Добавил:
proza.ru http://www.proza.ru/avtor/lanaserova Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Тайны восприятия

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
16.09.2017
Размер:
3.9 Mб
Скачать

Hermann Haken

Maria Haken-Krell

Erfolgsgeheimnisse der Wahrnehmung

Synergetik als Schltissel zum Gehirn

Ullstein

Г. ХАКЕН, М. ХАКЕН-КРЕЛЛЬ

Тайны восприятия

Перевод с немецкого А. Р. Логунова

Москва

2002

УДК 536

Интернет-магазин

,

^

« ф и з и к а

 

• м а т е м а т и к а

 

• б и о л о г и я

http://shop.rcd.ru

« т е х н и к а

Хакен Г., Хакен-Крелль М.

Тайны восприятия. — Москва: Институт компьютерных исследований, 2002, 272 стр.

Главная идея этой книги такова: человеческий мозг является самоорганизующейся системой. И хотя этасистема — самая сложная извсех известных нам, она все же соответствует принципам синергетики. Синергетика — это созданная Германом Хакеном наука овзаимодействии. Назаконах синергетики основан иновый тип компьютера, обладающий основными сюйствами человеческого восприятия. Этакнига предлагает нам новый ключ кпониманию важнейших функций головного мозга.

Для широкого круга читателей.

ISBN 5-93972-141-9

© der Originalausgabe 1992 by

Deutsche Verlags-Anstalt GmbH, Stuttgart

©Перевод на русский язык, Институт компьютерных исследований, 2002

http://rcd.ru

Оглавление

Об этой книге

7

Предисловие

8

ЧАСТЬ I. Синергетика

10

1.

Духи материя

10

2.

Основные принципы синергетики

14

3.

Синергетика в живой природе

34

4.

Электрическая активность мозга

41

5.

Гештальтпсихология

45

ЧАСТЬ II. Мозг. Материальный субстрат: от макроскопического

к микроскопическому

52

6.

Мозг и его элементы —нейроны

53

 

а)

Исследования мозга: вчера и сегодня

53

 

б)

Нейрон — основной элемент нервной системы

56

 

в)

Строение и функции мозга

64

7.Обучение и память: что намизвестно обовсем этом на самом

 

деле?

74

 

8.

Глаз и фотоаппарат

83

9.

Зрительное восприятие пространства

 

89

10.

Сетчатка: мозг в миниатюре

 

91

 

а)

Похожа ли сетчатка на фотопленку?

 

91

 

б)

Зрительные клетки —клетки, воспринимающие свет

. . . 92

 

в)

Архитектура сетчатки

 

98

 

г)

Обработка сигналов в сетчатке

 

102

 

д)

Принципы функционирования рецептивных полей

ПО

 

е)

Рецептивные поля и зрение

 

115

11.

Зрительный тракт

120

12.

Зрительная область коры головного мозга

 

124

 

а)

История исследования

124

 

б)

Анатомия зрительной коры головного мозга

 

126

 

в)

Рецептивные поля в коре и в глазах

 

130

 

г)

Восприятие целого

140

13.

Цветовое зрение

142

14.

Когерентность в мозге

149

6

Оглавление

 

 

ЧАСТЬ III. Самоорганизация

восприятия

 

153

15.

Что происходит после гиперкомплексных клеток?

153

16.

Синергетика и распознавание образов

 

155

17.

Распознавание образов в синергетическом компьютере

158

18.

Сетевая архитектура

синергетического компьютера — шаг

 

к мозгу

 

 

162

19.

Холмистые ландшафты процесса восприятия

 

163

20.

Еще одна сетевая реализация синергетического

компьютера:

 

«бабушкины клетки»

 

 

168

21. Несколько задач на распознавание

 

171

22. Распознавание синергетическим компьютером

зашумленных

 

и профильтрованных изображений

 

175

23.

Плоские трансформации изображений — первый подход крас-

 

познаванию

 

 

182

24.

