книги из ГПНТБ / Антомонов Г.А. Кибернетика - антирелигия

тематические, количественные методы там, где еще сов­ сем недавно они были совершенно немыслимы.

Важная особенность вычислительных машин заклю­ чается в том, что ввод и вывод исходных данных при их использовании могут осуществляться без непосредствен­ ного участия человека. Это раскрывает новые широкие возможности в автоматизации производственных про­ цессов.

Уровень сложности математических задач, решение которых доступно вычислительной технике, очень высок, что позволяет использовать такие машины для управле­ ния очень сложными процессами с большим количеством параметров. Такие процессы не ограничиваются только областью производства. Вычислительные машины могут широко применяться в практике управления экономикой, они используются сегодня для повышения эффективности педагогического труда, в области права, для перевода с одного языка на другой и во многих других областях. Для подробного описания широких возможностей применения вычислительных машин и тех замечательных результатов, которые при этом могут быть получены, требуются осо­ бые книги.

Но, может быть, «кибернетика» — это просто непонят­ ное слово для неоправданной замены более понятного выражения «вычислительные машины»? Успехи в созда­ нии и применении вычислительных машин приводят к то­ му, что понятие кибернетики иногда сводится к вычисли­ тельной технике. Но если обратиться с вопросом о том, справедливо ли такое сведение, к специалистам по кибер­ нетике, то каждый из них ответит отрицательно.

Кибернетика — это не вычислительная техника и да­ же не способ ее использования. Вычислительные машины в лучшем случае относятся к кибернетике примерно так же, как относятся к ядерной физике атомные реакторы,

100

служащие источниками энергии для электростанций. Яс­ но, что такой реактор — это уже не наука физика.

Так что же такое кибернетика? Речь не может, конеч­ но, идти здесь о значении слова «кибернетика». Это со­ звучие заимствовано из древнегреческого языка, где оно означало то же, что означают наши слова «кормчий» или «рулевой». Смысловое значение слова «кибернетика» ни­ какого отношения к понятию кибернетики-науки не имеет. Так же точно нельзя связывать понятие современной фи­ зики-науки с буквальным значением древнегреческого звукосочетания «физика», равнозначного нашему слову «природа».

Физика называется «физикой» в силу причин стихий­ ного характера. В том, что кибернетика названа именно таким, а не иным словом, основную роль сыграла скорее его звучность, чем смысловое значение. Для того чтобы перейти от слова к науке, надо обратиться к другим поня­ тиям. На первый план здесь выдвигаются сегодня слож­ ная динамическая система, как научный предмет кибер­ нетики, и информация, как основное методическое поня­ тие этой науки.

4. Каркас организации

Мысль о машинности мозга при каких бы то ни было условиях для всякого натуралиста клад.

Я. М. Сеченов

«Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Это — название книги Винера, и оно было по существу первым определением новой науки. В своей кни­ ге Винер обобщил ряд математических в основном идей в целях использования их для изучения некоторых сто­ рон жизнедеятельности живых существ и решения ряда

101

технических проблем. Такое обобщение оказалось исклю­ чительно плодотворным. Оно вызвало большой интерес, в первую очередь в среде математиков, инженеров и био­ логов. Несколько позднее к ним примкнули представите­ ли экономических и гуманитарных наук. В настоящее время кибернетика считается одной из наиболее увлека­ тельных отраслей в мире науки.

В распространенной литературе о кибернетике прини­ мается обычно за основу ее определение как науки об уп­ равлении. Такое определение позволяет, однако, раскрыть только некоторые особенности кибернетических проблем.

Дело в том, что проблема управления в целом никак не может считаться новой для людей. Соответствующие задачи решались уже в далеком прошлом. Простейшие управляющие, автоматические устройства широко ис­ пользовались еще в древних храмах религии для обору­ дования различного рода «чудес». Автоматические регу­ ляторы получили широкое распространение в современ­ ной технике. Хорошо известен центробежный регулятор работы паровой машины, изобретенный и примененный Уаттом. Типичным примером современного автоматиче­ ского регулятора является автопилот, обеспечивающий управление полетом самолета по заданному курсу без участия летчика. Если бы проблема управления своди­ лась только к таким техническим устройствам, то разра­ ботка новой науки об управлении была бы невозможной

инецелесообразной. Тем не менее именно такого типа устройства приводятся иногда в качестве примера чуть ли не достижений кибернетики.

Так, французский физиолог Поль Косса в своей кни­ ге «Кибернетика» описывает автомат-потрясок, управля­ ющий подачей зерна на жернова ветряной мельницы. Нехитрая конструкция его состоит из ребристого валика

ижелоба. Вращаясь со скоростью, зависящей от скоро­

102

сти вращения жернова, валик то чаще, то реже задевает своими ребрами за желоб, регулируя таким образом по­ дачу зерна. Пример с потряском говорит, по мнению По­ ля Косса, о том, что французские крестьяне, используя такие устройства, опередили развитие кибернетики-науки примерно на 400 лет.

