Мистер Томпкинс внутри самого себя. - Гамов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
Мистер Томпкинс непрестанно размышлял над тем, можно ли считать его самого своего рода грудой определенным образом соединенных реле и электронных ламп, но, как ни бился, не смог продвинуться в решении этой проблемы ни на шаг. Поэтому когда тесть однажды пригласил его вместе с Мод к себе на обед, мистер Томпкинс очень обрадовался. Среди гостей должно было быть несколько университетских профессоров, и мистер Томпкинс надеялся побеседовать с новым профессором неврологии.
— Может быть, от кого-нибудь из профессоров мне удастся узнать что-нибудь новое на интересующую меня тему, — думал мистер Томпкинс.
262
Мистер Томпкинс внутри самого себя
После обеда разговор, как и следовало ожидать, пошел о различных ученых материях, и все с интересом слушали рассказ мистера Томпкинса о его визите к Маниаку. История показалась всем забавной.
— Я совершенно согласен с тем, что наш мозг не может действовать точно так, как Маниак, — заметил невролог. — Взять хотя бы точность. Компоненты Маниака должны срабатывать почти безошибочно, так как даже небольшая ошибка может полностью обесценить окончательный результат. Но в человеческом мозгу все происходит иначе. Во-первых, в нашем мозгу ежеминутно отмирает около десятка нейронов, но мозг, даже в преклонном возрасте, продолжает великолепно функционировать. Во-вторых, мы знаем, что компоненты мозга, нейроны, работают на статистической основе. Например, если импульс доходит до синапса, то он может заставить возбудиться следующий нейрон лишь в 60 или 80 случаях из 100. Ясно, что в таком компьютере, как Маниак, это не привело бы ни к чему хорошему.
— Вполне возможно, — вмешался в разговор другой гость, специалист по электронике, — что человеческий мозг работает по принципу избыточности. Предположим, что компоненты Маниака очень ненадежны. Вы можете тем не менее производить на Маниаке надежные вычисления, если предусмотрите множество копий каждой цепи и будете всякий раз принимать результат, так сказать, большинством голосов. Но я склонен думать, что наш мозг — не цифровой, а аналоговый компьютер.
— А в чем различие между цифровыми и аналоговыми компьютерами? — спросил мистер Томпкинс.
— В цифровом компьютере, — пояснил специалист по электронике, — дискретные импульсы, которые могут либо быть, либо не быть, представляют числа или логические операции. Так действует, например, Маниак. В аналоговом компьютере числа представлены какой-нибудь физической величиной, скажем, напряжением. Если число 20 представлено напряжением в 20 вольт, а число 40 — напряжением в 40 вольт, то для того, чтобы сложить числа 20 и 40, вам необходимо сложить эти два напряжения. Если вы правильно спроектировали и построили свою электрическую схему, то получите 60 вольт. С помощью различных приемов можно также производить вычитание, умножение, деление и проделывать более сложные операции. В общем и целом при решении многих конкретных задач, в особенности задач очень сложных, аналоговые компьютеры уступают цифровым в точности, но пре-
Как устроен человеческий мозг?
263
восходят их в быстродействии. С одним простым аналоговым компьютером вы, несомненно, знакомы, хотя и не догадываетесь об этом Я имею в виду логарифмическую линейку, в которой числа представлены не напряжениями, а длинами отрезков.
— Но из того, что я успел узнать, — перебил собеседника мистер Томпкинс, — вроде следует, что нейрон может находиться либо в возбужденном, либо в невозбужденном состоянии. Никакого промежуточного состояния не существует, между тем, как напряжение на проводнике может принимать любые значения из некоторого диапазона. В человеческом мозге каждый импульс неотличим от другого. Если мы слышим более громкий звук или захотим сильнее напрячь мышцу, то напряжение в нерве не повысится, а увеличится число импульсов проходящих по нервному волокну за одну секунду. Именно поэтому я и считаю наш мозг цифровым устройством.
— Не обязательно, — возразил специалист по электронике. — Представьте себе, что у вас есть труба, по которой течет вода. Вы могли бы сказать, что расход воды — величина, изменяющаяся непрерывно. Но на самом деле вода состоит из отдельных молекул, и поэтому поток воды дискретен! Даже на грубом уровне поток песчинок в песочных часах может показаться непрерывным. Ощущение непрерывности у нас возникает из-за большого числа частиц.
Поэтому если в головном мозгу возбуждается очень большое число частиц (а именно так и происходит), то средняя плотность импульсов может казаться непрерывно изменяющейся величиной. Вполне возможно также, что в каких-то своих областях головной мозг действует как цифровой компьютер, а в каких-то других — как аналоговый компьютер. Но, в чем нет никаких сомнений, так это в том, что мозг представляет собой природное устройство для переработки сигналов.
— Полагаю, все согласятся, — продолжал невролог, — что наш мозг занимается обработкой сигналов, поступающих извне. Мозг упорядочивает эти сигналы и использует, когда решает, что необходимо делать организму. Наша большая проблема состоит в том, чтобы выяснить, как именно это делается. Проектируя и изучая компьютеры, мы можем кое-что понять и почувствовать на интуитивном уровне, но, разумеется, в конечном счете окончательное решение проблемы может быть получено только на основе изучения мозга. Недавно нам удалось узнать кое-что интересное, исследуя весьма необычный мозг — мозг осьминога.