Плоские трансформации изображений — альтернативное ре-

 

шение

 

 

194

25.

Распознавание сложных сцен

 

198

26.

Очарование амбивалентности

 

201

27.

Восприятие двойных картинок в компьютерной модели

. . . . 207

28.

Колебания периодов восприятии

 

212

29.

Восприятие двойственных изображений как зеркало эмоций . . 21 3

30.

Восприятие движения человеком и компьютером

214

31.

Нейрокомпьютер: традиционный путь

 

219

32.

Обучение синергетического компьютера

 

228

33.

Мозг и идеал красоты

 

 

233

34.

Восприятие есть создание реальности

 

236

35.

Другие вопросы, связанные со зрительным восприятием . . . . 241

ЧАСТЬ IV. Выводы

 

 

245

36.

Что мы понимаем под «пониманием»?

 

245

37.

Немного философии

 

 

250

38.

Синергетика — ключ к пониманию мозга

 

252

Список литературы и примечания

 

255

Именной указатель

 

 

261

Предметный указатель

 

 

263

Источники иллюстраций

 

 

269

Об этой книге

При восприятии нами мира большая часть информации поступает через глаза в мозг, которому удается как бы играючи познавать и анализировать окружающую нас реальность. Однако если инженер возьмется сконструировать робота, который познавал бы объективный мир подобно человеку, то он столкнется с непреодолимыми трудностями. Биологов и медиков это не удивляет: исследуя мозг под микроскопом, они обнаруживают миллиарды нервных клеток, связанных друг с другом наисложнейшим образом.

Главная идея этой книги такова: человеческий мозг является самоорганизующейся системой. И хотя эта система — самая сложная из всех известных нам, она все же соответствует принципам синергетики. Синергетика — это созданная Германом Хакеном наука о взаимодействии. На законах синергетики основан и новый тип компьютера, обладающий основными свойствами человеческого восприятия. Эта книга предлагает нам новый ключ к пониманию важнейших функций головного мозга.

Предисловие

Читая эти слова, Вы, конечно же, понимаете, что книга, которую Вы держите в руках — это часть реального мира. Но осознаете ли Вы, что эта книга существует и в Вашем мозге? Скорее всего, Вы согласитесь с этим: да, существует —как идея. Исследователи мозга возразят: нет, книга существует в мозге совершенно материально. Как это возможно? Ну, скажем, в виде электрических и химических процессов. Но разве эти процессы являются чем-то материальным? Да, в той или иной степени ... примерно так же, как волны на воде. Но ведь вода же и в самом деле материальна! Однако ученые, занимающиеся квантовой физикой, утверждают, что вода состоит из волн материи. Весь мир состоит из событий, и о том, что эти события происходят, мы можем узнать, только восприняв их, —именно эти субстраты мы и называем материей.

Какое же отношение все это имеет к книге в Вашей голове? Все, что Вы воспринимаете, оказывается в этой самой голове. Но то, что Вы воспринимаете — это еще не весь мир. Кое-что Вы пропускаете, и это может зависеть от Вашего, к примеру, внимания (которое само зависит от многого: от настроения, от гормонального фона и т. п.). Мысль о том, что мир внутри Вас так же реален, как и тот мир, что Вас окружает, возможно, понравилась Вам. Теперь Вы, наверное, захотите узнать, как этот внутренний мир существует. Как он выглядит снаружи, мы, пожалуй, знаем. Как он выглядит внутри — внутри Вас — остается загадкой, разгадыванием которой мы и намерены заняться.

Наша книга связана с книгой «Тайны Природы», написанной одним из нас, Г.Хакеном — основателем синергетики, учения о взаимодействии. В ней показано, что синергетика лежит в основе множества разнообразных явлений Природы — как живой (включая человеческое общество), так и неживой — словом, повсюду, где идут фундаментальные процессы самоорганизации.

