О чём говорят существа

What the Creatures Talk About

Тридцать шесть миров по 54 000 тактов, 54 отдельных прогона с глушением слогов и один честный отрицательный результат.

Thirty-six worlds of 54,000 ticks each, 54 separate runs with syllables muted, and one honest negative result.

• 36 из 36миров, где хотя бы раз появился осмысленный крик
• 21 из 36миров, где смысл дожил до последнего измерения
• 9случаев направленной реакции слушателей на всём наборе данных

• 36 of 36worlds where a meaningful call appeared at least once
• 21 of 36worlds where meaning survived to the final measurement
• 9cases of a directed listener reaction in the entire data set

Как устроен голос

How the voice works

У каждого существа три голосовых выхода мозга. Каждая культура (мир со своим зерном случайности) получает три собственных слога, например «ша», «ха», «за»: это просто имена для трёх сигналов, звучания в симуляции нет. За один такт мышления существо издаёт не более одного слога, и только если соответствующий выход достаточно сильный, иначе оно молчит.

Every creature has three vocal outputs from its brain. Each culture (a world with its own random seed) gets three syllables of its own — “sha”, “ha”, “za”, for instance: these are simply names for three signals, there is no sound in the simulation. In one tick of thought a creature emits at most one syllable, and only if the matching output is strong enough; otherwise it stays silent.

Крик стоит энергии: пока существо кричит, оно тратит десятую долю своего основного обмена веществ сверх обычного. Это сделано специально, чтобы бессмысленная болтовня отбраковывалась отбором. Уши, наоборот, дёшевы: существо слышит всё в радиусе 140 условных единиц, тогда как видит заметно ближе и платит за зрение больше. На вход мозга приходят шесть чисел: громкость каждого из трёх слогов вокруг и направление на самый громкий источник каждого слога.

Calling costs energy: while a creature is calling, it spends a tenth of its basal metabolism on top of the usual. That is deliberate, so that pointless chatter gets weeded out by selection. Ears, by contrast, are cheap: a creature hears everything within 140 units, while it sees markedly less far and pays more for its eyes. Six numbers arrive at the brain’s input: the loudness of each of the three syllables nearby, and the bearing of the loudest source of each syllable.

Главное: никаких подсказок. У основателей все связи, ведущие к голосу и от ушей, начинаются с почти нулевых случайных значений. Ни рефлекса «увидел хищника, закричал», ни награды за «правильный» крик в симуляции нет. Всё, что появляется дальше, появляется само.

The main point: no hints. In the founders, every connection running to the voice and away from the ears starts at a near-zero random value. There is no “saw a predator, called” reflex in the simulation, and no reward for the “right” call. Everything that appears later appears on its own.

Как мы подслушивали

How we eavesdropped

Раз в 600 тактов симуляция сама играет роль этолога. Для каждого рода и каждого из трёх слогов она считает, насколько чаще обычного этот слог звучит в каждой из семи ситуаций: виден хищник, видна еда, видна добыча, голод, после укуса, толпа, готовность к размножению. Если превышение достаточно велико и не воспроизводится на подделке (тот же крик, приклеенный к ситуации другого члена рода несколькими наблюдениями раньше), связка объявляется осмысленной и попадает в летопись.

Once every 600 ticks the simulation plays ethologist itself. For each lineage and each of the three syllables it counts how much more often than usual that syllable sounds in each of seven situations: predator in sight, food in sight, prey in sight, hunger, after being bitten, crowding, ready to breed. If the excess is large enough and is not reproduced on a fake (the same call pasted onto the situation of another member of the lineage a few observations earlier), the link is declared meaningful and goes into the chronicle.

Вторая половина проверки, отклик слушателей, сначала была сломана, и это важно для доверия ко всему остальному. Мы завели два контроля. В положительном одному роду мозг не выращивался, а прошивался руками: вижу хищника, кричу первым слогом; слышу первый слог, разворачиваюсь прочь и разгоняюсь. В отрицательном те же силы связей, но знак реакции у каждого существа выбран случайно. Правильная мерка обязана увидеть первое и не увидеть второе.

The second half of the check, the listener response, was broken to begin with, and that matters for trusting everything else. We set up two controls. In the positive one, a lineage’s brain was not grown but wired by hand: I see a predator, I call with the first syllable; I hear the first syllable, I turn away and accelerate. In the negative one the connection strengths are the same, but the sign of the reaction is chosen at random for each creature. A correct measure is obliged to see the first and not to see the second.

