Психические процессы с точки зрения кибернетической науки

Психика играет исключительно важную роль в обеспечении существования человека как биологического объекта. Ее особое положение среди других систем организма вызвано тем, что психика обеспечивает возможность целенаправлен­ного поведения и регуляцию эмоционального состояния человека. Именно нали­чие у психики данной функции — функции управления и регуляции — позволяет провести определенные параллели между психическими явлениями и общими кибернетическими законами и закономерностями.

Кибернетика — это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых объектах и обществе. Пик развития ки­бернетики приходится на середину XX века, что было связано с бурным развити­ем науки и техники. С точки зрения кибернетики, любой самореализующийся объект, т. е. объект, обладающий определенной программой действий, должен со­стоять, как минимум, из двух систем. Во-первых, он должен обладать системой, которая была бы в состоянии осуществлять реализацию данной программы. Во-вто­рых, должны существовать системы, которые непосредственно выполняли бы за­ложенные в программе действия. Таким образом, речь идет об управляющих сис­темах и системах (объектах) управления. Объект управления имеет целевое на­416

значение, которое состоит в выполнении определенных действий, а в ряде случаев он может изменяться сам. Управляющая система имеет целевым назначением управление объектом. Процесс управления осуществляется как обмен информа­цией между управляющей системой и объектом управления. Причем обмен ин­формацией между управляющей системой и объектом управления осуществляет­ся по двум каналами. По каналам прямой связи поступает информация от управ­ляющей системы к объекту управления. В этой информации содержатся указания и команды для объекта управления, в соответствие с которыми происходит осу­ществление того или иного движения, операции и т. д. По каналам обратной связи поступает информация от объекта в управляющую систему о результатах выпол­нения той или иной команды.

Наиболее простым примером такого самореализующегося объекта являются станки с программным управлением, которые обладают определенной програм­мой, или системой управления, и механизмами, которые эту программу выполня­ют. Более сложным кибернетическим объектом является робот, самостоятельно выполняющий программу в условиях какого-либо поля (физического, информа­ционного, природного и т. п.). В условиях поля он должен не только выполнять заложенные в программе действия, но и вносить соответствующие изменения в ха­рактер выполняемых действий в зависимости от внешних условий. Подобный объект можно было бы рассматривать как самоактуализирующийся, поскольку он стремится наиболее полно выполнить программу в постоянно изменяющихся" условиях внешней среды (рис. 17.1).

Живой организм — это еще более сложный объект. Под воздействием внешних условий происходят изменения не только в характере совершаемых им действий, но и в самом организме. Следовательно, живой организм не только самоактуали­зирующийся, но и саморегулируемый объект. Человек, вероятно, один из самых сложных объектов реального мира, известных науке в настоящее время. Он не только самоактуализирующийся и саморегулируемый, но и саморазвивающийся объект. Его свойство как саморазвивающегося объекта состоит в том, что он в со­стоянии самостоятельно создавать и изменять программу своих действий.

У человека как живого объекта процесс управления реализуется через психи­ческую деятельность. Поэтому психика рассматривается как управляющая систе­ма человеческого организма. Такое понимание роли психики было вызвано не только развитием техники, но и всем ходом развития наук, изучающих человека. Особенно важен был период, когда утвер­дилось мнение о том, что человек суще­ствует в объективном мире и не может быть от него изолирован. Человек вынужден постоянно приспосабливаться к окружаю­щему миру. Этот процесс приспособления впоследствии стал называться адаптаци­ей. Рассмотрению проблемы адаптации с позиции медико-биологических наук и психологии посвящена отдельная глава. В данной главе наша задача заключается в раскрытии той роли, которую играют

Рис. 17.1. Схема системы управления. УС — управляющая система; ОУ — объект управления

Сможет ли «искусственный интеллект» заменить мозг человека!

