Кибернетика или управление и связь в животном и машине

Винер Норберт

Мы видели, что задача протезирования органов чувств — задача замены информации, нормально поступающей от потерянного органа чувств, информацией от уцелевших органов чувств — имеет важное значение и не является заведомо неразрешимой. Особенно обнадеживающим является то обстоятельство, что память и ассоциативные зоны, нормально возбуждаемые одним внешним чувством, не являются замками с единственным ключом, но могут хранить впечатления, поступающие и от других чувств. Ослепший человек, в отличие от слепорожденного, не только сохраняет зрительные воспоминания, предшествующие потере зрения, но способен даже запасать осязательные и слуховые впечатления в виде зрительных образов. Ощупывая свой путь при движении по комнате, он может представлять себе, как она должна выглядеть.

Следовательно, часть его нормального зрительного механизма продолжает ему служить. С другой стороны, он потерял не только свои глаза, он потерял также возможность пользоваться той частью зрительной области коры, которую можно рассматривать

как фиксированный блок, организующий зрительные впечатления. Его нужно снабдить не только искусственными зрительными рецепторами, но и искусственной зрительной корой, которая будет переводить световые впечатления, поступающие в его новые рецепторы, в форму, настолько близкую к нормальным выходным сигналам его зрительной коры, что предметы, обычно выглядящие одинаково, будут иметь теперь одинаковое звучание.

Отсюда ясно, что критерием возможности такой замены зрения слухом служит, по крайней мере частично, отношение между числом различимых зрительных образов и числом различимых слуховых образов на уровне [c.220] коры. Это — отношение количеств информации. Ввиду довольно сходной организации различных участков сенсорной коры оно не будет, вероятно, сильно отличаться от отношения площадей зрительной и слуховой областей коры, которое составляет 100:1. Если всю слуховую область коры использовать для зрения, то можно надеяться, что количество получаемой информации будет равно примерно одному проценту информации, поступающей через зрительные органы. С другой стороны, зрение обычно оценивается по относительному расстоянию, при котором получают определенную степень разрешения образов, и по такой оценке 10/100 зрения означает поток информации, равный примерно одному проценту нормального потока. Это очень плохое зрение, но, конечно, не слепота; люди с таким зрением могут не считать себя слепыми.

В другом направлении картина гораздо благоприятнее. Глаз может распознавать все звуковые оттенки, используя лишь один процент своих способностей, и сохранность зрения при этом будет составлять около 95/100, т. е. по существу оно будет совершенным. Итак, протезирование внешних чувств представляет собой весьма перспективную область работы. [c.221]

Глава VII. Кибернетика и психопатология

Начиная эту главу, я должен сделать оговорку. С одной стороны, я не психопатолог и не психиатр и имею мало опыта в этой области, где опыт — единственный верный руководитель. С другой стороны, наши знания о нормальной работе мозга и нервной системы и тем более наши знания об отклонениях от нормы далеко еще не достигли такого совершенства, чтобы можно было полагаться на ту или иную априорную теорию. Поэтому я заранее отказываюсь от утверждений, что какие-либо конкретные психопатологические явления, например болезненные состояния, описанные Крепелином и его последователями, вызываются дефектами определенного рода в организации мозга как вычислительной машины. Те, кто пожелает сделать подобные выводы из изложенного здесь, будут действовать на свой страх и риск.

Однако понимание того, что мозг и вычислительная машина имеют много общего, может привести к новым ценным методам в психопатологии и даже в психиатрии. Эти сопоставления начинаются уже с самого, быть может, простого вопроса: каким образом мозг избегает грубых ошибок и неверно направленных действий при неисправности отдельных своих компонентов? Подобные вопросы в случае вычислительной машины имеют большое практическое значение, потому что здесь цепочка операций, занимающих каждая лишь долю миллисекунды, может длиться часы и дни. Цепочка вычислительных операций вполне может содержать 10⁹ отдельных шагов. В этих условиях нельзя пренебрегать вероятностью того, что по меньшей мере одна операция будет идти неправильно, хотя надежность современной электронной аппаратуры далеко превзошла самые смелые ожидания. [c.222]

В обычных вычислениях, проводимых вручную или при помощи арифмометров, принято проверять каждый шаг, и когда обнаруживается ошибка, она локализируется обратным процессом, начинаемым с точки, где она замечена. Для того чтобы быстродействующей машине работать аналогичным образом, необходимо, чтобы проверка шла с такой же скоростью, как и само вычисление; в противном случае эффективная скорость машины снижается более медленным процессом проверки. К тому же, если заставить машину сохранять все промежуточные результаты вычислений, то ее сложность и размер возрастут недопустимо — вероятно, значительно больше, чем в два или три раза.

