книги из ГПНТБ / Теплов Л. Очерки о кибернетике

ды — с височными полями, областью слуховой памяти и, наконец, с затылочными полями, где постепенно в общий круговорот информации включаются сигналы зрения.

Программирующие структуры, находящиеся в глубинном скопле­ нии серого вещества, называемом «таламусом», и в низлежащих отде­ лах мозга, определяют и первые критерии состояния коры, по которым1 более содержательная информация предпочитается избыточной и болеевероятная — менее вероятной. Через них мозг связывается с вырабо­ танной в процессе естественного отбора стройной, целесообразной сис­ темой организма. Он выполняет роль внутренней модели внешней сре­ ды, на которой организм осуществляет свои опыты, свой отбор целесо­ образных отношений с большей скоростью и меньшими потерями, чем в реальном мире.

Иван Петрович Павлов назвал эту модель первой сигнальной системой организма. Он не имел в виду более элементарной — наслед­ ственной системы, поскольку еще недавно считалось, что она ничего общего с нервной системой не имеет.

Информация, заложенная в структуре подкорковых программи­ рующих узлов, дает минимально необходимую основу для роста ин­ формации в самом мозгу, определяя, что полезно и что вредно, что нужно искать и чего бояться.

Она непрерывно и не истощаясь посылает соответствующие сигна­ лы в ответ на запросы мозга, подобно тому, как таблица команд на­ правляет логические действия машины Тьюринга, н все содержание, которое вкладывается в случайные сочетания сигналов, идет перво­ начально только от нее. Как ребенок узнает на вкус, на слух и зрение то, что несет ему сытость, тепло или, наоборот, боль, холод? Когда со­ общения, идущие от органов чувств, связываются с приказами инстин­ кта, возникает первая, еще маловероятная информация, а повторения увеличивают эту вероятность. Дальнейшая деятельность коры сводится к сериям преобразований информации, не меняющим смысла, из кото­

Эти процессы осуществляются в мозгу благодаря тому, что еже­ минутно, ежесекундно в результате непрекращающихся перекодировок и случайных срывов возникают и подавляются ошибки, шум, прояв­ ляется энтропия информации. Астроном Кеплер открыл законы не­ бесной механики отчасти потому, что его приборы были недостаточно точны, чтобы отметить все возмущения в путях планет, и эти пути выглядели правильнее, чем есть на самом деле. Так и способность мозга находить общее, повторяющееся в сообщениях, чтобы затем обобщать их в более содержательном виде, возможна только из-за не­ точности делаемых им сопоставлений.

При этом отсеиваются и постепенно исчезают маловажные подроб-

339

В настоящее время опыты с раздражением коры слабым электриче­ ским током привели к получению экспериментальной гипермнезии. Не­ которые восторженные люди увидели здесь способ обострения умст­ венных способностей человека. По их мнению, человек будущего станет постоянно поддерживать себя в состоянии гипермнезии с помощью спе­ циальной аппаратуры, учиться в полусне или при гипнозе. Эти фанта­ зии не имеют серьезного основания: гипермнезия есть процесс безу­ словно патологический, она истощает нервную систему и не дает сколь­ ко-нибудь полезных результатов, так как в работе мозга мы ценим именно способность к абстрагированию, а не чисто «механическое» за­ поминание.

Поскольку при гипермнезии обнаруживаются сведения, которые человек получил вполне здоровым, но тут же забыл, можно думать, что зообще в мозгу хранится значительно больше сведений, чем те, кото­ рыми мы обычно оперируем. В низших цепях памяти хранятся только эталоны самых примитивных, самых типичных сообщений и программ: сигналы о сходстве их с какими-то частями вновь поступающих сооб­ щений передаются в высшие этажи памяти, образуя их сокращенное изложение. Но и тут происходит процесс сравнения: мозг придирчиво ■выбирает повторения и здесь, укладывая выше только до предела очи­ щенную, содержательную информацию. .

