze strzeń p o ­ zw alająca w yłonić tak ą krystalizację, przy której w p o p u la cji gaw orzących robo­ tów k sz tałtu je się system k o m binatoryczny z w ielom a fonem am i.

W stronę nowej wizji ewolucyjnych scenariuszy pochodzenia m owy Przedstaw ione uwagi m ają w ażną konsekwencję, jeśli użyje się tego m odelu do w yobrażenia sobie scenariuszy ewolucyjnych, które mogły prowadzić do k ształto­ w ania się pierw szych systemów fonacyjnych m ających te same podstawowe właści­ wości, co system y mowy człowieka współczesnego. Z w yjaśnień tych w ynika przede w szystkim że daleko posunięta zm ienność param etrów a rc h itek tu ry neuronalnej nie przeszkadza w w yłonieniu kom binatorycznych systemów mowy w spólnych dla całej populacji. Dalej wynika z nich, że dzięki takiej architekturze neuronalnej po­ dobny system mowy może wyłonić się bez udziału jakichś szczególnych właściwości aparatów słuchow ych i fonacyjnych, w ystarczą te, które um ożliw iają gaw orzenie

26 Zob. P.-Y. Oudeyer Self-organization...

12

12

6

dysponujące pew ną rozm aitością dźwięków. C hodzi zwłaszcza o to, że nie jest ko­ nieczna jakakolw iek nieliniowość. W reszcie, sama arch itek tu ra n euronalna jest re­ latyw nie prosta: używa jednostek neuronalnych, których właściwości wew nętrzne i właściwości plastyczności są n ader klasyczne i odpow iadają - na poziom ie fu n k ­ cjonalnym - sposobowi, w jaki funkcjonuje większość jednostek neuronalnych m ó­ zgów ssaków27. Specyfiką tej k o nstrukcji jest to, że słuchowe m apy n euronalne są ściśle i bezpośrednio połączone z m apam i m otorycznym i i że te połączenia są p la­ styczne. Ta konstrukcja i te połączenia ukazują się na początku jako elem enty istot­ ne wcale nie mowy, lecz zwykłej zdolności uczenia się im itow ania dźwięków, nazy­ w am y to tutaj adaptacyjną im itacją głosową28. Prow adzi nas to do następującego scenariusza ew olucyjnego będącego konceptualizacją pochodzenia fonem icznych systemów fonacyjnych w spólnych dla członków danej wspólnoty:

1) A daptacyjna im itacja głosowa pojaw ia się u w ielu zw ierząt29, które posiadają wyuczone system y sygnalizacji głosowej, ale u których nie istnieje język. Eto- lodzy u sta lili zresztą wiele potencjaln y ch zalet repro d u k cy jn y ch ch a rak te ry ­ zujących zdolność głosowej im itac ji adaptacyjnej w zbiorow ości jednostek (na przy k ład fakt, że pozw ala zaznaczyć przynależność do grupy). Z asadna jest więc m yśl, że istoty ludzkie, zan im nauczyły się m ówić, m ogły dysponow ać zdolnością głosowego naśladow ania się i że ta zdolność im itac ji pojaw iła się p rze d językiem .

2) Zdolność do adaptacyjnej im itac ji głosowej, podobnie jak w iększość zalet re ­ p ro dukcyjnych zidentyfikow anych przez etologów w celu w yjaśnienia obecno­ ści tej zdolności u n iek tó ry ch zw ierząt, nie wym aga kodow anego fonem icznie kom binatorycznego system u głosowego. P rzedział param etrów , w których p a­ ra m e tr w ybiórczości σ jest niski, rów nież pozw ala robotom nauczyć się bardzo dobrze głosowych odpow iedniości percepcyjno-m otorycznych, nie generując przy tym system u fonem icznego.

3) Jeśli odniesiem y się te ra z do k o n tek stu ekologicznego, w którym dysponow a­ nie k o m binatorycznym system em m owy m iałoby stanow ić zaletę rep ro d u k cy j­ ną, to opisane przez nas eksperym enty upow ażniają do stw ierdzenia, że zwy­ kła zm iana w artości p ara m etru w ybiórczości σ m ap n euronów słuchow ych i mo- torycznych pozw oliłaby spontanicznie w yłonić się system om głosowym, m a ją ­ cym w iele podstaw ow ych właściw ości w spólnych z w spółczesnym i system am i ludzkiej mowy, m ożna naw et w przy b liżen iu przew idzieć system y sam ogłosek, kiedy używa się m odelu ich w ytw arzania i p ercepcji u człowieka. Pozwala to zrozum ieć, że to, co było w ielkim k rokiem w n aro d z in ac h języka, a więc k ształ­ tow anie się kom binatorycznych system ów głosowych, m ogło być sk u tk iem n ie ­ 27 Tamże.

28 Co odpowiada terminologii angielskiej: adaptive vocal mimicry.

29 Social influences on vocal development, ed. Ch.T. Snowdown, M. Hausberger, Cambridge University Press, New York 1997; M.D. Hauser The evolution of communication, MIT Press (Bradford Books), Cambridge (Mass.) 1997.