Динамика иерархических систем: эволюционное представление - Николис Дж.
Скачать (прямая ссылка):
механизмы распространения дальней пространственно-временной
когерентности:
410
Глава 6
между кортикальными нейронами - механизмы, которые до сих пор (за редкими
исключениями [6.30]) привлекали очень мало внимания. Мы упомянем лишь в
этой связи возможную роль кортикального межклеточного электролита.
По-видимому, межклеточная жидкость содержит большие по объему
гидратированные цепи сложных молекул, связанных с мембраной
(мукополисахаридов и мукопротеинов). Удаление кальция приводит к
гидратации этих молекул и сопровождается развертыванием их в рыхлую
гидратированную цепь. Восстановление кальция обращает этот процесс,
происходит дегидратация молекул и свертывание молекулярной цепи с
уменьшением объема примерно на пять порядков.
Существование слабых электромагнитных полей, по-видимому, сильно влияет
на движение ионов Са^2 в межклеточном электролите, а также на импеданс
жидкости. Тем самым перед нами открываются новые возможности понимания
способов установления и управления дальней когерентностью в головном
мозге и тем самым воздействия на образование аттракторов в коре, а именно
с помощью случайных внешних электромагнитных полей.
6.5.5. Двойственная роль перемежаемости в обработке информации
"Перемежаемость" моделирует способ действия сканирующего устройства в
головном мозге в отсутствие внешнего возбуждения. Б основе перемежаемости
лежит физическая неспособность системы достичь (в определенных интервалах
управляющих параметров) идеальной когерентности или устойчивой, полной
синхронизации по фазе (см. также приложение В) между диссипативным
нелинейным (релаксационным) осциллятором и гармонической вынуждающей
силой.
Когда предельный цикл в пространстве состояний [разность фаз ф (()-
мгновенная частота ф'(0] почти смыкается, в игру вступает конкурирующий
процесс, который вмешивается и разрушает цикл; на короткое время он
создает в пространстве состояний хаотическое движение - широкополосный
шум, после чего вновь возникает предельный цикл, и все повторяется. Через
некоторое время регулярный режим снова "взрывается", уступая место
"турбулентному хаосу", на смену которому приходит другой предельный цикл
и т. д. [6.9]. Моменты времени, когда происходит смена режимов,
распределены случайно.
Предположим, что при определенных значениях управляющих параметров
происходит идеальная синхронизация. В этом случае описанная выше
последовательность - поглощающая: сканирующее устройство достигает
состояния/модальности, из которого не может более выйти. Процесс
сканирования обры-
Стохастичность: хаос и странные аттракторы
41!
вается, и процессор оказывается запертым в одной сенсорной модальности,
или, иначе говоря, выдает стереотипно один и тот же символ. Через
некоторое время наступает привыкание, и обработка информации
прекращается, сводя пропускную способность канала к нулю. Кроме того,
пропускная способность такого "мозга" ухудшается также и тогда, когда
взаимодействие между отдельными модулями (из-за перекрытия, вызываемого
ошибками в функционировании сканирующего механизма) достигает
критического уровня (экспериментальное обоснование, см. в работе [6.31]).
Таким образом, механизм перемежаемости, т. е. срыва с предельного цикла
вблизи порога синхронизации, действует действительно, как "бог из
машины", и позволяет сканирующему элементу продолжать функционировать,
поскольку система получает возможность обрабатывать по одной структуре за
один раз, избегая динамического застопоривания на какой-то одной
модальности.
Но есть у перемежаемости и "слабая сторона", о которой мы до сих пор не
подозревали. Не исключено, что именно эта слабая сторона имеет более
фундаментальное значение, чем те "сильные стороны", на которых было
сосредоточено наше внимание. Речь идет о так называемой проблеме
сжимаемости, а именно о нахождении "минимальной программы", минимального
числа битов или степеней свободы, которые позволяют однозначно
восстановить данную последовательность символов или структуру.
Безграничная сжимаемость теоретически означает уменьшение числа степеней
свободы структуры с iV > 1 до 1. Предположим, что носителем данной
модальности являются N взаимодействующих нелинейных осцилляторов. Мы
можем сократить описание и рассматривать взаимодействующие фазы этих
осцилляторов как степени свободы. Идеальная сжимаемость (полная
когерентность) означала бы установление между этими фазами ограничивающих
рекуррентных отношений типа
|Фк-Фл|<фхХ <2л (К, А е 1 АО, (6.5.14)
где все ограничительные пределы Ф*х->-0. Однако из-за явления
перемежаемости равенства Ф*х = 0 могут выполняться не для всех пар к, X,
поэтому мы заключаем, что реально предел сжимаемости устанавливается
динамикой перемежаемости. Вопрос о том, будет ли такой предел
универсальной постоянной, требует дополнительного математического
анализа, равно как и вопрос о том, можно ли говорить о соотношении
неопределенности для пропускной способности канала процессора и степени