Старая мерка смотрела, куда существо повернуло за один такт после крика, и давала почти одинаковый результат на обоих контролях. Она была слепой. Рядом обнаружилась вторая поломка: чтобы не считать статистику по сотням тысяч записей, декодер прореживал выборку, и редкая ситуация «виден хищник» просто не набирала нужного числа наблюдений. Заведомо верный крик тревоги объявлялся криком про еду.

The old measure looked at which way a creature turned in the single tick after a call, and it gave almost the same result on both controls. It was blind. A second fault turned up right beside it: to avoid running statistics over hundreds of thousands of records, the decoder thinned the sample, and the rare situation “predator in sight” simply never reached the required number of observations. An alarm call that was correct by construction was declared a call about food.

Новая мерка считает всё без прореживания и меряет не поворот, а расстояние: в момент, когда существо услышало одиночный крик (ровно один источник этого слога в радиусе слышимости), мы запоминаем, где оно и куда летит, а через десять тактов сравниваем, где оно оказалось на самом деле и где оказалось бы по инерции. Ближе к источнику это приближение, дальше это избегание. Порог откалиброван по контролям и проходится ими с запасом.

The new measure counts everything, with no thinning, and it measures distance rather than turning: at the moment a creature hears a single call (exactly one source of that syllable within hearing range) we record where it is and where it is heading, and ten ticks later we compare where it actually ended up with where it would have been on inertia alone. Closer to the source is approach; further away is avoidance. The threshold is calibrated on the controls, and they clear it with room to spare.

О чём говорят

What they talk about

За 36 миров летопись выдала 323 записи о найденном смысле. Темы распределены неровно, и распределение зависит от того, кто кричит и в каком мире он живёт.

Across 36 worlds the chronicle produced 323 entries about meaning found. The topics are spread unevenly, and the spread depends on who is calling and which world they live in.

Растительноядные роды говорят о хищнике, мясоедные о хищнике не говорят почти никогда, зато говорят о еде и о том, что их укусили. Это ровно то, что должно получиться, если крик отражает содержание жизни говорящего, а не заранее заданный словарь.

Plant-eating lineages talk about the predator; meat-eating ones almost never do, but they talk about food and about having been bitten. That is exactly what should come out if a call reflects the content of the caller’s life rather than a vocabulary fixed in advance.

Мир без хищников переучивает своих обитателей: главной темой становится теснота. Ещё раз, никто нигде не задавал списка тем заранее: это разные наборы ситуаций, которые статистика нашла в разных мирах.

A world without predators re-teaches its inhabitants: the main topic becomes crowding. Once again, nobody anywhere set the list of topics in advance: these are different sets of situations that the statistics found in different worlds.

Как часто и как долго

How often and how long

Крик нарастает постепенно, а не появляется скачком: в среднем по мирам на такте 3 000 кричат 0,3 % существ, на такте 27 000 уже 11,9 %, к концу 26,6 %. Но среднее скрывает главное: миры расходятся на два лагеря.

Calling builds up gradually rather than appearing in a jump: averaged across worlds, 0.3% of creatures are calling at tick 3,000, 11.9% at tick 27,000, and 26.6% by the end. But the average hides the main thing: the worlds split into two camps.

Смысл, в отличие от самого крика, оказался хрупким. Связка «род, слог, ситуация» живёт в среднем чуть меньше тысячи тактов, и подавляющее большинство связок не переживает второго измерения. Рекорд, впрочем, есть: одна связка продержалась 17 400 тактов.

Meaning, unlike calling itself, turned out to be fragile. A link of “lineage, syllable, situation” lives a little under a thousand ticks on average, and the overwhelming majority of links do not survive a second measurement. There is a record, though: one link held for 17,400 ticks.

Диалекты крика

Dialects of calling

Разные роды в одном мире независимо приходят к разным словам для одного и того же. Хотя бы одна такая пара нашлась в 28 мирах из 36. Всего совпадений по измерительным окнам 122, различных пар 88, а в саму летопись из-за её ограничения на частоту записей попало 46. Вот как это выглядит в летописи.

Different lineages in the same world independently arrive at different words for the same thing. At least one such pair was found in 28 worlds out of 36. Across measurement windows there were 122 matches and 88 distinct pairs, while only 46 reached the chronicle itself, because the chronicle caps how often it records entries. Here is how that looks in the chronicle.

• мир 12 · такт 5 400Роды «алые травоеды» и «золотые зерноеды» кричат об одном и том же («хищник в поле зрения») по-разному: «ми» и «во».
• мир 15 · такт 17 400Роды «алые травоеды» и «янтарные зерноеды» кричат об одном и том же («толпа») по-разному: «ка» и «да».
• мир 27 · такт 40 800Роды «янтарные зерноеды» и «янтарные зерноеды II» кричат об одном и том же («голод») по-разному: «лу» и «ры».

