Человеческий мозг и компьютер

Сравнение человеческого мозга с электронным компьютером несостоятельно по двум обстоятельствам. Во-первых, мозг по сравнению с детерминированной памятью компьютера не является закрытой системой. Мозг человека, как и его организм в целом, представляет собой открытую систему, сформированную собственной историей и находящуюся в непрерывном взаимодействии с природной и общественной окружающей средой, которая изменяет ее, но и сама система при этом подвергается изменению. Такая открытость приводит к неопределенности в работе мозга и поведении его «владельца». Мозг обладает способностью изменять свою структуру, физические, химические и физиологические процессы, свою реакцию в результате приобретения опыта и случайных обстоятельств в процессе развития. Недетерминированность на уровне нейронов и синапсов человеческого мозга по сравнению с компьютером показывает, что понимание работы мозга и разума лежит не в анализе работы отдельных его элементов, реакции которых непредсказуемы по своей природе, а в восприятии их на уровне целого. Сознание, разум, память возникают как свойства мозга в целом, а не как свойства отдельных его компонентов.

Не касаясь здесь специально проблем сознания человека, отметим все же, что организационным принципом сознания является язык. Изменение слов - это изменение понятий, а изменение понятий - это изменение поведения. Вербальное оформление понятий является первым шагом осознания ощущений и «мыслей» из бессознательного и подсознательного (по К. Юнгу). И, может, поэтому, по Библии, «в начале было Слово...» - как первичное осознание человека человеком? В сознании человека появился образ того, что он видит, и, чтобы осознать это, он ввел (произнес) «Слово» как способ передачи своих ощущений другим людям, способ вербального общения и освоения представлений и понятий природы. Заметим, что в условиях России, ее замкнутости, самодостаточности и информационной недостаточности русский человек очень чуток к слову как носителю информации. Следующим шагом осознания и передачи этого осознания другому было написание слова. Заметим, однако, что до сих пор отсутствует полная идентичность сказанного и написанного. В целом же сознание отражает законы и, как сказал М. Планк, «человек мыслит законами природы».

Во-вторых, мы уже знаем, что в процессе жизни каждая клетка многократно заменяется, одни гибнут, рождаются новые, рвутся старые связи между ними и устанавливаются новые, причем это происходит миллионы раз. И при этом всеобъемлющем самоорганизующемся процессе, который и составляет существо биологической жизни, память сохраняется. Разве можно представить компьютерную память при постоянной смене человеком деталей компьютера? Человеческая же память, связанная со структурами его мозга и происходящими в нем процессами, сохраняется так же, как сохраняются формы тела, несмотря на непрерывный круговорот его молекулярных компонентов.

Синергетические представления о сложных механизмах процессов мышления подтверждают расширение числа подходов к решению жизненных проблем человека, которые «перебираются» в мозгу перед их принятием. Как сказал российской писатель В.В. Конецкий, «настоящий командир, беря на себя всю ответственность, не принимает окончательного решения до самого последнего момента».

В заключение приведем еще один пример отличия компьютерной памяти от человеческой. Компьютер помнит информацию в виде дискретной цифровой последовательности. Человек же запоминает информацию по смыслу, причем смысл подразумевает динамическое взаимодействие между мозгом человека и информацией. Это процесс, несводимый к количеству информации. Получается, что мозг человека работает не с информацией в компьютерном понимании этого слова, а со смыслом или значением, а значение - это исторически формируемое понятие, оно находит выражение в процессе взаимодействия человека с природной и социальной средой. Компьютер же просто (и быстро) перебирает всевозможные логические варианты, но не понимает и не оценивает их по смыслу. Иначе не было бы, например, таких «перлов» машинного перевода библейского изречения «The spirit is sound but the is weak» (плоть немощна, но дух бодр), как «водка крепкая, но мясо размокло»!

Прежде чем сравнивать мышление человека с искусственным ин­теллектом, необходимо сначала остановиться на некоторых общих чертах организации мозга и компьютера.

1. Обработка информации. Легко можно провести параллель между обработкой информации компьютером и человеческим мозгом. Дея­тельность компьютера, как и мозга, включает четыре этапа -кодиро­вание, хранение, обработку информации и выдачу результата.