Не только современные сложные устройства техниче­ ской автоматики, но даже самые простые управляющие устройства задевают наше воображение. Достаточно представить себе, как водитель автомобиля легким на­ жатием на педаль акселератора управляет десятками и сотнями лошадиных сил двигателя. Но процессы управ­ ления можно подразделить таким образом, что между ни­ ми не будет почти ничего общего, кроме, может быть, только названия. Пример с автомобилем поможет нам показать такое различие.

Представим себе обычный уличный перекресток с множеством автомобилей. Водитель каждого из них свободен в своих возможностях управления скоростью и направлением движения. Но он понимает при этом, что проехать перекресток в необходимом ему направлении он должен так, чтобы не вызывать аварии или не полу­ чить соответствующего взыскания. Хорошо известно, что это обеспечивается в том случае, когда строго соблюда­ ются правила уличного движения с учетом сигналов све­ тофора, что как раз и представляет собою основу управ­ ления перекрестком.

Аналогичную основу можно заметить и в других слу­ чаях, имеющих, казалось бы, весьма отдаленное сходст­ во с рассмотренным примером. В этом отношении особен­ но показателен, пожалуй, симфонический оркестр. В сво­ их партиях оркестранты руководствуются нотами, в которых записаны условными знаками правила или программы исполнения произведения. Однако если бы

103

они, собравшись вместе, исполнили каждый свою партию в самом строгом соответствии с ее нотной записью, то такое исполнение вряд ли пришлось по душе слушателям. Для того чтобы прозвучало именно симфоническое произ­ ведение, а не какофония звуков, оркестр должен управ­ ляться дирижером. Его волшебная палочка задает такт оркестру, обеспечивает согласованную реализацию нот­ ных программ каждым из музыкантов.

Нельзя, конечно, считать, что управление перекрест­ ком или оркестром — это результаты или тем более до­ стижения каких-то наук. Но в данном случае мы пресле­ довали только цель продемонстрировать сам принцип, применение которого не ограничивается рассмотренными случаями.

Это легко заметить, обратив внимание на современ­ ные автоматические вычислительные машины.

Работа вычислительной машины основывается прак­ тически на возможности простой записи любого числа в виде кода, состоящего из нулей и единиц. В так называе­ мых регистрах машины числа представляются возбуж­ денным (единицы) или невозбужденным (нули) состоя­ нием элементов — обычно электронных ламп или полу­ проводниковых триодов. Основными частями каждой вы­ числительной машины являются устройства ввода исход­ ных данных и вывода результатов, арифметическое уст­ ройство, память и устройство управления.

Решение очень многих математических задач может быть сведено к выполнению большого количества элемен­ тарных арифметических операций. Программа таких операций разрабатывается предварительно и записывает­ ся вместе с необходимыми исходными данными в па­ мять машины. Сам вычислительный процесс полностью автоматизирован. Как промежуточным, так и окончатель­ ным результатам вычислений соответствует определен­

104

ное, строго согласованное между собою состояние всех элементов в основных устройствах машины. Это обеспе­ чивается наличием специального генератора тактовых импульсов в устройстве управления. Тактовые импульсы воздействуют на функциональные блоки всех устройств и служат сигналами, обеспечивающими строго согласо­ ванную реализацию программы вычислений. В современ­ ных машинах этот процесс осуществляется со скоростя­ ми от нескольких тысяч и до миллионов операций в одну секунду.

При всем внешнем различии перекрестка, оркестра и вычислительной машины между ними есть кое-что общее. В каждом из рассмотренных примеров можно, во-первых, выделить некоторое множество элементов. В одном .слу­ чае это будут автомобили, в другом — оркестранты, в тре­ тьем— основные устройства и функциональные блоки ма­ шины. Далее, в каждом случае мы отмечаем наличие определенной программы действия и специальных сигна­ лов, обеспечивающих ее реализацию.

Можно, конечно, заметить, что эти элементы, програм­ мы и сигналы имеют совершенно различную природу. Но почему бы нам не отвлечься от такого различия? Если мы сможем это сделать, то обобщенное представление выде­

образом не соответствуют особенностям сложной дина­ мической системы. Хотя они и обеспечивают функцию управления, но в каждом из них в качестве объекта управления выступает не множество элементов, но один

105

и только один элемент. Это или дроссельная заслонка в трубопроводе паровой машины, или желоб, подающий зерно, или приводной двигатель. В связи с этим нет не­ обходимости в специальной программе управления и осо­ бых сигналах, обеспечивающих ее исполнение. Управле­ ние такого типа правильно выделить, как это обычно и делается, понятием регулирования. Для того чтобы отли­ чить регулирование от того типа управления, который изучается в кибернетике, лучше всего связать его с поня­ тием организации.

Процессы регулирования не имеют непосредственно­ го отношения к предмету кибернетики. Они попросту не нуждаются в принципиально новых идеях научного ис­ следования. Математическая теория регулирования уже давно разрабатывается и успешно применяется как спе­ циальное направление научного познания. Зато такие принципиально новые идеи крайне необходимы для изу­ чения весьма широко представленных в действительности процессов организации.

