Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Все, что мы знаем о мозге, не противоречит утверждению, что известные нам мозговые процессы суть процессы сигнальные. И у нас нет никаких оснований утверждать, что сигнальные процессы не исчерпывают всей деятельности мозга.
Внешние события воздействуют на рецепторы, и возбуждение передается в соответствующие отделы мозга, так называемые анализаторы, где происходит предварительная обработка информации. О механизмах этой обработки, об алгоритме ее и о коде нам известно очень мало главным образом потому, что наблюдать работу соответствующих структур в живом мозге очень трудно. Если раздражать током различные участки, например, зрительного анализатора, то при раздражении частей, расположенных близко к рецептору (сетчатке глаза), пациент сообщает об ощущении зрительного образа, ясно различимого, как бы реального и зафиксированного в пространстве; при раздражении более высокорасположенных разделов пациент
309
сообщает о том, что видимый им фиктивный образ имеет характер не реальности, а скорее яркого представления, не связанного с пространством и окружающей обстановкой.
По мере продвижения от рецептора к коре число нервных волокон не увеличивается, а уменьшается. Очевидно, объем доводимой до сознания информации меньше, чем объем информации, получаемой на входе. Это сжатие информации, отсев ненужной и сохранение лишь необходимой представляет чрезвычайно большой интерес с принципиальной стороны.
Представим себе, что не слишком крепко спящий человек испытывает внешнее воздействие; он слышит сильный звук или ощущает прикосновение. Обычно в этой ситуации воздействие не осознается спящим непосредственно, а вызывает сновидение, которое он по пробуждении хорошо помнит и может воспроизвести рассказом во всех деталях. Можно зафиксировать объективно время от начала воздействия до пробуждения, т. е. время, пока длилось сновидение. Обычно оно невелико. Воспользовавшись аналогией с телевизионной передачей изображения, можно оценить, сколько кадров и сколько элементов в кадре потребовалось бы, чтобы воспроизвести сновидение с теми деталями, которые может рассказать проснувшийся, а затем подсчитать, исходя из времени сна, какую полосу частот должна была бы занимать подобная «телепередача». Подобные приблизительные подсчеты дают астрономическую цифру тторядка 1020—1023 герц, т. е. частоты жесткого гамма-излучения. Поскольку физиологические процессы в мозге имеют верхнюю границу полосы порядка не выше 100 герц, а число возможных параллельно работающих каналов не превышает 109—1010, остается заключить, что способ кодирования информации в мозге в огромное число раз экономнее, чем в современном телевидении. Не приходится говорить, какое значение для технических отраслей кибернетики имела бы разгадка этой тайны физиологии.
Аналогичные примеры можно было бы привести и относительно «синтеза» реакций на основе обработки информации.
К сожалению, «синтез и анализ» раздражений—понятие, введенное в физиологию еще Павловым, — с тех пор не получило никакого развития и конкретизации, и мы сегодня так же мало знаем о деталях обработки входной осведомительной информации и переработки ее в выход-310
ную исполнительную, как и во времена Павлова. Термин «синтез и анализ» применяется только вообще.
Мы уже обсуждали вкратце проблему различения формы, когда говорили о 'машинах для чтения. Эта проблема решена природой в мозговых структурах, но мы о ней не знаем почти ничего и должны отнести ее к очередным задачам кибернетики.
Еще более интересен и актуален вопрос о механизме памяти мозга. «Анализ» раздражений и «синтез» реакций тесно связаны с памятью. Объем памяти мозга чрезвычайно велик. Механизм, ответственный за сохранение сигналов нервных раздражений, до сих пор не установлен и не локализован. По-видимому, каждый анализатор имеет свою собственную память (может быть даже несколько видов ее), тесно переплетающуюся с механизмом обработки информации. Существует память зрительная, слуховая, моторная и т.д. При этом «вызов» информации из памяти происходит не по ее «адресу», как в счетной машине, а по ассоциации данного сигнала с другими, поступившими одновременно с данным, на основе ранее выработанных условных рефлексов. Однако детали этого процесса, его схема, порядок протекания его в нервных структурах мозга нам еще неизвестны.
Каким образом, различные раздражения, поступившие одновременно в различные отделы мозга, фиксируются памятью совместно и впоследствии появление одного их них вызывает представление о другом и притом достаточно сильное для того, чтобы вызвать реакцию? Ответ на этот вопрос затруднителен потому, что количество сочетаний различных элементарных раздражений необозримо велико. И на любое сочетание с безусловным раздражением может быть выработан условный рефлекс. Кроме того, условный рефлекс, т. е. совместная фиксация в активной памяти комбинаций раздражителей, непрерывно изменяется. С течением времени он укрепляется, ослабевает, сочетается с новыми раздражителями и рождает новые рефлексы, тормозится и т. д. Время реакции уменьшается при обучении, т. е. выработке рефлекса, и увеличивается при его торможении. По-видимому, все это сопровождается динамической перестройкой функционирования нервных структур, изменением путей прохождения сигналов в мозге. При огромном количестве активных элементов (клеток в мозге) картина таких динамических изменений должна