«Мышление выводит всеобщее из отдельных вещей», — сказал из­ вестный средневековый ученый Ибн-Сина (Авиценна).

По мере того как информация делается более содержательной, увеличивается роль контроля. Каждая пара кодов, образующих сиг­ нальную связь в мозгу, по-видимому, обратна по отношению друг к другу, и случайные помехи в одном коде исправляются по другому. Затем каждое из полей одного полушария мозга имеет своего двойника в другом полушарии, и нервные волокна так называемой «большой бе­ лой спайки» связывают их в две параллельно работающие и контроли­ рующие друг друга сигнальные системы.

340

Эта особенность контроля памяти легко обнаруживается, когда мы,, например, вспоминаем полузабытую фамилию. Если фамилия необыч­ на, ее трудно запомнить, но чем она обычней, тем труднее ее вспом­ нить. Сообщение о ней давно уже подверглось переработке, и в памяти сохранились только более содержательные общие признаки, отли­ чающие ее от других фамилий. Приказчик отставного генерала Булдеева из рассказа Чехова помнил не только, что фамилия знахаря была «лошадиная»; он уверенно отвергал все «лошадиные» фамилии, которые ему подсказывали, а это значило, что были еще какие-то при­ знаки, которым другие «лошадиные» фамилии не соответствовали. И когда подбор звуков, удовлетворяющий одной группе признаков, всплывал в сознании, другая — контрольная — группа признаков отвер­ гала его.

Наблюдения над психически больными людьми — афазиками по­ казали, что при нарушениях контроля иногда теряются и полностью выпадают из обращения громадные системы кодов, обеспечивавшие определенные функции психики. Так, из памяти больного — при сохра­ нении остальных ее частей — может полностью выпасть способность к чтению, письму, счету или восприятию музыки, больной может забыть названия предметов, правила согласования слов, предложений, может говорить, но не понимать чужой речи и, наоборот, иногда он понимает речь, но не может отвечать. Из нескольких языков, которыми он поль­ зовался, может внезапно исчезнуть один и вспомниться другой, кото­ рый он давно уже не употребляет. Эти странные местные провалы па­ мяти показывают, что коды связываются и проверяются по признаку функционального родства.

Драгоценная способность повышать содержательность информа­ ции, во-первых, спасает любое существо, обладающее более или менее развитым мозгом, от переполнения его непрерывно вливающимися че­ рез органы чувств потоками сигналов. Сопоставление их с внутренними кодами позволяет выбирать из них только ту информацию, относитель­ но которой существует неопределенность в этих кодах, и постепенно со­ кращать ее объем при переходе от одного уровня к другому. Над этой особенностью познания, как известно, задумывались еще античные со­ фисты, в конце концов пришедшие к нелепому выводу, что познание вообще невозможно: «Либо мы уже знаем то, что ищем, и тогда мы не научаемся, либо не знаем, и тогда тоже не научаемся, ибо не знаем, чего искать». Люди, рожденные слепыми, которым удавалось вернуть зрение в зрелом возрасте, когда они могут рассказать о своих ощуще­ ниях, сообщали, что они ничего не опознают в видимом мире, пока не потрогают предмет руками. Не случайно существовало мнение, что лу­ чи зрения выходят из глаза, — в этом наивном физическом образе во­

площено наблюдение, что коды сообщений должны быть внутренне со­ поставимы.

Эта способность, во-вторых, позволяет в процессе вероятностной логики, переходя от конкретного к общему, а затем обратно к конкрет­

341

ному, получать новую информацию — «догадку», вероятность которой затем увеличивается опытом.

Эта способность, в-третьих, открывает путь к предсказанию даль­ нейшего течения событий и появлению временных целей, сменяемых в зависимости от успеха или неуспеха, совершенствуемых и обобщаемых в процессе психической деятельности.