• world 12 · tick 5,400The lineages “scarlet grazers” and “golden seed-eaters” call about one and the same thing (“predator in sight”) differently: “mi” and “vo”.
• world 15 · tick 17,400The lineages “scarlet grazers” and “amber seed-eaters” call about one and the same thing (“crowding”) differently: “ka” and “da”.
• world 27 · tick 40,800The lineages “amber seed-eaters” and “amber seed-eaters II” call about one and the same thing (“hunger”) differently: “lu” and “ry”.

Последний пример любопытнее прочих: это один и тот же исходный род, разошедшийся на две ветви, и ветви разошлись не только телом, но и словом.

The last example is the most curious of the three: this is one and the same original lineage split into two branches, and the branches parted ways not only in body but in word.

Спасает ли крик тревоги

Does the alarm call save lives?

Летопись 131 раз в 24 мирах сообщила, что услышавшие крик про хищника гибли от хищников заметно реже. Это самое эффектное утверждение во всём произведении, и его надо было либо подтвердить, либо снять. Наблюдение само по себе тут не годится: нужен опыт с вмешательством.

The chronicle reported 131 times, across 24 worlds, that creatures which heard the predator call died to predators noticeably less often. This is the most striking claim in the whole work, and it had to be either confirmed or withdrawn. Observation on its own will not do here: an experiment with an intervention is needed.

Мы брали мир ровно в тот такт, когда такая запись появлялась, и продолжали его из одного и того же состояния тремя способами по 3 000 тактов. Совпадение состояния перед развилкой проверено контрольной суммой мира.

We took a world at exactly the tick where such an entry appeared and continued it from one and the same state in three different ways, 3,000 ticks each. That the state before the fork was identical was verified by a checksum of the world.

Контрольный слог здесь обязателен: он отвечает на возражение «любое вмешательство вредит». Интересна только разница между двумя глушениями, и она такая.

The control syllable is indispensable here: it answers the objection that any intervention does harm. Only the difference between the two mutings is interesting, and it comes out like this.

Одну оговорку замалчивать нельзя. Первый мир из таблицы дал устойчивые плюс 13,5 % во всех трёх повторах: там глушение тревоги действительно било по роду сильнее, чем глушение постороннего слога. Но три повтора одного мира это не три независимых наблюдения, а пять остальных миров с ним не согласны. Этого мало для вывода и достаточно для того, чтобы проверить отдельно.

One caveat must not be passed over in silence. The first world in the table gave a steady plus 13.5% in all three repeats: there, muting the alarm really did hit the lineage harder than muting an unrelated syllable. But three repeats of one world are not three independent observations, and the other five worlds disagree with it. That is too little for a conclusion and enough to be worth checking separately.

Говорящие без слушающих

Speakers without listeners

Главный результат работы отрицательный, и он же самый интересный. Отклик слушателей измеряется не везде: в последнем окне 36 миров его удалось измерить у 189 символов из 387, остальным не хватило чистых наблюдений. Из тех, что измерены, ярлык «как-то направленно реагируют» получили 9 штук на весь набор данных, причём пять из них в одном необычном, почти немом мире.

The main result of this work is negative, and it is also the most interesting one. Listener response cannot be measured everywhere: in the final window of the 36 worlds it could be measured for 189 symbols out of 387, while the rest lacked clean observations. Of those that were measured, 9 in the whole data set earned the label “reacts in some directed way”, and five of those are in a single unusual, almost mute world.

Мерка не слепая: она видит прошитую руками реакцию с запасом в два с половиной раза и молчит там, где реакции заведомо нет. Значит «слушающих нет» это измеренный факт, а не дырка в приборе.

The measure is not blind: it sees the hand-wired reaction with a two-and-a-half-fold margin and stays silent where there is certainly no reaction. So “there are no listeners” is a measured fact, not a hole in the instrument.

Почему слушать может не эволюционировать. Во-первых, хор: при радиусе слышимости в 140 единиц и четверти населения, кричащей одновременно, слушатель почти всегда находится внутри нескольких накладывающихся криков, и полезного «откуда именно» в этой каше нет. Во-вторых, нет фильтра по родству: существо слышит всех подряд, включая чужаков и хищников, поэтому доверять крику опасно, а научиться доверять только своим не на чем (мы пробовали включить такой фильтр отдельным опытом, отклик остался нулевым, а осмысленных связок стало меньше). В-третьих, устройство цены: кричать стоит энергии сразу, а выгода от услышанного досталась бы всему соседству, включая тех, кто не платит. Крик пока работает как побочный признак «рядом кто-то нервничает», а не как обращённый к кому-то сигнал. Язык здесь рождается со стороны говорящего задолго до того, как появляется адресат.