Развитие кибернетической науки по-новому заставило человека посмотреть на самого себя. Особенно много вопросов возникло, когда по­явились первые компьютеры. С их появлением люди стали задумываться о возможности созда­ния «искусственного разума», или «искусствен­ного интеллекта». С тех пор прошло достаточ­но много времени, а количество вопросов не только не уменьшилось, но и многократно уве­личилось. Человек стал не только задавать во­просы, но и сравнивать себя с компьютером. Вопрос о том, кто умнее — человек, создав­ший компьютер, или его собственное созда­ние — компьютер, — становится одним из са­мых интересных. Вот как на этот вопрос отве­чают Том Харрингтон и Дениза Квон «Подобно Нарциссу, восхищавшемуся сво­ей собственной красотой, человек с тоской гля­дит в нечто вроде интеллектуального увеличи­тельного стекла и отходит со словами "Да, ты действительно самый разумный из них всех!" Наш мозг в 10 биллионов раз менее эффекти­вен энергетически, чем теоретически он мог бы быть, и его клетки реагируют в тысячи раз мед­леннее, чем ячейки цифрового компьютера, и тем не менее он продолжает находиться под нарциссическим впечатлением от своей соб­ственной работы, обычно относя все недостатки на счет своей огромной сложности. В 1968 году мозг Джона Кемени, заметив, что между ним самим и машиной нет существенной разницы, сделал утверждение, показавшееся в то время здравым. Даже на базе транзисторов... конст­руктивные трудности едва ли позволят сделать машину более чем из миллиона частей. Так что

мы можем свободно сказать, что человеческий мозг надолго останется примерно в 10000 раз: более сложным, чем самые сложные машины». С тех пор компьютеры развились невероят­но. Но мозг по генетическим причинам застрял на обочине интеллектуальной дороги, поскольку он мутирует медленно. К счастью, наши ког­нитивные способности не застряли вместе с ним. Каждый день мы встраиваем в компьютеры но­вые мутации и, навязывая им наше собственное направление естественного отбора, развиваем «мыслительную» силу человека. Как может компьютер практически конку­рировать с нами? Лучше сначала спросить, а смог бы компьютер хранить и обрабатывать то коли­чество информации, какое мы сами восприни­маем. Насколько это много? Информацию, вос­принимаемую нами за одно мгновение текущей зрительной сцены, можно оценить, исходя из интенсивности, с которой этот мир стимулиру­ет каждую из ваших 250000000 палочек и кол­бочек. При наличии 100 возможных уровней интенсивности стимуляции каждой из них мы по­лучим достаточно верное повторение воспри­нимаемого мира, так что для каждой колбочки или палочки нам пришлось бы записать по две цифры. Это составило бы 2 х 250000000 еди­ниц информации — т. е. средняя ванная комна­та, заполненная перфокартами. Обновляя стимульную зрительную сцену 100 раз в секунду на протяжении ста лет жизни, мы бы оказались затопленными в таком количестве зрительной информации, какого хватило бы, чтобы заполнить перфокартами куб с ребром в 34 километра. Компью-

 

психические познавательные процессы как структурные элементы системы управ­ления в обеспечении адаптации человека с точки зрения кибернетики.

Существенный прорыв в развитии научного представления о человеке произошел тогда, когда пришло понимание того, что живой организм обладает таким свойством, как саморегуляция. Этим, вероятно, мы в первую очередь обязаны К. Бернару и У. Кэннону, которые стали говорить о саморегуляции организма как важнейшем условии поддержания постоянства параметров внутренней среды, а следовательно, как об одном из основных условий жизни биологических объек­тов. Дальнейшая разработка данной проблемы привела к тому, что было доказано наличие, взаимосвязи между психическими и физиологическими явлениями.

Дело в том, что до середины XIX века головной мозг как носитель психическо­го противопоставлялся всем остальным системам организма, в том числе и спин­ному мозгу, который в то время рассматривался в качестве источника многих фи-

терная память такого объема оказалась бы безнадежной, как это случилось в 1968 году, но тусклый свет надежды идет к нам из 1926 года, когда Эмануэль Голдберг смог записать на микрофильме буквы ве­личиной в один микрон; такая плотность озна­чает, что на большой почтовой марке можно расположить 50 Библий. При такой записи ин­формации наш столетний опыт зрительного вос­приятия уместился бы в кубе из марок с ребром в 20 метров. Объемные голограммы имеют более лег­кий доступ и гораздо большую плотность. Но если бы мы могли хранить информацию так, как это делает природа, ваш зрительный опыт за 100 лет смог бы уместиться в кубике с ребром в 1мм — с булавочную головку. Генетическая информация, необходимая для воссоздания лю­бого человека... хранимая в виде 4-битового РНК-кода, уместилась бы в слое над одним ног­тем. В таком случае хранение информации, превышающей по объему все, что когда-либо мог собрать мозг, кажется легким, но как быть с обработкой,воспроизведением и передачей? Такие компоненты, как макромолекулярные транзисторы и оптические компьютеры на трансфазерах и технология производства опти­ки с сопряжением фазы скоро превзойдут все, что имеется сегодня. Компьютеры будут более плотными, и в них, возможно, не будет прово­дов, а только световые лучи, которые могут проходить друг сквозь друга. И они будут спо­собны обрабатывать целые поля оптической информации и мгновенно формировать с ней ассоциации, избегая в некотором смысле необ­ходимости в интерактивных соединителях, име-