Если провести линии, соединяющие главные входы и выходы сиг­ налов в коре, то в стороне от них окажутся лобные доли мозга, куда постепенно оттесняются коды, отражающие самые обобщенные, самые содержательные отношения и связи между кодами низших ступеней. Логическая работа этих долей определяет общую жизненную страте­ гию животного и человека; от каждой ситуации, взятой в обобщенном виде, и от каждого обобщенного действия, которое выработано моз­ гом, но еще не исполнено, здесь находится связь к тому, что уже про­ исходило в подобной обстановке и каков был результат действий. Це­ почки подобных связей приводят к некоторому конечному результату, который после проверки в программирующих узлах оказывается жела­ тельным. Так возникают сменяющиеся цели, для достижения которых потребуется последовательная смена программ.

Кошка, охотящаяся за воробьем, прячется, крадется, замирает перед прыжком и, наконец, прыгает, но пойманного воробья она может и не съесть, если сыта. Очевидно, цель — поимка воробья — существует в ее мозгу отдельно от приказов, идущих «снизу» и извещающих о сыто­ сти. Эта цель берет на себя роль коммутатора контуров памяти и кри­ терия целесообразности сообщений и команд: кошка ничего не видит и не слышит, кроме объекта охоты. Вблизи начала пути от коры по спин­ ному мозгу к мышцам собираются коды тех стереотипных программ, которые определяют скрадывание и прыжок. Все низлежащие отделы нервной системы подчинены этой внутренней цели, которая воплощена уже не в структуре среднего мозга, а в комбинациях сигналов, циркули­ рующих в лобных долях. Это — существенный шаг вперед в развитии от внешнего критерия целесообразности сравнительно простых автома­ тов до сознательных целей человека, связанных с разумом.

«Нам общи с животными все виды рассудочной деятельности, — писал Фридрих Энгельс, — индукция, дедукция, следовательно, также абстрагирование (родовые понятия у Дидо1: четвероногие и двуногие), анализ незнакомых предметов (уже разбивание ореха есть начало ана­ лиза), синтез (в случае хитрых проделок у животных) и, в качестве соединения обоих, эксперимент (в случае новых препятствий и при за­ труднительных положениях). По типу... все признаваемые обычной ло­ гикой средства научного исследования — совершенно одинаковы у чело­

342

Как показали опыты физиолога Карла Спенсера Лешли (род. 1890 г.), даже крысы обладают при­ митивной способностью к абстраги­ рованию. Лешли сажал крысу перед экраном е двумя отверстиями, за­ крытыми карточками с разными гео­ метрическими фигурами: за одной из них была пища, за другой — сет­ ка-ловушка. Приучив крысу пры­ гать на треугольник вершиной вверх и не прыгать на опрокинутый тре­ угольник, Лешли затем менял раз­ меры треугольников, их цвет, ста­ вил другие фигуры, но крыса всегда выбирала только треугольник вер­ шиной вверх, памятуя, что лучше поесть, чем барахтаться в сетке. Зна­ чит, в ее мозгу сообщение о еде бы­ ло связано не с кодом конкретного треугольника (например, синего, большого), а с кодом треугольника вообще, абстрактного геометриче­ ского треугольника!

Аналогичные результаты дали опыты дрессировки животных на ме­ лодию. Если сыграть заученную мелодию тоном, двумя выше, чем обыч­ но, в ней не повторяется ни одно сочетание прежних звуков, и тем не менее животное ее различает.

Но та сигнальная система, которой обладает животное, оказывается недостаточной, чтобы установить все многочисленные связи, которые су­ ществуют в природе и могут быть отражены в связях высших абстрак­ ций памяти. Возможно, что старая крыса, удачно выбравшись из мно­ жества разных ловушек, к концу своего века и составит в памяти неко­ торые общие представления о типах ловушек. Но эти представления ни­ когда не охватят главного и существенного, во-первых, потому, что сама крыса ловушки строить не способна, а во-вторых, она никогда не смо­ жет воспользоваться опытом ранее живших и, может быть, не менее мудрых крыс.