Гораздо лучший способ проверки, который обычно и применяется на практике, состоит в том, чтобы поручать проверку каждой операции одновременно двум или трем отдельным механизмам. В случае применения двух таких механизмов выдаваемые ими результаты автоматически сопоставляются между собой, и если есть расхождение, то все данные передаются долговременной памяти, машина останавливается, и оператор получает сигнал, что что-то не в порядке. Тогда оператор сравнивает результаты и, руководствуясь ими, находит неисправный элемент, например перегоревшую лампу, требующую замены. Если для каждого шага

применяются три отдельных механизма, то, поскольку вероятность неисправности каждого отдельного механизма очень мала, практически всегда будет согласие между двумя из трех механизмов, которые и дадут искомый результат. В этом случае сопоставляющее устройство выдает в качестве правильного результат большинства, так что машину можно не останавливать; но вместе с тем дается сигнал, указывающий, где и каким образом результат меньшинства отличается от результата большинства. Если это произойдет в самом начале расхождения, то местоположение ошибки может быть указано очень точно. В хорошо спроектированной машине элементы не закрепляются за определенными шагами последовательности операций, а на каждом шаге производится поиск, подобно тому, как на автоматических телефонных станциях, и находится первый свободный элемент данного вида, который и включается в последовательность операций. Тогда устранение и [c.223] замена неисправных элементов не вызывают большой задержки.

Позволительно предположить, что, по меньшей мере, два элемента этого процесса представлены также в нервной системе. Вряд ли можно думать, что передача важного сообщения поручается одному нейронному механизму. Подобно вычислительной машине, мозг, по всей вероятности, действует согласно одному из вариантов знаменитого принципа, изложенного Льюисом Кэрроллом в «Охоте на снарка» [168] : «Что три раза скажу, тому верь». Невероятно также, чтобы различные каналы, передающие информацию, проходили от одного своего конца до другого без всяких перекрестов. Гораздо вероятнее, что, когда сообщение достигает определенного уровня нервной системы, оно может оставить эту точку и направиться к следующей по одному или нескольким альтернативным членам так называемого «промежуточного комплекса» [169] . В некоторых частях нервной системы эта взаимозаменяемость может быть сильно ограничена или даже совершенно отсутствовать, и к ним, по-видимому, принадлежат такие высокоспециализированные участки коры головного мозга, как те, что служат внутренним продолжением органов чувств. Тем не менее принцип сохраняет силу и, вероятно, более всего в сравнительно неспециализированных областях коры, служащих для ассоциации и так называемых высших видов умственной деятельности.

168

«Охота на снарка» («The Hunting of the Snark») — поэма Льюиса Кэрролла, где фигурирует придуманное им фантастическое морское чудовище снарк. — Прим. ред.

169

Промежуточный комплекс (internuncial pool) — группа взаимодействующих промежуточных (вставочных) нейронов. — Прим. ред.

До сих пор мы разбирали ошибки в работе мозга, которые являются нормальными и которые можно считать патологическими лишь в самом широком смысле слова. Обратимся теперь к ошибкам, носящим более очевидный патологический характер. Психопатология принесла разочарование инстинктивному материализму врачей, принимавших ту точку зрения, что всякое расстройство должно сопровождаться материальными повреждениями соответствующей ткани. Правда, такие специфические повреждения мозга, как травмы, [c.224] опухоли, тромбозы, и т. п., могут сопровождаться психическими симптомами, и некоторые психические болезни, как парез, представляют собой последствия общего соматического заболевания и связаны с патологическим состоянием мозговой ткани; но не существует способа опознания мозга шизофреника, принадлежащего строго к одному из типов, описанных Крепелином, или мозга больного маниакально-депрессивным психозом, или мозга параноика. Такие расстройства называются функциональными. Различие между функциональными и органическими расстройствами, по-видимому, противоречит догмату современного материализма, что всякое нарушение функции имеет какую-то физиологическую или анатомическую основу в соответствующих тканях.

Это различие между функциональными и органическими расстройствами находит себе в значительной мере объяснение в теории вычислительных машин. Как мы уже видели, мозгу, по крайней мере мозгу взрослого, соответствует не голая физическая структура вычислительной машины, но сочетание этой структуры с инструкциями, заданными в начале цепи операций, и со всей дополнительной информацией, запасаемой и приобретаемой извне во время выполнения этой цепи. Указанная информация хранится в какой-то физической форме — в форме памяти, но часть — в форме циркулирующих записей памяти, физическая основа которых исчезает, когда машина выключается или мозг умирает, а часть — в форме долговременных следов, сохраняемых способом, о котором можно только строить догадки, но, вероятно, также с физической основой, исчезающей после смерти. Мы еще не умеем распознавать по трупу, каким был порог данного синапса при жизни; и если бы даже умели, то у нас нет никакой возможности проследить цепь нейронов и синапсов, связанных с данным синапсом, и определить, какое мысленное содержание было записано в этой цепи.