Why listening might fail to evolve. First, the chorus: with a hearing radius of 140 units and a quarter of the population calling at once, a listener is almost always inside several overlapping calls, and there is no usable “from exactly where” in that soup. Second, there is no kinship filter: a creature hears everyone indiscriminately, strangers and predators included, so trusting a call is dangerous, and there is nothing on which to learn to trust only your own (we tried switching such a filter on in a separate experiment; the response stayed at zero and there were fewer meaningful links). Third, the structure of the cost: calling costs energy at once, while the benefit of what is heard would go to the whole neighbourhood, including those who do not pay. For now the call works as a side effect that says “someone nearby is agitated”, not as a signal addressed to anyone. Language here is born on the speaker’s side long before an addressee appears.

Три опыта о слушателях

Three experiments about listeners

Прежде чем объяснять, почему слушателей нет, надо было убедиться, что мы вообще способны слушателя заметить. Первая мерка отклика этого не умела: на роде с прошитой руками реакцией она показывала отклонение 0,222, а на роде, где знак реакции у каждого выбран случайно, 0,213. Два заведомо разных случая выглядели для неё одинаково. Новая мерка разводит их уверенно: прошитая руками реакция даёт 0,0153, заведомо случайная не поднимается выше 0,0020, а ярлык «реагируют» ставится начиная с 0,006. Прибор видит реакцию с запасом в два с половиной раза и молчит там, где реакции нет.

Before explaining why there are no listeners, we had to make sure that we are able to notice a listener at all. The first response measure could not do it: on a lineage with a hand-wired reaction it showed a deviation of 0.222, and on a lineage where the sign of the reaction is chosen at random for each creature, 0.213. Two certainly different cases looked identical to it. The new measure separates them confidently: the hand-wired reaction gives 0.0153, the deliberately random one never rises above 0.0020, and the label “reacts” is applied from 0.006 upward. The instrument sees a reaction with a two-and-a-half-fold margin and stays silent where there is no reaction.

Дальше мы проверяли самое правдоподобное объяснение: слушать незачем, потому что тот, кто слышит крик про хищника, обычно и сам этого хищника видит. Слышно на 140 условных единиц, видно на 200, так что крик почти ничего не добавляет к тому, что и так известно. Если дело в этом, достаточно лишить существ зрительного предупреждения, и слушатель должен появиться.

Next we tested the most plausible explanation: there is no point in listening, because whoever hears a call about a predator usually sees that predator anyway. Hearing reaches 140 units, sight reaches 200, so the call adds almost nothing to what is already known. If that is the reason, it should be enough to deprive the creatures of visual warning and a listener ought to appear.

Первый заход, опыт «Ночь», сам себя обнулил. Мы затемнили мир целиком, и в 12 мирах из 12 хищники вымерли: в темноте они перестали находить добычу. Вместе с ними из речи исчезла и тема хищника (22 записи в обычных мирах против ноля), и сообщения летописи о пользе тревоги (56 против ноля). Проверять, нужен ли крик тревоги, стало не на чем: вместо мира без зрения получился мир без опасности.

The first attempt, the “Night” experiment, cancelled itself out. We darkened the world entirely, and in 12 worlds out of 12 the predators died out: in the dark they stopped finding prey. The predator topic disappeared from speech along with them (22 entries in ordinary worlds against zero), and so did the chronicle’s reports of the alarm being useful (56 against zero). There was nothing left on which to test whether the alarm call is needed: instead of a world without sight we got a world without danger.

Второй заход, опыт «Скрытный хищник», вышел честным именно потому, что был несимметричным: мы укоротили только расстояние, на котором замечают опасность, не трогая ни поиск еды, ни охоту, ни слух, ни плату за органы чувств. Хищники не просто выжили, а усилились: миров, где они дожили до конца, стало 9 и 10 из 12 против 8 из 12 в обычных мирах, а средняя доля мясоедов выросла с 12,6 % до 20,9 %. Тема хищника в речи осталась. Условия для слушателя стали почти идеальными: опасность есть, крик про неё есть, увидеть её самому теперь труднее. И всё равно на 24 мира не нашлось ни одного осмысленного крика, на который слушатели ответили бы движением: сильнейшее отклонение 0,0027 и 0,0029 против 0,0044 в обычных мирах при пороге 0,006. Отдельная проверка глушением, 18 повторов, отобранных только среди осмысленных криков про хищника, дала 8 случаев из 18, где без тревоги стало хуже: для монетки это совершенно обычный расклад (вероятность такого перевеса 0,81).

