父の先見
カオス的脳観
サイエンス社 1990
この一冊には驚くべき示唆に富んだ新たな科学の可能性がいっぱいつまっている。「カオスと複雑系の科学」が躍り出た90年代を告げる一冊だったともいえるが、実はそれ以上の、かなり高度な内容を含んでいた。
ぼくは、京大の富田和久研究室に学んで、日本で最初のカオス学ともいうべきを確立した津田一郎は天才なんだとおもっている。ああ、世の中に天才っているんだとおもったのは、このときが初めてだった。
そうおもったのは、彼がぼくの元麻布の家に泊まって一夜をあかし、朝まで話しこんだときからだった。このとき津田君は「新しいラプラスの魔」を想定して彼のコスモロジーの図を一枚のペーパーの上に描き、それを鉛筆で何度もたどりながら新しい科学のシナリオ案を披露した。それからチューリング・マシンとコルモゴロフの確率論の周辺を散策しながら、ついには少年時代の記憶の話に及んだものだった。
そのあいだ、ぼくもそれなりに勝手な話を挟んだのだが、津田君の話はつねに仮説と検証に富み、かつ一貫していた。いやいや、そのことをもって天才だとおもったのではない。そのひとつずつの話の発想の拠点に、天才のひらめきを感じたのである。
本書はそうした津田君が、カオスを通して組み立てた脳のモデルに関する研究成果を、叙述にいろいろな工夫を凝らしてまとめたものである。小著ながらすごい起爆力を秘めている。
自然界にはカオスという説明しがたい現象があるはずだ、ということを予見したのはアンリ・ポアンカレである。
ポアンカレがそのような予見に達したのは３体問題といわれる天体力学上の問題を考察しているときだった。このときすでにポアンカレは、カオスが「超越的な知識あるいは情報の集合体」であることを見抜いていた。
ところが、いざ科学者たちがカオスを観測しようとしてみると、そこにはかなり奇妙な性質があることが見えてきた。たとえば、決定論的な方程式をつくっても、そこから不規則な運動が出てくること、カオスを含むシステムを観測するときの僅かな誤差がシステムの非線形性によってシステムと同じくらいの大きさの誤差になってしまうこと、カオスには圧縮できる非周期的な無限列と圧縮できない非周期的な無限列とがまじっていること、カオスを数学的に説明しようとすると再帰性や自己言及性が発生してしまうこと、そのほかいろいろ奇妙な性質が見えてきた。
カオスがこのような性質を見せるのは、カオスを観測しようとするからである。カオスにはどうも既存の科学での観測を拒んでいるようなところがある。われわれがコンピュータをつかって見ているカオスの軌道は、ひょっとしたらカオスの影ですらないかもしれないのだった。
そこで津田君は、「カオスを観測する」のではなく、「カオスで観測する」という方向転換を考えた。そして、そのような転換を必要とさせるのは、カオスには「記述不安定性」ともいうべき特質があるせいだとみなした。
記述不安定性はカオスの「予測不可能性」と「スケールの分離不可能性」によっている。この性質があるかぎり、カオスはカオスを自己記述はしてくれない。津田君は、カオスにおいては「得られたもので駆動する」という奇妙な論理があるのではないかとおもったのである。
このあたり、すでに津田君の天才的なひらめきが目白押しになっている。が、勝負はここからだ。
カオスが興味深いのは、そもそもカオスには編集機能があるということである。
カオスは情報を保持したり、加工したり、除去したり、変形させる機能をもっている。のみならず情報を新たに生成する能力ももっている。もし、このようなカオスが脳にもあるとしたら、脳の情報編集能力の重要な部分にカオスがかかわっていることになる。そして、1980年代後半になると、脳の中のカオスらしきものが次々と“発見”されはじめたのだった。
しかし、脳の中のカオスは単に“自立”しているわけではない。何かのトリガーや何かのシナリオや何かの文法のようなものに沿って現れたり、消えたりしているらしい。そのカオスのふるまいを予測するのが難しい。また、そのようなカオスを使って脳のふるまいをモデル化するのがもっと難しい。
そこで津田君（池田研介・金子邦彦らとともに）が考えたのが、「カオス的遍歴」（ＣＩ＝Chaotic itinerancy）というダイナミクスである。
わかりやすくするために、われわれがどのように単語や文章の意味を理解するかということを例にする。たとえばある単語を１文字ずつ、別の実験者が聞いていくとして、どこでその単語の意味がわかるのか。たとえばムサシボウベンケイという言葉は、ムやムサだけでは何のことかかは計りかねる。ムサシでやっと武蔵野や宮本武蔵が浮かんだりするが、次のムサシボあたりになると、急に「ああ、弁慶か」ということが見えてきたりする。
アンダルシアは、アンダまでではわからない。けれどもそれ以外の文字の配列ではないことは絞られる。こうしてわれわれはサガノメイゲツキとかユカタンビワハゴロモとかシンニチヨウビジュツカンといった単語を理解する。これは文章も原則的には同じことである（こういうときにどのように情報量が絞られていくかということに関するジップの法則というものもある）。
