…Находясь в теснейшей связи и беспрерывном взаимодействии с материальными условиями своего существования, психический организм непрерывно испытывает на себе влияние окружающей среды, которая не может оставаться чуждой ее настроениям и расположениям. <…> Материалисты и реалисты не признают существование психического организма и, подводя все психические отправления под законы механики, глубоко искажают смысл этих отправлений».
Знаменитый математик и физик Джон (Янош) Нейман (1903–1957) в ряде своих работ развил мысль о том, что организм человека и вычислительная машина — это два вида «автоматов». Так, в книге «Общая и логическая теория автоматов» (1951) он писал:
«Изучение центральной нервной системы обнаруживает в ней наличие элементов обеих процедур — цифровой и моделирующей. Нейрон передает импульс. По-видимому, в этом состоит основная его функция, хотя последнее слово относительно этой функции и о том, ограничивается ли ею роль нейрона в центральной нервной системе, еще далеко не сказано. Нервный импульс в основном подчиняется принципу «включено — выключено», «все или ничего», и его можно сравнивать с двоичной цифрой. Таким образом, наличие цифрового элемента очевидно, но также очевидно, что это еще не все. Многое из того, что происходит в организме, обусловлено не явлениями этого рода, а зависит от общего химического состава крови и других гуморальных сред [гуморальные среды — жидкость, лимфа, тканевая жидкость]. Хорошо известно, что в организме имеется множество сложных функциональных цепей, в которых переход от первоначального раздражения к конечному эффекту осуществляется через целый ряд этапов; некоторые из этих этапов являются нейронными, т. е. цифровыми, другие гуморальными, т. е. моделирующими. Цифровые и моделирующие участки такого рода цепи могут различным образом чередоваться. В некоторых случаях этого типа цепь может фактически иметь обратную связь «на себя», т. е. стимул на ее выходе может в свою очередь оказывать воздействие на ее начальный вход.
Хорошо известно, что такие смешанные (частично нейронные, а частично гуморальные) цепи обратной связи могут порождать весьма важные процессы. Так, механизм, поддерживающий постоянство кровяного давления, является механизмом смешанного типа.
Нерв, который воспринимает давление крови и сигнализирует о его величине, осуществляет это в виде последовательности нейронных импульсов, т. е. цифровым способом. Мышечное сокращение, вызванное этой системой импульсов, можно описать как результат наложения многих цифровых импульсов. Однако влияние этого сокращения на ток крови является гидродинамическим и, следовательно, моделирующим. Воздействие изменившегося давления на нерв, сигнализирующий о давлении крови, замыкает кольцо обратной связи, и в этом месте моделирующая процедура вновь превращается в цифровую. Следовательно, в этом пункте аналогия между живыми организмами и вычислительными машинами явно не полная. Живые организмы являются очень сложными — частично цифровыми, а частично моделирующими — механизмами. Вычислительные же машины, по крайней мере, в том виде, какой они имели до настоящего времени (и из которого я исхожу в настоящем изложении), являются чисто цифровыми. <…>
Нейроны, — считает Нейман, — вполне допустимо рассматривать как электрические органы. Раздражение нейрона, развитие и протекание его импульса, а также воздействие этого импульса на синапс — все это может быть описано электрически». Нейрон и электронная лампа, рассматриваемые как «черный ящик», служат примерами того, что принято обозначать терминами «переключательный орган» или «релейное устройство». Основными переключательными органами живых организмов являются нервные клетки (нейроны). Основными переключательными органами вычислительных машин старого поколения служат электронные лампы; в современных машинах переключательные органы представляют собой полупроводниковые приборы.
Функцию памяти в вычислительных машинах выполняют различного класса запоминающие устройства, емкость памяти которых зависит от класса машин. «Наличие запоминающего устройства (или, возможно, нескольких устройств) в нервной системе, — пишет Нейман в работе «Вычислительная машина и мозг» (1956), — это вопрос догадок и предположений…»
Исходя из предположения, что память содержится в нервной системе, Нейман выполнил оценку «емкости» памяти у человека по аналогии с расчетом «емкости» памяти искусственных автоматов — вычислительных машин. Память способна хранить определенное максимальное количество информации, а любая информация всегда может быть преобразована в некоторую совокупность двоичных единиц — битов. «Принимая общее число нервных клеток за 1010 и допуская, что при соответствующих условиях каждая из них является по существу рецептором (внутренним или внешним), получаем, — пишет Нейман, — суммарный вход в 14∙1010 битов в секунду» (каждый стандартный рецептор может воспринимать 14 различных цифровых выражений в секунду).