The second attempt, the “Stealthy predator” experiment, came out honest precisely because it was asymmetric: we shortened only the distance at which danger is noticed, touching neither foraging, nor hunting, nor hearing, nor the cost of the sense organs. The predators did not merely survive, they grew stronger: the number of worlds where they lasted to the end rose to 9 and 10 out of 12, against 8 out of 12 in ordinary worlds, and the average share of meat-eaters rose from 12.6% to 20.9%. The predator topic stayed in speech. The conditions for a listener became almost ideal: the danger is there, the call about it is there, and seeing it yourself is now harder. And still, across 24 worlds, not a single meaningful call drew a movement in reply: the strongest deviations were 0.0027 and 0.0029, against 0.0044 in ordinary worlds, with a threshold of 0.006. A separate muting check — 18 repeats, drawn only from meaningful calls about predators — gave 8 cases out of 18 where things got worse without the alarm: for a coin toss that is a perfectly ordinary outcome (the probability of such a split is 0.81).

Что мы теперь знаем

What we now know

Одно объяснение снято окончательно: дело не в том, что крик избыточен рядом со зрением. Мы забрали у существ зрительное предупреждение об опасности, сохранив и саму опасность, и разговоры о ней, и слушатель всё равно не появился. Опыт «Ночь» при этом не годится ни для какого вывода: он проверял не то, что мы хотели проверить.

One explanation has been ruled out for good: it is not that the call is redundant next to eyesight. We took away the creatures’ visual warning of danger while keeping both the danger itself and the talk about it, and still no listener appeared. The “Night” experiment, for its part, is no good for any conclusion at all: it tested something other than what we meant to test.

Остальные объяснения остаются именно гипотезами, ни одна из них пока не проверена вмешательством. Первая: хор и приписывание, когда в каше из нескольких одновременных криков непонятно, кто кричит и о чём, и научиться нечему. Вторая: устройство цены, когда отреагировать стоит времени и энергии прямо сейчас, а выигрыш достаётся всему соседству, включая тех, кто не отреагировал. Третья: отсутствие фильтра по родству, когда существо слышит всех подряд и доверять крику опасно. Четвёртая: слишком слабый отбор на стороне слушателя, когда выгода от одного правильного разворота меньше разброса выживаемости от всех прочих причин, и тогда 54 000 тактов просто мало, чтобы отбор её разглядел.

The remaining explanations stay exactly that, hypotheses, and none of them has yet been tested by intervention. The first: the chorus and the problem of attribution, where in a soup of several simultaneous calls it is unclear who is calling and about what, and there is nothing to learn. The second: the structure of the cost, where reacting costs time and energy right now, while the gain goes to the whole neighbourhood, including those who did not react. The third: the absence of a kinship filter, where a creature hears everyone indiscriminately and trusting a call is dangerous. The fourth: selection that is simply too weak on the listener’s side, where the benefit of one correct turn is smaller than the scatter in survival from all other causes, in which case 54,000 ticks are simply too few for selection to make it out.

Что дальше

What next

• Разредить хор. Поднять цену крика или сузить уши так, чтобы в радиусе слышимости обычно был один источник, а не десяток. Тогда у отбора появится, за что зацепиться.
• Дать выгоду слушателю лично. Сейчас польза от услышанного размазана по соседям. Стоит проверить мир, где реакция на крик спасает именно того, кто отреагировал.
• Усилить отбор на стороне слушателя. Если выгода от одного верного разворота меньше обычного разброса выживаемости, отбор её не разглядит. Стоит поднять цену ошибки и продлить прогоны, чтобы у этой выгоды был шанс проявиться.

• Thin out the chorus. Raise the cost of calling, or narrow the ears, so that there is usually one source within hearing range rather than a dozen. Then selection will have something to get hold of.
• Give the listener a personal benefit. At present the good of what is heard is smeared across the neighbours. It is worth testing a world where reacting to a call saves precisely the one who reacted.
• Strengthen selection on the listener’s side. If the benefit of one correct turn is smaller than the usual scatter in survival, selection will not make it out. It is worth raising the price of a mistake and extending the runs, so that this benefit has a chance to show.

node test/voice.mjs

node analysis/sweep.mjs 36 54000 > analysis/sweep.json