Наиболее существенной разницей между психической деятельностью животных и людей является выработанная человеком в процессе совме­ стного труда (и, конечно, на биологической основе резкого расширения объема памяти) способность выражать информацию, существующую в мозгу каждого из людей порознь, во внутренне сопоставимых кодах — словах. Это значит, что по крайней мере главным из кодов разных сту­ пеней обобщения ставится в соответствие небольшая программа движе­ ний речевого аппарата — само слово, а также связанная с ним г р а м ­

343

м э т и ч е с к а я характеристика, обусловливающая внутреннюю сопо­ ставимость при передаче логических связей. Теперь первичный код, отра­ жающий понятие, становится с е м а н т и ч е с к о й (смысловой) харак­ теристикой слова, позволяющей от услышанного или возникшего в па­ мяти слова переходить к обширным внутренним связям, накопленным в мозгу.

Слова возникали при общении древнейших людей, как случайные сочетания звуков. Постепенно они получали признание и образовывали о д и н а к о в ы е связи с семантическими характеристиками в голове каждого из людей, объединенных в род, племя, народность. Новый член таких сообществ, появлявшийся на свет или приходивший из других групп, опознавая предметы и явления, слышал каждый раз совпадаю­ щие звуки чуждых ему слов. Эти совпадения связывались у него с теми же понятиями, с которыми они были связаны у других, а затем новичок контролировал правильность этих связей в попытках обмена информа­ цией, в первых, еще неловких разговорах, устраняя ошибки и рассогла­ сования.

При появлении достаточно распространенных языков возможности познания, опыта и контроля, свойственные каждому отдельному мозгу; объединяются; обменивающиеся информацией сигнальные системы лю­ дей становятся гораздо мощнее, способнее неизмеримо более точно и содержательно отражать обстоятельства реального мира и вырабаты­ вать неизмеримо более целесообразные действия. Сначала эти действия только обеспечивают самосохранение человека и сохранение его рода, а затем подчиняются тем отвлеченным и частным целям, которые люди уже совместно перед собой ставят.

И. П. Павлов называл это важнейшее прибавление человеческой психики второй сигнальной системой, свойственной только человеку.

Информация, получаемая через вторую сигнальную систему, соз­ дается в процессе общественного, коллективного опыта. Человек высту­ пает не просто как наблюдатель природы, а как ее преобразователь; все шире вкладывает он в течение природных явлений свою целесооб­ разность, подчиняет их своим нуждам. В этом процессе он открывает такие свойства мира, которые остались бы навсегда спрятанными от пассивного наблюдателя. И поскольку он это делает не один, а в кол­ лективе, в обществе, каждый результат его личного опыта может быть согласован с результатами опыта других; он может начинать с того, на чем остановились предшествовавшие поколения. Вторая сигнальная си­ стема человека выступает как часть общей сигнальной системы челове­ чества, которая бессмертна и (благодаря разным техническим сред­ ствам, как письмо, книгопечатание, фото- и кинотехника) обладает не­ ограниченной емкостью.

Простая аналогия может до некоторой степени сделать наглядной силу, свойственную словам — «сигналам сигналов».

Выйдите в Ясную ночь в поле и посмотрите в небо, в сверкающий беспорядок звезд.

344

Можете ли вы сказать, что изменилось в нем со вчерашней ночи?- Конечно, нет. Самая возможность выяснить это кажется невероятной. Но вот наш взгляд начинает улавливать какие-то особенности в распре­ делении звезд, отмечает скопления их — созвездия... Этот естественный процесс абстрагирования с каждым новым этапом становится все за­ труднительнее, пока вы не назовете созвездия или, еще лучше, кто-ни­ будь не укажет вам их традиционные, общепринятые названия. И небо заговорит с вами. Оно каждый раз будет сообщать вам, что оно то же, что срок жизни человеческой слишком мал, чтобы хоть что-нибудь суще­ ственно изменилось в расстановке этих светящихся точек на куполе небосвода. Оно со временем выдаст вам незаметных нарушителей свое­ го порядка — планеты, даст первый намек на сокровенные тайны своей настоящей, а не только видимой жизни...

