10.12. Деякі висновки

На закінчення розділу просто проведемо підсумки до чого ж ми прийшли, до якої системи аксіом відкритого світу.

1. Єдина метааксіома (аксіома відкритості) – за умовчанням вважається, що спостережуваний Світ існує як взаємодія відкритих систем (власне аксіома відкритості, є основним сенсом даного розділу і саме тому її можна вважати просто робочою гіпотезою).

2. Феноменологічна аксіома – структурний феномен у двох проявах – гармонійна шкала і структурний резонанс. Припущення про суть механізму структурного феномена ми поки залишаємо осторонь, як окрему гіпотезу, для побудови теорії залишаються лише спостережувані прояви, що є основою феномена самоорганізації і складніших явищ.

3. Логіка доповнюваності, тобто формальна логіка, розширена інтерпретацією “у бік феномена”, принципом комплементарності.

4. Дві загальноприйняті аксіоми умовчання, а саме: принцип найменшої дії (він же принцип мінімуму початкової сутності) і принцип переваги найбільших симетрій.

Par pari referto.

{156. Рівне рівному віддай (лат.).}

Розділ 11. Власна структура інформації

Інструмент повинен відповідати технології виготовлення, його точність не може бути нижча за вимоги процесу. Так що ж нам потрібне для адекватного дослідження відкритих систем і їх атрибуту – інтелекту?

Шукати і досліджувати власну структуру інформації, внутрішній устрій її як самостійної сутності, можна тільки при сприйнятті сукупності взаємодіючих інформаційних процесів, при розгляді роботи деякої “інформаційної машини”. Значить, нам доведеться попутно побудувати і саму цю машину. Але ми не маємо права “вигадати” цей пристрій, необхідно знайти ту “схему”, ту “елементну базу” і систему команд, яку вже винайшла Природа. Інакше не може йтися про Природне явище, Природну аксіоматику і відкриті системи.

При цьому зовсім не треба детально і в деталях досліджувати устрій і роботу нейронів, навпаки, винятково важливо зосередитися лише на ключових моментах, на мінімумі тих властивостей “елементної бази”, які забезпечують подання деякої універсальної сутності, – структур, достатніх для існування і відтворення будь-якого інформаційного процесу. Завдання визначення того, що таке ці “мінімально-достатні” структури, є найважливішим аспектом нашого пошуку.

11.1. Проблеми розробки інструментарію

Первинною проблемою всіх розробок, пов’язаних із сигнальним підходом до обробки інформації завжди був “розв’язок” технічної елементної бази, кількість рівнів квантування, причому як для сприйняття зовнішніх сигналів, так і для внутрішнього подання інформації.

Відомо, що можливості аналогового подання обмежені тепловими шумами на рівні 12-14 бітів. У цифровому поданні інженерна практика вже досягла 128 бітового подання і технічно можна отримати більше, але як цими можливостями розпорядитися?

До теперішнього часу проблемою для розробників мікропроцесорів стала доцільність подальшого збільшення розрядних сіток. Представляється, що подальше “роздування зсередини” архітектури комп’ютерів (тобто фактично модифікація машини фон Ноймана) створює не менше проблем, ніж дозволяє вирішити.

Виникає питання – можна і чи потрібно будувати механізм, що “вимірює” те, що суттєво дрібніше за поділку “природної” шкали? Йдеться про те, а “скільки ж дійсно треба” Природі, в аналоговому чи цифровому вигляді вона працює, і як співвідносяться роздільна здатність елементної бази і “співвідношення невизначеності-2”

Аналогічні питання корисно спочатку обговорити і для поняття кількісної оцінки і “упаковки” інформації, і для оцінки її перешкодозахисної. Тут ми не намагаємося дати вичерпної відповіді на ці питання. Поки наше завдання – первинний аналіз ситуації і виробіток розумних припущень, оцінка технічних перспектив на базі наявної Природної даності, тобто оцінка “технічних характеристик” нейронів і підходів до усвідомлення механізмів їх роботи, як механізмів, на основі яких побудована Природна “інформаційна машина”.

Почнемо з досить відомого факту з експериментальної нейрофізіології. Встановлено, що “мовна зона” займає в корі головного мозку строго певну ділянку – 50-60 тис. нейронів обсягом близько 0,25 см³. При роботі активізується вся ця зона відразу, як у індивідуума, що володіє найпримітивнішою мовою, так і у поліглота з декількома десятками мов (включаючи всі тонкощі індокитайської фонетики, японської каліграфії і ін.). Тут вже навіть за кількісних характеристиках (пригадаємо розмір звукових файлів) доречно уподібнити нейрон чому-небудь серйознішому за робочу станцію, а аксон – надущільненому мультиплексору {157. Ті, хто возяться з “моделями” нейронів із декількох сотень (та хай і більше) транзисторів або “моделюють” його в персональному комп’ютері, чи не нагадують дітвору, що прив’язує шматок дроту до виделки велосипеда “щоб тріскотіти як мотор”? Звичайно, літак можна змоделювати паперовим голубом, але що далі?}.