Первый этап в случае компьютера -это ввод информации с клавиату­ры или с дискеты, на которой записана программа. Новейшие техни­ческие разработки позволяют осуществлять голосовой ввод или ввод с помощью светочувствительных элементов.

Второй этап, столь же важный для компьютера, как и для мозга, - это память. От ее емкости, которая может варьировать от нескольких тысяч до нескольких миллионов единиц 1 , зависит мощность компьютера. У компьютера имеются два вида памяти. В постоянной памяти запи­саны все программы, определяющие работу компьютера (язык, инструк­ции, конфигурации алфавитно-цифровых знаков и т.д.). Эту память можно сравнить с врожденным багажом животных того или иного вида -будь то звуки, которые они способны издавать, или механизмы функционирования интеллекта. Что касается оперативной памяти, то в ней, как

" Основная единица памяти в теории информации - это бит. Бит соответст­вует одному двоичному выбору, т. е. отражает тот факт, что некоторый элемент может находиться в одном из двух состояний - 1 или 0; например, определенный электронный контур в компьютере может быть открыт или закрыт, т. е. пропус­кать (1) или не пропускать (0) ток. Существует более крупная единица-байт, равная 8 бит. Емкость памяти карманных микрокалькуляторов составляет 1000 байт (1 килобайт, или Кбайт) или 2000 байт (2 Кбайт). Память очень мощных машин может достигать тысяч килобайт. Персональные компьютеры обычно обладают памятью в 128 или 256 Кбайт.

необходим_____________Глава 9 ____________________

совокупное и у человека, могут записываться или стираться данные. Именно данные для выполнения программы. симости о", важнейший блок-это процессор. Он представляет собой в компью-сть контуров и служит «корой головного мозга» компьютера.

Наконец осуществляет операции, указанные в программе, выдачу инструкций и данных, хранящихся в памяти или вводимых на экран, пpоцессep.

Из всегзодиться в речевой форме. Кроме того, устройство вывода мозга и к<ь связано с какой-то аппаратурой или роботами, исполняю-турна. Мосазы компьютера.

и машины о этого видно, что аналогия между основными структурами два примермпьютера совершенно очевидна, хотя и несколько карика-

2. Кибе"жно провести аналогии и на уровне деятельности мозга пьютер, ка. Чтобы проиллюстрировать эти аналогии, мы рассмотрим связи. Cai^a-из области кибернетики и решения проблем. жизни.Имрнетика. Речь здесь пойдет о саморегуляции, которую ком-окруж-.ющк и мозг, осуществляет с помощью отрицательной обратной изменяем 1Юрегуляция - это неотъемлемая часть нашей повседневной закона зф^енно благодаря той информации, которую мы получаем от

Возьметей среды, мы либо продолжаем, либо прекращаем, либо с помощы^аши действия. Собственно говоря, именно в этом сущность деляющий,>екта и принципа подкрепления. осуществлю простейший пример. Представим себе, что человек бреется тельность f3 электрической бритвы. В этом случае ввод данных, опре-тера. следует ли продолжать или прекращать эту операцию, будет

В языкепъся путем ощупывания кожи рукой. Таким образом, дея-товых ком^озга и руки можно сравнить с функционированием компью-струкции н

такую инс" Бейсик-самом простом языке, который используется в бы-причем тр1"пьютерах, - саморегуляция осуществляется с помощью ин-

1) пров»а английском языке „IF...THEN..." (если... то...). Используя

2) пров(фукцию, мы можем написать программу из пяти строк",

3) IF кс1 первые строки образуют цикл:

4) IF ксЭДение бритвой по коже;

5) прекрдение рукой по коже;

>жа не гладка, THEN 1;

.|жа гладка, THEN S ;

1 ^а ращение бритья.

инструкции i

женное в тре

чески прекрати, деде инструкция 4 излишняя, так как переход к очередной фоизойдет автоматически, если не будет выполнено условие, зало-тьей строке. В случае если кожа станет гладкой, бритье автомати-тится.