Природа иногда ставит нас перед лицом убедительнейших опытов, показывающих важную роль второй сигнальной системы в жизни че­ ловека.

Совсем недавно, в 1956 г., в Северной Индии был снова обнаружен ребенок, унесенный волками в джунгли и выросший там вне влияния взрослых людей, как герой романов писателя Берроуза — Тарзан. Не­ смотря на то, что все органы чувств и сам мозг таких детей, воспитан­ ных зверями, бывают в полном порядке, в их поведении не обнаруживает­ ся почти никаких человеческих черт. Это настоящие зверята. Объем их памяти израсходован на усвоение повадок лесных зверей и птиц, они прекрасно подражают им, но уже не могут войти в нормальную колею человеческого существования. В конце концов они погибают, как дикие звери в неволе. Романтический образ умного, благородного и одинокого властелина джунглей Тарзана оказывается плодом фантазии автора.

Рассмотрим другой пример. В Москве живет и работает Ольга Скороходова, научный сотрудник Института дефектологии. Эта женщина лишена зрения и слуха — важнейших каналов, через которые мы полу­ чаем внешнюю информацию. Только осязание дает ей возможность об­ щаться с другими людьми. И, тем не менее, через этот узкий канал в ее мозг поступает полноценная информация, приобщающая ее к жизни человечества. Скороходова научилась понимать слова, которые ей пишут палочкой на ладони, и сама пишет на машинке; именно это спасло ее психику, дало ей возможность жить нормальной, человеческой жизнью.

Сопоставим эти два примера. Они ярко показывают, что человече­ ское «Я» неизбежно есть часть общего «МЫ», людей, что личность со­ здается в общении. Никогда, ни при каких условиях душевная жизнь человека не может развиться самостоятельно, так как все ее особенности базируются на достижениях человечества в целом.

Берроуз, отдавая своего Тарзана на воспитание зверям, надеялся спасти его от людских недостатков. Что говорить, люди есть люди, — не ангелы. Но информация, определяющая личность человека, не нас­ ледственна, и большая часть ее состоит из таких неоспоримых до­ стоинств. как язык, разум, наука и техника, искусство, идеалы... Без них

345

любой Тарзан останется бессмысленным зверем, награжденным огром­ ной памятью, бесполезной для него потому, что весь его личный опыт не может выработать и ничтожной доли информации, которую память мо­ жет вместить.

Сигналы языка несут информацию, которая, накопившись в мозгу, затем выходит из него, получает самостоятельное существование и мо­ жет быть присвоена всяким, кто имеет ключ к ее содержанию — внут­ ренне сопоставимый код. Но физические действия, создающие эти сиг­ налы, — обычные движения, контролируемые обратным воздействием на мозг. И когда человек контролирует слова до того, как они сказаны, или вместо того, чтобы их произносить, он обретает ту новую обратную связь, которую называют сознанием или разумом. Это — отчетность мозга перед самим собой о той части логических действий, которая со­ вершается не прямо над понятиями, а над словами, их замещающими. Она необычайно увеличивает возможность контроля, так как допускает сопоставление логических действий с выведенными ранее правилами ло­ гики, а также с обнаруженными в процессе векового опыта границами применимости этой логики, указываемыми диалектическим методом. Она обеспечивает непрерывность сознания, так что в хаосе коммутаций и взаимодействий образуется постоянная путеводная нить, на которую как бы нанизываются сообщения мозга о своей собственной работе.

С течением времени и с накоплением все новых и новых сведений

•о мире вырастает роль абстрактных понятий, у которых затемнены свя­ зи с конкретными образами чувственного происхождения. Все наши гра­ диенты, векторы и потенциалы, неизвестные, переменные и производные величины, кванторы и операторы, энергии, энтропии и информации, под­ вергаясь заведомо непротиворечивым преобразованиям, дают новые ■обобщенные выводы. Однако ценность и содержательность их подлежит периодической экспериментальной проверке на объективно существую­ щих отношениях внешнего мира, для точного отражения которых они и ■вызваны из небытия.