Принимая далее допущение (в пользу которого есть некоторые свидетельства), что в нервной системе ничего по-настоящему не забывается, иными словами, однажды полученные впечатления могут лишь уходить из основных областей нервной деятельности, т. е. из центра внимания, но не изглаживаться окончательно, можно получить оценку для всей продолжительности нормальной человеческой жизни. Принимая ее за 60 лет ≈ 2∙109 секунд, получаем (при принятых допущениях) необходимую емкость памяти примерно в 14∙1010 х 2∙109 = 2,8·1020 битов. Безусловно, цифра астрономическая. Реальна ли она, если считать, что памятью обладают нервные клетки?»
Д. Вулдридж, известный английский физик, в книге «Механизмы мозга» (1965) и анализирует вопрос о том, существует ли реальная возможность у мозга хранить информацию, которую мы получаем в течение всей жизни. То, что эта информация где-то хранится, подтверждают уже давно распространенные в литературе сообщения о феноменальных проявлениях памяти в состоянии гипноза. «Одно такое сообщение, — пишет Д. Вулдридж, — обсуждавшееся на нескольких симпозиумах, посвященных исследованию мозга, касается 60-летнего каменщика, который в состоянии гипноза мог описать отдельные кирпичи в стене, выложенной им в возрасте между 20 и 30 годами. Наличие описанных им в гипнозе неровностей на поверхности кирпичей можно было проверить, и они оказались там на самом деле! Еще один случай, приводимый психологами, касается взрослого человека, которого просили вспомнить некоторые подробности классной комнаты, где он сидел в возрасте 6 лет. Вначале он не смог этого сделать даже в состоянии гипноза, но легко описал нужные детали, когда гипнотизер внушил ему, что ему снова 6 лет!
Такого рода намеки на сохранение в мозгу постоянной записи прошлых событий, далеко превосходящей по полноте то, что мы обычно можем воспроизвести сознательно, заставил некоторых исследователей серьезно отнестись к возможности того, что все… данные, которые мы получаем на протяжении нашей жизни, полностью сохраняются где-то в памяти».
Согласно выполненным Нейманом расчетам, емкость памяти должна составлять у человека ~2,8∙1020 битов информации. Если для записи одного бита, — пишет Вулдридж, — требуется один двухпозиционный переключатель, то это означает, что на каждый нейрон в нервной системе приходится объем памяти, эквивалентный 30 миллиардам таких переключателей». Поскольку указанное число для одного нейрона является фантастическим, то Вулдридж, желая спасти идею о том, что сознание есть продукт деятельности мозга, сделал попытку уменьшить это число. Для этого он ограничил расчет количеством информации, доставляемой одними лишь сенсорными рецепторами. «Большая часть нашей входной информации, — пишет в связи с этим Вулдридж, — приходится на долю зрения; емкость памяти, вычисленная на основе данных об электрической активности волокон зрительных нервов, не слишком отличалась бы от той, которая требуется для записи всех входных раздражителей. Если число рецепторов в сетчатках обоих глаз принять равным 2 миллионам, среднюю частоту выходного сигнала раздражаемого нейрона сетчатки — 14 импульсам в секунду и продолжительность жизни — 2∙109 секундам, или 60 годам, то необходимая емкость памяти составит уже всего 6∙1016 битов, что соответствует 6 миллионам двоичных элементов памяти на каждый нейрон. Это число, хотя оно и значительно меньше полученного фон Нейманом, все же кажется нам малоутешительным», поскольку наша память хранит значительно больший объем информации, чем принято в данных расчетах.
Тогда возникает вполне естественный вопрос: служит ли основным элементом памяти нейрон? Ведь это возможно лишь в том случае, если число битов хранимой информации меньше числа нейронов в головном мозгу. Как видно из вышесказанного, это требование удовлетворить невозможно.