Адаптация и творчество 474

Сходные закономерности действуют и во многих других областях повседневной жизни. Подобные программы используются домохозяй­кой при мытье посуды, гитаристом при настройке гитары, лектором (или конферансье), следящим за вниманием аудитории, и т. п. Такие же программы действуют и при формулировании гипотез, позволяющих воспринять или распознать предмет либо животное. Нетрудно пред­ставить себе программы из инструкций „IF... THEN...", с помощью которой мозг ребенка будет отличать кошку от собаки или даже от львенка.

Разумеется, существует множество других инструкций, позволяющих формировать циклы или даже вкладывать их один в другой. Однако подробный разбор таких инструкций не входит в наши задачи.

3. Решение проблем. Из главы 8 мы уже знаем, что для решения проблем необходимо объединение и обработка информации, содержа­щейся в памяти и поступающей из внешней среды. Для этого можно использовать разные процедуры, различающиеся по тому, в какой степени используется память и в какой -манипулирование самой ин­формацией (Norman, Lindsay, 1980).

Типы процедур. Возьмем простой пример: предположим, что нам необходимо умножить 12 на 12. Для этого можно использовать по меньшей мере три типа процедур.

Первая из них -это метод последовательных преобразований. При этом наш расчет может быть осуществлен с помощью 11 сложений:

12 + 12 = 24; 24 + 12 = 36; 36 + 12 = 48 и т. д.

Такая процедура требует очень малого участия памяти, но большого манипулирования информацией.

Второй тип процедур основан на использовании таблиц. При этом в памяти необходимо хранить как можно больше столбцов из таблицы умножения, и тогда ответ, взятый из столбца с множителем 12, авто­матически появится в голове или на экране. В отличие от первого способа здесь требуется очень небольшая обработка информации, но весьма обширная память.

Третья разновидность процедур -это своего рода компромисс между первыми двумя типами. Она основана на применении правил и требует среднего объема памяти и манипулирования информацией. В нашем примере для этого достаточно знать таблицу умножения для первых 10 чисел, а затем произвести несколько операций. Схема расчета будет такой:

(10-10) + (2-10) + (10-2) + (2-2) = 144.

Типы процедур, используемых для решения проблем, зависят от имеющегося опыта, от необходимого числа повторений одной и той же операции и от емкости памяти.

Для того чтобы узнать, какое вино подходит к тому или иному блюду, мы можем последовательно перепробовать различные вина, использовать таблицу, в которой к каждому блюду рекомендуется

474 Глава 9

какое-то вино, или же использовать общие правила соответствия вин различным типам мясных блюд. Инженер, проектирующий мост, и астроном, отыскивающий на небе звезду, будут таким же образом выбирать нужный тип процедуры.

Можно провести еще одну параллель между работой человеческого мозга и компьютера при решении проблем. Речь идет о применении тех стратегий, которые мы рассмотрели в главе 8.

Поскольку компьютер может работать только по программе, рас­сматривать здесь случайный перебор бессмысленно. В случае если речь идет об игре, в которой такая стратегия не используется, было бы неэкономно «заставлять» компьютер искать решение задачи с помощью этой стратегии.

Остальные две стратегии используются как человеком, так и компью­тером.

Рациональный перебор соответствует эвристическому методу, при котором процессор занимается поисками частичных решений, чтобы максимально повысить вероятность нахождения приемлемого решения, сведя к минимуму время и усилия на его поиск.

Систематический перебор соответствует алгоритмическому методу; в этом случае систематически просматриваются все возможные (при имеющемся наборе данных) решения с целью найти то из них, которое, наиболее эффективно. Однако компьютер, так же как и человек, не использует эту последнюю стратегию для решения сложных задач. Например, при игре в шахматы алгоритмический метод потребовал бы того, чтобы компьютер для полной уверенности в выигрыше каждый раз просматривал 10 120 возможностей. В подобных случаях выгоднее ис­пользовать эвристический метод, позволяющий с помощью ряда подпрограмм ограничивать поиски решений конкретными «узкими» зада­чами, такими как захват центра шахматной доски или атака на короля противника.