В настоящей книге речь пойдет о человеческом мозге, самом завораживающем образовании из всех, предоставленных нам Природой. Все знания о человеческом мозге, естественно, затрагивают сущность нашего внутреннего Я, а потому оказываются одновременно и захватывающими, и пугающими. Захватывающими — ведь мы, может быть, получаем ключи к

Предисловие

9

нашему внутреннему миру; пугающими — из-за возможных последствий. Исследования мозга различными методами и на всех доступных уровнях занимают все больше и больше места в науке и имеют все более серьезное значение в общественном сознании. В 1991 году Президент США Дж. Буш объявил последнее десятилетие XX века десятилетием исследований мозга.

Наша книга призвана сделать материалы исследований мозга доступными для всех, кто заинтересуется этими проблемами, причем синергетика сыграет здесь ключевую роль. Опыт показывает, что значение многообразных связей, существующих в мозге, поддается глобальному анализу только в свете принципов синергетики. Таким образом, возникает новая парадигма: мозг с его потрясающими возможностями — это не жесткая конструкция, подобная компьютеру, а живая самоорганизующаяся система. В дальнейшем мы попытаемся поближе познакомить читателя с некоторыми современными исследованиями и отдать тем самым, как и предыдущей нашей книгой, хотя бы часть долга исследователя перед обществом. Общие контуры сегодняшних исследований должны при этом, естественно, проясниться.

Мы выражаем благодарность за создание и подготовку многочисленных иллюстраций Армину Фуксу, Рихарду Хаасу, Роберту Хёнлингеру, Вольфгангу Лоренцу и Мартину Шинделю.

Особой благодарности заслуживает г-жа Ирмгард Мёллер, которая с огромным энтузиазмом и огромным тщанием отнеслась к подготовке нескольких вариантов нашей рукописи.

Ну и конечно же, мы благодарны издательству — и особенно доктору Рейнхарду Лебе и г-же Марго Адрион — за ставшее уже традиционным

доброе сотрудничество.

 

Штутгарт,

Герман Хакен

февраль 1992 года

Мария Хакен-Креллъ

ЧАСТЬ I

Синергетика

1. Дух и материя

Загадочные отношения между духом и материей завораживали людей еще в глубокой древности. Однако кажущаяся нам сейчас столь очевидной связь между мозгом и мышлением оставалась для них тайной. Древние греки, например, называли мозг encephalos, что означает приблизительно «то, что содержится в голове». Никаких более точных представлений у них не было. Впрочем, уже Гиппократ пришел к выводу, что мозг имеет отношение к мышлению; Аристотель, однако, придерживался совершенно противоположного мнения, считая местом обитания человеческого духа сердце. И только во II в. н. э. греко-римскому врачу Клавдию Галену удалось окончательно установить, что именно мозг является органом мышления и восприятия. Гален изучал анатомию человека, наблюдая раненных гладиаторов и вскрывая трупы животных. В наш же, просвещенный естественнонаучным мышлением век систематическими исследованиями деятельности человеческого мозга занимаются несколько различных дисциплин: психология, лингвистика, психофизика и (в патологических случаях) психиатрия. С другой стороны, мозг как материальное образование сам является объектом интенсивного изучения в нейроанатомии, физиологии, нейрохимии и нейрофизике (последняя занята исследованием электромагнитных полей, генерируемых головным мозгом).

В начале книги мы будем руководствоваться именно таким раздельным подходом к изучению мозга: с одной стороны, исследованием его психической деятельности, а с другой стороны — его физического строения. Мы познакомимся с исследованиями, рассматривающими мозг как невообразимой сложности узор, состоящий из отдельных нервных клеток (так называемых нейронов), обладающих определенными свойствами. И хотя описываемый здесь метод, основанный преимущественно на экспериментальных данных, приводит к поразительным заключениям о том, как функционирует мозг на уровне нейронов, пользуясь лишь этим методом, невозможно понять, как же все-таки протекает процесс восприятия, и ключевой вопрос — как от-