Далі відзначимо, що “двопівкульна специфікація”, характерна для елементної бази мозку (тобто деяка початкова її структурна, з якоїсь причини обов’язкова для роботи з інформацією) зазвичай розглядається як одна з головних причин або обов’язкових умов існування “інформаційної машини” або інтелекту (як механізм його виникнення). З інженерних міркувань це цілком очевидно – див. частина I.

Тепер про спосіб “упаковки” інформації. Найбільш інформаційно-місткий механізм, відомий на сьогоднішній день – хвильові фронти, що інтерферують. Вони можуть переносити і зорову і слухову інформацію, той же механізм лежить і в основі голографічної пам’яті. Допустимо, що саме вони сприймаються і кодуються, як це і прийнято іноді вважати, у вигляді електричних імпульсів, причому найбільш ефективним “матричним” способом упаковки.

Але, якщо узяти максимальну смугу перепускання нервових волокон, їх число, наприклад, в слуховому нерві і припустити, що проводиться багатократна упаковка первинного сигналу, то і тоді вийде. Вірніше сказати, нічого не вийде, не вистачає ширини каналу. “Електрична гіпотеза” явно не відповідає реальності.

Швидше за все, всі спостережувані імпульси в нейронах – всього лише вози, спосіб упаковки, а хімічна активність – “купи бруду, та хмара пороху на дорозі”. Сліди це лише від інтелектуального процесу. Заперечення типу того, що у “неінтелектуальних” кішок і жаб все так само зроблено – не аргумент. Чи то там вози порожніми ганяють, чи то “пасажирів” відправляють прямо у відвал і вони ні в які картини, мелодії і інші продукти інтелекту не переходять (скоріше друге) – до способу упаковки цих самих пасажирів все це відношення не має.

Альтернативою може служити припущення, що і передається і обробляється нервовими волокнами і нейронами безпосередньо сам хвильовий фронт, але не безпосередньо, як по оптичному волокну, а по ланцюжку ретрансляторів, від однієї групи молекул до наступної і так далі – майже як зарядовий пакет у ПЗЗ-лінійці. Форма ж відповідного йому електричного імпульсу, спостережувана на осцилографі – це всього лише “наслідок”.

В усякому разі, в елементній базі забезпечена реакція на структурно-складні об’єкти практично того ж порядку, що і швидкість проходження імпульсів – тут вже ніякі посилання на розпаралелювання обробки в корі і підкірці не проходять. До того ж оброблювані об’єкти зазвичай структурно так влаштовані, що погано підлягають розпаралелюванню за своєю природою.

На користь альтернативної гіпотези є і ще один факт. Відомо, що в екстремальних умовах (при актах смерті і поділу) клітина спрацьовує як “біологічний лазер”. Природно припустити, що нервові клітини (якісь структури усередині волокон) володіють схожою властивістю у нормальному стані, тобто здатні періодично генерувати електромагнітний хвильовий фронт (до речі, знаючи призначення цих структур легше їх знайти). Механізм живлення таких “лазерів” явно електрохімічний, звідси і вельми низька швидкість проходження імпульсу по волокну – ланцюжку ретрансляторів, що і спостерігається в нейрофізіологічних експериментах (час проходження сигналу від периферії до центральної нервової системи близько 10-4 сек.).

Все цілком узгоджується – на кожному рівні (периферична, стволова нервова система, підкірка) витрачається час на заряджання механізму накачування лазерів, але, з іншого боку, обробка образу в корі і вироблення реакції на нього, що включає, можливо, мільярди рівнів перетворення, виконується за час, що явно не виходить за порядок 10-4 сек {158. Пригадайте широко відомі досліди типу “людина-комп’ютер”, що характеризують потенційно можливу швидкість обчислень, здійснюваних людиною.}. І взагалі якось сумнівно, щоб Творець, придумавши “внутріклітинний лазер”, потім його ніяк не використав (начебто більше і ніби ні для чого такий лазер не потрібний – на Інженера це не схоже).

На додаток до вище сказаному розглянемо цікавий експериментальний факт. Спробуйте на відстані метра від працюючого комп’ютера зайнятися електрозварюванням – сеанс роботи ПК обов’язково буде зіпсований через збої, викликані електромагнітними перешкодами. Але з мозком людини нічого поганого не трапиться.

