Александр Драбкин - ЭВМ и живой организм
ЧЕРЕЗ ОКЕАН СЛЕЗ
Кто-то из философов однажды образно сказал: «Только человек считает для себя приемлемым переплыть океан слез, чтобы приобрести каплю радости». Сказано красиво и возразить как будто трудно. Но опыты, связанные с проблемой предвидения, убеждают нас в неточности этого высказывания. Вот один характерный пример. В мозг крысы вводились электроды, по которым сама крыса, нажимая педаль-включатель, периодически подавала слабый электрический ток. При определенном положении электродов в мозгу электрическое воздействие, видимо, доставляло крысе наслаждение. Животное предвидело, что нажим на педаль вызовет в ее мозгу приятное раздражение, и замыкало цепь с поразительной интенсивностью до 1400 раз в час.
Затем опыт был усложнен. Между крысой и включателем поместили раскаленные прутья. Зверек бежал по этим прутьям, пренебрегая болью от ожогов, бежал к вожделенной кнопке, чтобы включить ток.
Мозговое вещество является материальным воплощением основной закономерности живой материи: опережающего отражения внешнего мира. Но каковы сходства и различия предвидения на уровне примитивной жизни и на уровне условного рефлекса?
Развитие органов чувств у животных связано с необходимостью более совершенного приспособления к внешнему миру. Органы чувств переводят различные (по видам энергии) внешние раздражители в единый химический процесс организма. Смысл этого состоит в том, что даже в ответ на одиночный раздражитель создается определенная, состоящая по крайней мере из миллиона микроочагов система реакций нервной системы. Эта система имеет сложную архитектуру и дает обширную информацию целому организму не только о том, «как» и «какое» раздражение было нанесено, но и о том, «где» и «когда» оно было нанесено.
По сложности распределения микроочагов химических реакций, по количеству и качеству перерабатываемой информации мозг не идет ни в какое сравнение с любой другой формой живой материи.
Достаточно напомнить, что мозг устанавливает связи и с отложенным в памяти, и с опытом прошлого, и с грандиозными планами на будущее.
Однако если оба этих явления – опережающее отражение действительности у примитивных существ и условный рефлекс у высших животных – сравнивать исключительно с точки зрения отражения последовательно развивающихся явлений внешнего мира, то можно сделать вывод: механизм формирования отражения действительности в том и в другом случае соответствует одной, уже рассмотренной схеме.
Химическое объединение реакций, возникавших раздельно, последовательно и повторно, а затем «запуск» всей этой системы с одного звена – вот что является принципиально общим для обоих столь различных уровней эволюции.
Вместе с тем это же есть историческая основа для развития всех видов сигнальных приспособлений, то есть подготовка организма к предстоящим событиям.
Рассмотренные закономерности делают еще более убедительным то положение, что условный рефлекс в его основных биологических и нейрофизиологических механизмах есть частный случай той универсальной закономерности, которая в простейшей форме появилась уже на стадии примитивных живых существ.
Накопление материалов на этом пути все больше расширяло рамки представлений об условном рефлексе. В настоящее время можно твердо сказать, что И. П. Павлов вскрыл кардинальную и всеобщую черту исторического развития и усовершенствования живого мира. Понадобились миллиарды лет, чтобы примитивная форма цепных химических реакций, присущая праорганизмам, развилась в самой совершенной форме живой материи – в нервном веществе.
Однако несмотря на весь грандиозный путь такой эволюции и значительные преобразования самих форм предвидения, ее основной закон – опережающее отражение последовательно повторяющихся рядов внешних явлений – остался в силе. Он приобрел лишь специальный аппарат – мозг, вещество которого высокоспециализировано именно на «химическое сцепление» последовательных и повторных воздействий внешнего мира. Это обстоятельство и обусловило столь широкое и совершенное овладение будущим, какое выявляется в поведении высших животных и человека. Энергетическая сторона отражения, то есть изучение превращения организмом внешних энергий (свет, тепло, химические агенты) в информацию о материальных свойствах внешнего мира, несомненно является одной из основных проблем науки. Сейчас этот «первичный узел отражения» может быть изучен на очень высоком уровне, если только будет применен весь арсенал современных достижений биофизики, теории информации, теории кодирования других смежных отраслей знаний.
