Александр Драбкин - ЭВМ и живой организм

Например, в конце пятидесятых годов были проделаны весьма интересные опыты с канарейкой. Птице подвязывались крылья так, чтобы она не могла взлететь, а могла лишь подпрыгивать. В высоко закрепленную кормушку насыпали пищу. Канарейка беспомощно прыгала около кормушки, не имея возможности добраться до зерен. Однако продолжалось такое безуспешное движение сравнительно недолго. Испробовав различные прыжки и не достигнув результата, канарейка подтащила клювом к кормушке картонную коробку, взобралась на нее и уже оттуда, подпрыгивая, добралась до зерен. Очевидно, что столь сложный поведенческий акт птица могла реализовать только по изложенной схеме: афферентный синтез – решение – акцептор действия – сличение результатов. Между тем еще совсем недавно, когда подобные опыты ставились И. П. Павловым на обезьянах, было принято считать, что такое целенаправленное поведение может быть присуще только высшим животным – человекообразным.

Интересно отметить, что необходимость анализа биологического предвидения актуальна сегодня и для физиологии, и для специалистов в области кибернетики. Это как бы встреча двух групп, ведущих прокладку туннеля навстречу друг другу. Поскольку с физиологической стороной вопроса мы более или менее познакомились, дадим слово представителю точных наук. Недавно крупный американский кибернетик Мэран писал, что мозг обладает, кроме всех прочих, способностью предвидения будущих ситуаций, причем не только непосредственно в следующий после получения информации момент, но также и в некотором отдаленном будущем. Поэтому все теории организации мозга, которые не отражают способности к предвидению, должны считаться несостоятельными. Система биологическая или искусственная не может быть признана мыслящей, если она не обнаруживает способности к предсказанию.

Такое заключение имеет, несомненно, большой практический смысл. Как мы видели, любая дробная функция организма, представляющая собой часть системы поведенческих или физиологических актов, оказывается возможной только в одном случае – если в момент формирования решения и команды к действию формируется сразу же и аппарат предсказания. Мы уже говорили раньше, а теперь на новом материале подчеркнем еще раз, что машины, имеющие возможность на каждом этапе своего действия «заглядывать в будущее», получат значительное преимущество перед современными.

Однако хотя мы и констатировали, что функция предсказания результатов является универсальной, имеется в любом виде деятельности организма и представляет собой реальный факт, от этого еще далеко до познания механизма ее действия. Дальнейшее изучение предвидения должно быть посвящено тонкому нейрофизиологическому и психологическому анализу его сущности.

Как видно, секрет формирования функционального аппарата предсказания ученые ищут в структуре командных импульсов, возникающих после принятия решения, импульсов, поступающих на исполнительные органы. При этом команды исполнительным органам мы должны сопоставлять с результатами действий, передаваемыми в мозг органами чувств.

Для изучения этих тонких процессов очень удобна уже рассматривавшаяся система дыхания. Тут очевидно следующее: аппарат предсказания, сформированный в момент выхода командных сигналов органом дыхания, должен быть в состоянии ожидания ровно столько, сколько потребуется для цикла дыхания. Время нужно, чтобы сократить диафрагму, расширить грудную клетку, растянуть альвеолы и сформировать обратную сигнализацию, идущую к дыхательному центру мозга. В ходе всех этих действий аппарат предсказания должен ждать их результатов.

При 15 дыханиях в минуту этот интервал равняется примерно 1 секунде. Следовательно, акцептор действия должен быть готов воспринять обратную информацию, информацию легких о заборе воздуха, в течение 700–800 миллисекунд.

Тут возникает несколько вопросов:

Каким образом импульсы команды могут положить начало формированию акцептора действия?

В какой форме, в каком состоянии аппарат предвидения находится в течение 800 миллисекунд?

В чем состоит механизм встречи акцептора действия и импульсов, характеризующих результаты действия?

Рабочая гипотеза, которую академик П. К. Анохин рекомендует принять для ответа на все эти вопросы, состоит в следующем. Вероятнее всего, что командные импульсы, управляющие в нашем случае процессом дыхания, поступают одновременно и к органам дыхания, и к тем нервным клеткам, которые получают от легких информацию о фактически взятом количестве воздуха. Это напоминает известный процесс «рассылки копий». Предположим, что некое министерство посылает какой-то приказ на завод. Чтобы можно было проверить ход выполнения распоряжения, копия этого приказа рассылается различным отделам министерства. В нашем примере центр мозга, управляющий дыханием (министерство), посылает приказ легким (заводу) и одновременно рассылает «копии» тем клеткам, которые будут получать информацию от легких о фактическом ходе дела. Чтобы «копию» приказа и информацию о его исполнении можно было сличить, нужно чтобы эта копия сохранялась достаточно долго, до получения информации с периферии. В нашем случае клетки, получившие «копии» дыхательных импульсов, должны быть ими возбуждены достаточно долго (около 800 миллисекунд) – до тех пор, пока не придет информация от органов дыхания.

Рассмотрим процесс, совершающийся в первый раз, например, первый вдох ребенка. От нервного центра команда к действию поступает в легкие. Одновременно ее «копии» возбуждают клетки А, В, С. Эти клетки удерживаются в возбужденном состоянии до тех пор, пока не придет с периферии информация о выполнении команды.

Информация о результатах действия поступает к тем же клеткам А, В, С. Так создается некое сложное образование, которое и есть, в сущности, акцептор действия. Теперь это уже полный аппарат предсказания, который может произвести сличение «предсказанного» с реальными результатами действия. Малейшее рассогласование импульсов ведет к изменению команды, как мы это уже отмечали раньше.

Подчеркнем: предлагаемая модель аппарата предвидения – воплощение рабочей гипотезы, наиболее удобной для исследовательской работы. Возможно, что она будет уточнена. Однако некоторая закономерность, важная и для целей исследования, и для нашего изложения, представляется установленной: мы не можем рассматривать изолированно какую-либо часть предвидения, не представляя всей архитектуры выполняемого акта, а главное – не представляя себе важнейшей роли самого предвидения во всей деятельности организма.

Последнее утверждение можно лучше всего проиллюстрировать примерами из области психологии человека. Что такое обращение правомочно, безусловно подтверждается многими соображениями. Мы же приведем лишь одно высказывание И. П. Павлова. В своих трудах он неоднократно подчеркивал необходимость идти как «вниз», к исследованию элементарных физиологических процессов, так и «вверх», к психологии. А однажды он пришел в лабораторию в веселом, шутливом расположении духа и, обратившись к присутствующим, сказал: «Рефлекс, рефлекс. Все-таки, не слишком ли много рефлексов? Я предлагаю ввести какой-нибудь новый термин. Например, «психология».

Весь юмор этой полушутливой фразы заключен в сопоставлении слов «новый термин» и «психология». Ведь разрыв между физиологическими и психологическими исследованиями, как показал опыт, не приносит пользы науке. Поэтому, говоря о физиологии высшей нервной деятельности, в частности, об аппарате предвидения, мы всегда должны помнить и о проблемах психологических.

Так начинался последний день Трои – легендарного Илиона.

А дальше – резня и разрушения: воины, спрятавшиеся внутри фантастического коня, открыли ворота осаждающим город врагам, которые уничтожили древнюю Трою.

Не помогла мудрость царя Трои Приама. Не помогли пророчества дочери его Кассандры. Ибо судьба решила:

Пророчество свершилось – дымятся руины некогда цветущего города. А среди развалин бродит старец Приам – мудрый, но бессильный.