Порівняємо напруженості виникаючих електричних полів, причому тільки їх статичну компоненту:

• дуга зварювання – 100в/0,1см ~ 1000 в/см;

• потенціал підзатвора ПЗЗ – 1в/10-4см ~ 104 в/см;

• аксонний потенціал – 10-4в/10-4см ~ 1 в/см.

При власному потенціалі, що рівний або перевищує рівень перешкоди, ПЗЗ майже гарантовано забезпечують відмову апаратури. Але при потенціалі перешкоди в тисячу разів більшому аксонного, нічого поганого в нейроні начебто не відбувається.

Забудемо про те, що основна перешкода динамічна, що мікросхеми багато разів екрановані, а нейрон просто “плаває у воді”, але і тоді рівень перешкодозахисної “елементної бази мозку” відносно ПЗЗ може бути оцінений величиною близько 104. Насправді, із зрозумілих міркувань, він повинен бути вище на порядки.

Такий рівень завадостійкості може забезпечити тільки один варіант реалізації – механізм роботи нейрона “захований” на квантовомеханічний рівень. Залишається тільки завмерти в здивуванні тому, що хтось ще серйозно міркує про “електричну” природу цього механізму. Якщо і це непереконливо, пропонуємо пригадати ще одну серію “експериментів”.

При найстрашніших променевих (радіаційних) ураженнях, функції нервової системи, а особливо центральної нервової системи, зберігаються найдовше, до тих пір, поки не настає соматичне руйнування нейронів, тобто руйнування “самої апаратури”. Електронні ж схеми і дані в них руйнуються повністю при інтенсивностях і дозах опромінення в десятки, а то і сотні разів менших.

Слід згадати і про те, що квантово-механічна природа механізму нейрона не придумана нами “до випадку”, а вже досить давно є предметом якнайтонших комплексних біофізичних досліджень {159. Пошлемося, наприклад, на відому з 1987 року теорію “тубульованого скелета нейрона”, розроблену під керівництвом С. Хамероффа і використану як одну з базових гіпотез Р. Пенроузом: Stuart Hameroff, Ultimate Computing: Biomolecular Consciousness and NanoTechnology, 1987.}. Тому ми навмисно звертаємо увагу лише на загальновідомі факти і поширені оцінки, виходячи з таких міркувань:

• рівень сучасних біофізичних досліджень такий, що інакше неминуче доведеться або “вдаритися в популяризаторство”, або дуже далеко відхилитися від теми, займаючись масою подробиць.

• вже тільки узгоджений погляд на загальновідомі речі і прості оцінки просто не залишають місця для якого-небудь механізму роботи нейрона, окрім квантово-механічного

{160. Із усього виходить, що електрична активність – явище вторинне і/або допоміжне, це не “сама інформація”, а згаданий вище “віз, в якому її перевозять” або її “образ”, “фотографія”, або навіть просто “слід” від неї. Сказане зовсім не означає, що при вивченні електричної активності не можна знайти цікавих закономірностей, навпаки, можна шукати їх (і знаходити!) скільки захочеться. Так, вивчаючи піки навантаження в електромережі міста можна, наприклад, явно ідентифікувати найцікавіші передачі TV, ось тільки судити про зміст цих передач за навантаженням мережі дещо проблематично, хоча пару-трійку гіпотез можна запропонувати хоч зараз.}.

І, нарешті, вкажемо, що, на відміну від чисто технічних систем, апріорна оцінка “еквівалентної розрядної сітки”, “еквівалентного машинного слова” не може служити тут відправним пунктом дослідження. Цілком можна припустити (і нижче ми це покажемо), що такого роду характеристика суть величина індивідуальна не тільки для кожного окремого примірника, організму, але і для кожної вирішуваної задачі, а співвідношення невизначеності-2 є орієнтиром змінної оцінки “реальних споживчих характеристик елементної бази”.

Виходить, що відповідь на поставлені на початку розділу питання треба шукати в переході до апаратів структурних і квантово-механічних, таких, що враховує зміни самої структури інформації в процесі її взаємодії з механізмом, що сприймає її. Починати треба з феноменологічного підходу до інформації, з переходу від дослідження сигнальних оброблювальних механізмів до пошуку законів обробки інформації на базі сприйняття її власних структур, метаструктур і їх ієрархії.

Все “інтуїтивно” знайдене і покладене нами в основу технічної реалізації інтелектуальних систем в частині I даної книги – поки що не більше ніж дуже спрощене “перевідкриття” фундаментальних рішень Природи, “інженерна увертюра” до дослідження, ведучого до створення науки інформодинаміки.