1967 годах ученый-нейрофизиолог Джон Лилли написал книгу «Программирование и метапрограммирование человеческого биокомпьютера», в которой он совместил свои исследования нейрофизиологии коры головного мозга с идеями проектирования компьютеров . Программа - это по определению д-ра Лилли - это набор внутренне совместимых инструкций по обработке сигналов, формированию информации, запоминанию тех и других, подготовке сообщений; требует...

https://www.сайт/psychology/14016

... (Giulio Tononi), который занимается проектом по созданию «когнитивного компьютера », задача создания компьютера , настолько же «мощного» и гибкого, как сравнительно небольшой мозг млекопитающих, намного более трудная задача, чем может показаться. ... проектирования суперкомпьютеров возьмут на себя «железо» будущего «когнитивного компьютера ». Задача перед ними стоит действительно непростая: компьютер должен уметь, как и мозг , работать с множеством параллельных и постоянно изменяющихся потоков данных, ...

https://www.сайт/journal/116182

Которым предопределено умереть в раннем возрасте, до десяти лет, центр-мозг не строится. У прочих детей он воссоздаётся до пяти лет, и в пять лет происходит подключение его к компьютеру Определителя, который ведёт его по жизни. Он настраивает его на... Определитель человека. После того как центр-мозг полностью сформируется, Определитель включает его в работу, подключая к своему компьютеру . И дальше уже ведётся контроль за ребёнком через компьютер , который фиксирует физическое состояние, мысли и...

https://www.сайт/religion/110351

... называли это явление "баг в биологии". "Когда речь идет о компьютерных чипах, различия в структуре нарушают функциональность системы. Производители тратят много времени и денег на создание идеально одинаковых чипов, - рассказывает профессор Натан Урбан (Nathan N. Urban). - Наш мозг считается одним из самых сложных компьютеров ... , и мы были заинтригованы идеей, что мозг использует "беспорядок", чтобы сложные...

https://www.сайт/journal/129312

Память. Но многое по-прежнему остается неизвестным. По какому пути идет современная наука, изучающая наш главный «компьютер », - нейрофизиология? …И никаких «семи печатей» - Сегодня уже нельзя рассуждать о нейрофизиологии отдельно, - ... в ближайшем будущем - развитие сверхвозможностей, создание биороботов? Вон английский профессор Уорвик собирается с помощью имплантанта объединить мозг человека и компьютер . - О чем бы вы ни спросили, на все будет положительный ответ. Сейчас говорить о перспективах, ...

https://www.сайт/journal/11250

Состоянием мозга . При травмах и заболеваниях часто происходит распад определенных языковых алгоритмов, которые в мозгу существуют. Например, человек может забыть все глаголы и помнить только существительные и прилагательные - такое явление называется телеграфным стилем... , странных ассоциаций. При этом в речи чаще всего нет смысла. Иными словами, мозг шизофреника - это вхолостую работающий компьютер , безошибочно воспроизводящий алгоритмы построения фраз. Он сам себя съедает. А вот при маниакальном...

https://www.сайт/journal/15528

... «железе» (hardwiring – по аналогии с термином “hardware” – аппаратное обеспечение компьютера ). То есть использовалась типичная метафора, что мозг – своеобразное компьютерное «железо», с жестко определенными схемами работы, путями прохождения нервных... что мозг – это орган со специализированными элементами не могла полностью объяснить то, с чем столкнулись ученые. Они стали называть это фундаментальное свойство мозга нейропластичностью. Нейро – от «нейрон», нервная клетка, из которых состоят мозг и...

https://www.сайт/journal/111070

Измерил обмен веществ 14 испытуемых после различных видов деятельности - отдыха, чтения и пересказа текста, работы за компьютером . Оказалось, что за 1,5 часа заучивания текста организм студентов истратил на 200 ккал больше, чем за 90 ... получивший сигнал от мозга о недостатке ресурсов, склонен "перестраховаться", заставляя нас после умственного напряжения инстинктивно переедать". В связи с этим диетологи заключили, что хотя интеллектуальная деятельность, особенно за компьютером , и заставляет...