Но есть и другая форма отражения – отражение в свойствах организма временной структуры мира, о которой мы уже вели речь. Мы видели, что лейтмотивом такой формы отражения служит опережающее отражение, что дает мозгу на высшем этапе развития организмов совершенно точную информацию о последовательных и повторяющихся рядах явлений внешнего мира. Здесь следует отметить, что на основе именно этого вида отражения был сформирован и специализировался сам мозг как орган психической деятельности, то есть орган всеобщего отражения мира в мыслительной деятельности человека.
Все сказанное явно убеждает, что опережающее отражение последовательного хода внешних событий – предвидение – не является чем-то исключительным, а есть лишь одна из форм отражательной способности живой материи.
Механизм предвидения основывается на химических процессах, происходящих в нервных клетках. Скорость этих химических реакций значительно выше скорости любого человеческого действия. Поэтому сигналы, которые определяют результат действия, заранее «обегают» все нужные нервные клетки.
Рассмотрим более подробно процесс, происходящий как в целом мозге, так и в одной нервной клетке. Он представляет собой суммирование, объединение всей входящей в мозг информации. Наибольшее значение имеют четыре ее вида.
Прежде всего – мотивация. Под мотивацией мы понимаем то основное состояние, которое присуще организму на стадии выработки решения о действии. Мотивационное возбуждение составляет необходимый элемент любого действия, ибо смысл всякого действия – создать достаточно благоприятные условия существования организма, исходя из данного его состояния. Всякое действие удовлетворяет какую-то потребность организма.
Насколько важно учитывать мотивацию, видно хотя бы из того, что условный раздражитель (звонок, обычно сопровождающий кормление) не может вызвать условнорефлекторного эффекта (выделение слюны у собаки), если животное плотно накормлено.
Особая роль мотивации объясняется тем, что невозможно представить себе какое-либо действие без соответствующих предпосылок, соответствующего побуждения. Причем побуждения могут быть самые различные, в зависимости от совершенства организма – начиная с чисто биологических потребностей и кончая специальным поведением. Суть дела от этого не меняется.
Таким образом, мы можем принять, что практически любая внешняя информация, попадающая в нервную систему, неизбежно сопоставляется и оценивается на весах этой доминирующей в данный момент мотивации, грубо говоря – рассматривается с точки зрения «самого главного в данный момент» желания. Мотивация представляет собой фильтр, через который просеивается вся избыточная информация и остается нужная.
Весь процесс сопоставления внешней информации с мотивацией отнюдь не прост. «Перебор информации» должен идти именно в направлении наибольшей пригодности получаемой информации для реализации данной цели. При этом очень важно помнить, что в каждый данный момент наши, например, органы чувств способны передать астрономическое количество информации. В то же время нервные структуры способны перерабатывать значительно – в тысячи раз меньшее количество информации. Отбор нужных сведений может превратиться в поиски иголки внутри стога сена. Задача эта чрезвычайно сложная и ответственная. Без мотивационного возбуждения решить ее невозможно.
Следующий элемент механизма предвидения – обстановочная информация. Под этим понимаются сведения об условиях, в которых должно протекать действие. Например, если я хочу пить (мотивация) во время урока (обстановка), я не могу покинуть класс до тех пор, пока занятия не кончатся.
Кроме мотивации и обстановочной информации, решающее значение имеет также сигнал к действию (в нашем последнем примере – звонок, сообщающий о конце урока).
Физиологический смысл сигнала заключается в том, что он приурочивает выявление скрытых возбуждений к определенному моменту, наиболее выгодному с точки зрения успеха.
Теснейшим образом связана с предвидением и память. Синтез всех трех компонентов был бы невозможен, если бы он не был тесно связан тончайшими нитями с прошлым опытом, отложенным в аппаратах памяти (в нашем примере именно память подскажет, куда нужно пойти после звонка, чтобы выпить стакан воды).
