Кибернетика и общество (сборник)
Шрифт:
Аналогичный пример поведения можно обнаружить и в машинах. Недавнее нововведение в технологиях телефонной связи позволяет провести интересную механическую аналогию со способностью человека приспосабливаться к окружающим условиям. Во всей телефонии автоматическое переключение уже почти восторжествовало над ручным, и может показаться, что нынешние формы автоматического переключения представляют собой почти совершенный процесс. Тем не менее чуть более пристальный взгляд обнаруживает, что современный процесс является чрезвычайно расточительным для оборудования. Число людей, с которыми я фактически хочу разговаривать по телефону, невелико; оно остается в значительной степени тем же самым ограниченным числом – день за днем и неделя за неделей. Я пользуюсь телефонным оборудованием преимущественно для контактов с членами этой группы. Современная техника переключения вызовов как таковая предусматривает, что процесс вызова абонентов, которым мы звоним четыре или пять раз в день, никак не отличается от процесса вызова тех абонентов,
31
«Шедевр дьякона, или Одноконная коляска. Логичная история» (1858).
Это означает, что с точки зрения наибольшей экономии в обслуживании нежелательно, чтобы процессы моего соединения с мистером А, которому я звоню трижды в день, и мистером Б, который остается для меня всего-навсего записью в телефонной книжке, являлись бы фактами одного порядка. Если бы мне выделили способ несколько более прямого контакта с мистером А, тогда время, потраченное на ожидание звонка мистеру Б (вдвое дольше, чем А), удалось бы компенсировать сполна. Следовательно, если возможно без чрезмерных затрат сконструировать аппарат, который записывал бы мои предыдущие звонки и сообщал мне о степени загрузки линии в зависимости от частоты предыдущего использования телефона, я получил бы лучшее обслуживание – или менее дорогостоящее (или то и другое). Голландская компания «Филлипс лэмп» сумела это сделать. Качество ее услуг повысилось за счет обратной связи по так называемому высшему логическому типу Рассела. Такая система обладает большим разнообразием, более адаптивна и работает более эффективно, чем обычное оборудование, с энтропийной склонностью более вероятного преодолевать менее вероятное.
Повторяю, обратная связь есть метод управления системой через внедрение в нее результатов предшествующей деятельности. Если эти результаты используются всего лишь как цифровые параметры регулирования системы, налицо простая обратная связь, которую контролируют инженеры. Но если информация, поступающая по итогам деятельности машины, способна изменять общий метод и форму ее деятельности, перед нами процесс, который мы вправе называть обучением.
Другой пример процесса обучения возьмем из области конструирования устройств, определяющих упреждение цели. В начале Второй мировой войны сравнительная неэффективность огня зенитной артиллерии поставила вопрос о насущной необходимости внедрения устройств, которые следили бы за положением самолета в воздухе, определяли расстояние до него, вычисляли продолжительность времени, которое понадобится снаряду на достижение цели, и прогнозировали, где самолет окажется к истечению этого срока. Если бы самолет мог предпринимать сугубо произвольные маневры уклонения, никакая степень мастерства не позволила бы нам воспроизвести пока еще не известное движение самолета в течение промежутка времени между выстрелом и моментом, когда снаряд приблизительно должен достигнуть цели. Впрочем, при многих обстоятельствах летчик либо не предпринимает, либо не может предпринять произвольных действий уклонения. Его сдерживает тот факт, что, выполни он резкий поворот, центробежная сила может лишить его сознания, а также тот факт, что механизм управления самолетом и набор полученных инструкций практически навязывают летчику некоторые постоянные навыки управления, что проявляются в том числе в маневрах уклонения. Эти закономерности не абсолютны, они суть, скорее, статистические предпочтения, проявляющиеся регулярно. Они могут различаться от летчика к летчику и наверняка различаются для разных типов самолетов. Вспомним, что при отслеживании столь быстро движущейся цели, как самолет, у наводчика попросту нет времени прибегать к помощи приборов и определять, где будет находиться самолет. Наводка должна быть встроена в систему управления зенитным орудием. Она должна включать статистику наших прошлых опытов взаимодействия с самолетами данного типа в разнообразных полетных условиях. Современная система ведения зенитного огня предусматривает применение устройства, которое либо использует фиксированный набор данных такого рода, либо
Впрочем, имеется другая проблема управления огнем, которую можно попытаться разрешить механически. Задача составления полетной статистики самолета на основе фактического наблюдения за ним и последующего преобразования данных наблюдения в правила наведения является конкретной математической задачей. В сравнении с фактическим отслеживанием самолета в соответствии с заданными правилами это относительно медленная операция, которая подразумевает внимательный анализ предшествовавших полетов этого самолета. Но все же вполне возможно механизировать не только кратковременное, но и продолжительное действие. Следовательно, можно сконструировать зенитное орудие, которое само накапливает статистику перемещений самолета-мишени, затем передает их системе управления огнем и, наконец, адаптирует эту систему управления как быстрый способ изменения положения ствола по отношению к зафиксированному местоположению и курсу самолета.