この言葉の理解のしかたを、ちょっと科学的にいうと「擬似アトラクター」というものが次々にできているというふうに見ることができる。アトラクターというのは運動や意味が何かに収束しようとするときの漸近体のようなものである。複雑系の科学やカオス理論に頻繁に出てくる。そのアトラクターが擬似的なのである。
すなわち、アトラクターにビラビラやモヤモヤのようなものがついていて、運動や意味はその擬似アトラクターに近づいて進むのだが、そのビラビラやモヤモヤにしたがって次の類似的な漸近体に飛び移るような、そういうアトラクターが擬似アトラクターなのである。実はこんなことを考え出したのも津田君だった。
そこで話が戻るのだが、脳の中の情報編集のしくみでも、このような擬似アトラクターを次々に飛び移るプロセスがおこっているのではないか、そこにはそういうプロセスをおこしやすい軌道のようなものが形成されているのではないか、それはさしずめ「カオスの遍歴」のようなものではないかと、考えたわけだった。
津田君たちがこのようなことを仮説していたところへ、ウォルター・フリーマンの実験成果が届いてきた。それは、ウサギやラットの嗅球に電極をさしこんで実験したもので、臭いと情報処理との関係をあかそうというものだった。フリーマンの結論は、かんたんにいえば「動物は脳にカオスが発生しているときにのみ新しい記憶を学習しているのではないか」というものだった。
どうやら新しい科学の方向は脳の中のカオスの動向を認めるほうへ動いている。津田君はここから記憶一般のダイナミクスの解明に向かっていった。
このような研究を成立させてきた津田君の問題意識は、まとめていうと、次のようなベクトルをもっている。
平衡統計力学とは何か→非平衡非線形の統計現象とは何か→自己組織化のプロセスには何がおこっているか→カオスは何をうけもっているのか→カオス研究に生じる計算不可能性とは何か→では計算可能性の理論とは何か→そもそもゲーデルの不完全性定理とは何だったのか→人間が考えてきた人間の認識論の真の成果とは何か→これはいったい脳の何を説明できたのか
だいたいこのような問題意識の順で、津田君は脳のモデル化は可能かという研究に突入していったのだった。
しかし、津田君はここで大きな問題が立ち塞がっていることに気がつく。それは、これまでの科学の方法ではこれ以上の先には進めないようになってしまっているということだった。ここでふたたび津田君の飛躍がおこる。それが科学における「先行的理解」と「物語性」と「もっともらしさ」の導入というものだった。いずれも従来の科学では想像もつかない大胆な方法の導入である。
「先行的理解」（Vorverstandnis）という方法は、ディルタイ、ハイデガー、ガダマーらによって提起された人文科学的な方法である。最初は聖書研究から始まった。かれらは人間の存在というのは歴史の中に投げ出された存在なのだから、その人間の認知的な行為には完結などありうるはずはなく、また形式化できるはずもないという立場から、つねに先行する理解にもとづいて新たな認知を試みていくしかないものだとした。たとえばここに一連の文章があるとすると、第１行目を完全に理解してから次に進むのではなく、とりあえずの先行的理解をしておいて次に進んでいくというようなことである。津田君はこれを科学の方法にもちこんだ。
「物語性」と「もっともらしさ」の導入については、科学におけるメタファーの力を許容する方向をもつ。メタファーとは和風にいえば「見立て」であるが、実はカオスは「見立て」が好きな現象なのである。では、その「見立て」にはどんなルールがひそんでいるのか、そこではどのような「もっともらしさ」が選択されているのか。そこには、きっと物語のようなシナリオが必要になるはずだろう。これが、津田君の新しい科学の次の踊り場なのである。
本書で、津田君は次のようなことを書いている。そして、そのように脳や自然界や宇宙を見ることを「動的脳観」とよんでいる。
自由度の大きな力学系がある。あるときは、ある部分的な自由度が活性化され、それが支配的になるが、またあるときは別の部分的な自由度が活性化され、それが支配的になる。このようなことが時空間のさまざまなスケールでおこりうる。
そして、支配的になる自由度の再編成（すなわち編集！）は、その系（システム）の過去の全遍歴に依存する。
これを「脳」にあてはめると、次のようなことになる。括弧の中に「創発」「編集」といった言葉を入れておいた。
脳は、はっきり決まった機能をもつパーツが集合することによって成り立っているのではなく、全体として機能することによって特異な機能が出現（創発）したものである。
したがって、脳の可塑性は各部分を統合するために必要なのではなく、むしろ、背景（物語）の中で各部分が個別特異的な能力を発揮するように、再組織（編集）するために必要なのである。
もし背景（物語）になんらかの変更が与えられたら、機能単位の再編成（編集）もおこなわれなければならない。
このような再編成（編集）は時空間のさまざまなスケールでおこりうるのである。