Живая клетка. Она была обнаружена сравнительно недавно, когда удалось создать достаточно совершенные микроскопы. С тех пор продолжаются упорные поиски путей раскрытия секретов элементарного кирпичика живой природы. В этом отношении многого удалось до­ биться в результате использования методов физики и химии.

Главные процессы в живой клетке — это ее деление и непрерывное обновление состава. Характерная черта та­ ких процессов заключается в совершенно точном воспро­ изведении структуры клетки и ее вещественного состава, при всей их невообразимой сложности.

Основным строительным материалом клеток являются молекулы белковых веществ. Различные клетки отлича­ ются своими белками. Это составляет основу различия

106

клеток разных органов в одном живом существе, а также и различия самих живых существ.

Исследования показали, что попадающие с пищей в живое существо белки поступают в клетки расщепленны­ ми на аминокислоты, которых всего около двадцати раз­ личных типов. Из этих аминокислот в мастерской клетки создается все разнообразие белковых молекул. Другая выявленная особенность клетки заключается в наличии в хромосомах ее ядра так называемой дезоксирибону­ клеиновой кислоты (сокращенно — ДНК). Одним из наи­ более существенных признаков ДНК являются четыре различных основания-нуклеотида, обозначаемых А, Ц, Т и Г по начальным буквам их химических наименований. Характерно, что одни и те же четыре нуклеотида ДНК имеются в любой клетке любого живого существа. При этом «летки, в которых образуются белковые молекулы с различным химическим составом или структурой, раз­ личаются по чередованию нуклеотидов в цепочке молеку­

лы ДНК.

Если сосредоточить свое внимание только на белковом обмене веществ в клетке, то очень легко заметить, что в ней налицо все отмеченные выше признаки сложной ди­ намической системы кибернетики. В этом случае представ­ ляется вполне возможным рассматривать аминокислоты как элементы системы, а дезоксирибонуклеиновую кисло­ ту с соответствующим расположением нуклеотидов — в качестве программы, определяющей порядок синтеза бел­ ковых молекул из аминокислот. С чем же можно связать ритмику организации процессов в системе такой приро­ ды? Мы знаем, что все высокоорганизованные живые су­ щества отличаются определенной температурой своих тел. Известно также, что температура связана с колеба­ тельным движением молекул. При этом каждому уров­ ню температуры тела соответствует определенная энер­

107

гия движения его молекул. Этот факт дает основание предположить, что именно тепловые колебания молекул живых существ обусловливают ритмику процессов, про­ исходящих в клетке. Такое предположение хорошо согла­

Научные публикации первых месяцев 1962 года при­ несли весть об исключительно важном открытии. В ре­ зультате точных экспериментов, выполненных главным образом биохимиками С. Очоа и Ф. Криком, был расши­ фрован код ДНК. Это означает, что было установлено строгое соответствие определенного сочетания по три из четырех нуклеотидов ДНК. для каждой из двадцати ами­

можно увидеть какое-либо преувеличение, скорее наобо­ рот. По своему научному значению этот результат может быть подобен расщеплению атомного ядра в физике.

Сравнение клетки с вычислительной машиной пред­ ставляется довольно странным с точки зрения здравого смысла, но и только с такой точки зрения. Никаких стран­ ностей мы не обнаружим, если такое сравнение будет проводиться на основе понятия о сложной динамической системе. Ее основные признаки с одинаковой очевидно­ стью присутствуют в каждом из сравниваемых выше при­ меров с перекрестком, оркестром, вычислительной маши­ ной и клеткой.

Таким образом, сложная динамическая система вы­ ступает в значении своего рода каркаса организации. С одной стороны, такое понятие позволяет проводить да­ леко идущие сравнения по процессам организации меж­ ду объектами самой различной конкретной природы.

108

С другой стороны, к обобщенному понятию такой систе­ мы с большой эффективностью может применяться аппа­ рат современной математики. Этим обеспечивается воз­ можность строгого количественного изучения процессов организации даже в таких объектах естественной приро­ ды, как, например, живая клетка. Те же самые матема­ тические понятия могут использоваться в качестве осно­ вы для решения многих других проблем.

До всех, наверное, докатился отзвук вызванной раз­ витием кибернетики дискуссии о возможности построе­ ния мыслящих машин. Эта далеко не популярная по сво­ ему содержанию тема пользуется в силу своей очевидной сенсационности особым вниманием популярной ли­ тературы, на страницах которсщ по этому поводу развер­

мых тонких их разновидностей, есть одна деталь, кото­ рая не всегда учитывается в дискуссии. Эта деталь за­ ключается в своеобразии самого понятия машины.

Математики, например, уже давно оперируют поняти­ ем машины Тьюринга, которая по сути дела не является машиной в общепринятом смысле этого термина. Мы привыкли связывать понятие машины обязательно с ка­ ким-либо видом техники. В то же время машина Тьюрин­ га в математике представляет собою только своеобраз­ ное определение способа разрешения математической задачи. Когда математик говорит, что данная задача разрешима на машине Тьюринга, — это означает только, что для такой задачи может быть составлена строго оп­ ределенная последовательность действий, ведущая к ре­ зультату. Такой способ решения задач называется алго­

109