Насколько мне известно, такого устройства еще не существует, однако такая задача вполне укладывается в рамки исследования, которое мы ведем, и ее решение может быть использовано для решения других прогностических задач. Регулировка общей схемы наводки и выстрела в соответствии с особой системой движения летящей цели представляет собой, по существу, акт обучения. Это изменение тейпинга вычислительного механизма орудия, причем изменяются не столько цифровые параметры, сколько процесс их обработки. Перед нами фактически весьма общая схема обратной связи, воздействующая на сам метод поведения устройства.
Усовершенствованный процесс обучения, который мы рассматриваем, по-прежнему ограничен механическими условиями используемой системы и очевидно не соответствует обычному процессу обучения человека. Но на основании этого процесса мы можем вывести совершенно различные способы механизации обучения разной степени сложности. В этом нам помогут соответственно локковская теория ассоциаций и павловская теория условных рефлексов. Впрочем, прежде чем обратиться к их рассмотрению, я хотел бы сделать несколько замечаний общего свойства, заблаговременно отвечая на неизбежную критику моих положений.
Разрешите напомнить те основы, на которых возможно развивать теорию обучения. В значительной степени работа нейрофизиолога Павлова сводилась к изучению способов передачи импульсов нервными волокнами, или нейронами; данный процесс описывается как явление разряда «все или ничего». То есть если стимул достигает той точки, или порога, с которого он вообще способен распространяться по нервному волокну и не угаснуть на относительно короткой дистанции, воздействие этого стимула на сравнительно отдаленную точку нервного волокна будет во многом независимым от его первоначальной силы.
Упомянутые нервные импульсы распространяются от нейрона к нейрону через точки контакта между ними, называемые синапсами, где одно «входящее» волокно может контактировать со многими «выходящими» волокнами, а одно «выходящее» волокно – со многими «входящими». В этих синапсах импульса, посылаемого одним входящим нервным волокном, часто недостаточно для получения эффективного исходящего импульса. Вообще, если импульсы, поступающие на конкретное «выходящее» волокно от входящих синапсических сочленений, немногочисленны, то «выходящее» волокно может не отреагировать. Под словом «немногочисленны» я не обязательно имею в виду то, что все входящие нейроны действуют одинаково – или даже то, что применительно к любому набору входящих активных синапсических сочленений можно раз и навсегда решить, будут ли возбуждаться «выходящие» волокна. Также я отнюдь не намерен игнорировать то обстоятельство, что некоторые «входящие» волокна не стремятся создать стимул для связанных с ними «выходящих» волокон, а вместо этого препятствуют указанным волокнам принимать новые стимулы.
Так или иначе, задачу прохождения импульсов по волокнам можно описать довольно простым способом как явление «все или ничего», а вот передача импульса через слой синапсических сочленений обусловливается сложной моделью реагирования, когда ряд комбинаций входящих нейронов, возбуждающихся на протяжении конкретного отрезка времени, побуждают пересылать сообщение дальше, зато ряд других комбинаций этого не делают. Такие комбинации не являются жестко зафиксированными, вдобавок они зависят не только исключительно от прошлых сообщений, поступивших в синапсический слой. Известно, что они изменяются под влиянием температуры и могут изменяться под влиянием многих других факторов.
Изложенное представление о нервной системе соответствует теории машин, которые состоят из последовательности переключающих устройств, где включение последующего переключателя зависит от определенных комбинаций более ранних переключателей в цепи, включаемых одновременно с ним. Эта машина, действующая по принципу «все или ничего», называется цифровой машиной. Она обладает немалыми преимуществами в решении разнообразных задач управления и коммуникации. Например, строгость выбора между «да» и «нет» позволяет ей накапливать информацию таким образом, чтобы у нас появилась возможность выявлять малые различия в очень больших числах.