Именно так, кстати говоря, и появилась сама кибернетика. В ходе

•практических работ математики взялись за изучение функций человече­ ского организма с точки зрения хорошо разработанной ими теории авто­ матических регуляторов. Они обнаружили, что при некоторых болезнях нервной системы нарушается координация движений: больной не может, например, взять со стола карандаш, если он отвел от него взгляд. Этот ■больной не ощущает положения своей руки в пространстве, не знает, далеко ли она от карандаша. Таково было конкретное явление.

От него ученые пришли к обобщению. Существует аналогичное явле­ ние в области регулирования, когда происходит обрыв обратной связи,

•и механизм перестает получать сигналы рассогласования между задан­ ным и истинным положением частей. В обобщении физические признаки ■были отброшены и явления сведены к высокосодержательным понятиям: «обратная связь», «обрыв обратной связи», и к выводу: «Всякое управ­ ление органами мозг осуществляет с применением обратных связей».

346

Это было довольно маловероятное обобщение, так как отнюдь не все случаи управления и не все действия органов были изучены.

Из этого общего вывода следовал частный: «Поскольку каждая связь может оказаться неустойчивой и вызвать колебания вокруг задан­ ного положения, то неустойчивость обратной связи должна проявляться

•и в организме». Логически из него следовали многие другие выводы, но ученые остановились и сделали опыт: выяснили у невропатолога, про­ исходит ли предсказанное ими явление в действительности. Ответ был утвердительный, такая болезнь (мозжечковый тремор) существует. Это подняло вероятность всей цепи выводов.

С появлением системы, способной сознательно ставить себе цели и добиваться их осуществления, природный автоматизм достигает своего высшего развития, и предмет теории автоматизма — кибернетики — можно считать исчерпанным. Способный к сознательной деятельности мозг может найти методы умозаключений высочайшей содержательности и точности, может объединиться с миллионами других и целесообразно разделить с ними работу, может, наконец, создать для себя любые искусственные хранилища и преобразователи информации, так что био­ логические пределы работоспособности мозга оказываются несуществен­ ными.

Вернемся к нашему образцовому невежде, который сидит и гадает, какую книгу ему предпочесть — Шекспира или белиберду. У него есть выход — выучить буквы и методику чтения (язык он уже знает). Изу­ чая работу мозга, мы находимся в более сложном положении, хотя «букв» в нем, наверное, всего две и узнать их можно: это возбуждение

иторможение. Но каждый мозг имеет свой «язык», самостоятельно соз­ данный им из шума, и, больше того, подобно печальной памяти поэтамфутуристам, он изобретает новый язык для каждого сообщения, которое может быть «понято» только взаимодействующими контурами.

Некоторые, даже интеллигентные, люди и сейчас полагают, что мозг человека подобно радиовещательной станции распространяет на даль­ ние расстояния сведения о том, чем он занят, а другие люди способны так натренироваться, чтобы получать и читать эти сообщения.

Мозг человека, работая, действительно излучает радиоволны; они обнаружены и уловлены точными приборами. Правда, мощность их на­ столько мала, что на расстоянии нескольких сантиметров от головы их уже невозможно уловить самыми чувствительными приемниками. Но прочесть в этих сообщениях можно немного. Психиатры читают по ним. нормально или болезненно отзывается мозг на раздражения, но они не надеются узнать, что именно в данный момент думает человек. Подой­ дите к машинному бюро, когда там стрекочут на своих машинках десят­ ка два бойких девиц, и попробуйте по шуму определить, что именно они пишут в бумагах! В мозгу же одновременно работают миллиарды клеток,

икаждая из них излучает волны более или менее самостоятельно. Про­ честь книгу, все буквы которой произносятся одновременно, нет никакой возможности.

347