ющихся в мозге. Такие компьютеры легко превзойдут мозг. Как насчет передачи информа­ции? Новые оптические зеркала с сопряжением фазы позволят нам посылать трехмерные наби­тые информацией голограммы по отдельным стеклянным волокнам, физики говорят, что по одному стеклянному волокну теоретиче­ски возможно транслировать продолжитель­ный зрительный входной сигнал от примерно 10000 абонентов. Видимо, в неполноценности мозга нет сомнений. Даже по сравнению с су­ществующими машинами он по многим пара­метрам выглядит, как игрушка. Нам только нуж­но побольше людей (и компьютеров), чтобы писать гибкие и тщательно разработанные про­граммы, или сделать специальные компьютеры, которые сами были бы своей программой. По­этому спросим, а хорошо ли умеет мозг ду­мать? Если мы нарисуем длинную ось, отмеря­ющую сложность мышления, то похоже, что мы все-таки сможем поместить себя на ней хоть на бит повыше абака. Может ли абак мыслить? Наверно, нам лучше думать, что да.» Так думают Том Харрингтон и Дениза Квон, а как думаете вы? Когда вы будете определять свою точку зрения по данному вопросу, поду­майте еще и о том, какая машина, какой самый современный компьютер способен самостоя­тельно (без программы, написанной челове­ком) принимать решения и обладает собствен­ными чувствами. Вероятно, интеллект и способ­ность хранить и обрабатывать информацию — понятия не тождественные. По; Солсо Р. Л. Когнитивная психология / Пер. с англ. под ред. В. П. Зинченко. — М: Тривола, 1996.

 

зиологических функций, т. е. деятельность головного мозга в большинстве случа­ев никак не связывалась с деятельностью спинного мозга. Постановка вопроса о саморегуляции организма повлекла за собой необходимость найти структуры и механизмы, обеспечивающие эту регуляцию. Одним из первых в качестве систе­мы регуляции внутренней среды организма был назван спинной мозг. Однако экс­периментальные исследования, проведенные Э. Пфлюгером по изучению реак­ций, управляемых лишь спинным мозгом (реакции обезглавленных животных), позволили обнаружить признаки актов психически регулируемого поведения. Было высказано предположение о том, что спинной мозг задействован в осуще­ствлении психических актов. Поэтому не случайно Э. Пфлюгер назвал свою рабо­ту «Сенсорные функции спинного мозга».

С другой стороны, исследования К. Бернара, И. М. Сеченова, Э. Вебера показали, что головной мозг, в свою очередь, участвует не только в осуществлении психических

функций, но и в регуляции внутренней среды организма. Таким образом, в каче­стве основной системы регуляции организма стали называть центральную нерв­ную систему, включающую в себя и головной мозг, и спинной мозг с присущими им психическими и физиологическими функциями.

В то же время любая система для осуществления своих функций должна обла­дать определенными механизмами. В качестве такого механизма в физиологии стал рассматриваться рефлекс. Первоначально рефлекс было принято понимать как механизм взаимодействия отдельных систем организма для осуществления биологически целесообразной реакции на какое-либо воздействие. Причем явле­ние рефлекса в большинстве случаев связывалось со спинным мозгом. Между тем в процессе теоретических и экспериментальных исследований стало ясно, что со­матические и гомеостатические функции, выполняя роль биологически целесооб­разных реакций, являются управляемыми, а управляющими устройствами явля­ются соответствующие нервные центры, в том числе расположенные в головном мозге. Следовательно, головной мозг также задействован в образовании рефлек­сов. Более того, было установлено, что он играет при этом ведущую роль. А как мы знаем, в данный период психическая деятельность напрямую связывалась с функ­ционированием головного мозга. Но если это так, то возникает вопрос, задейство­вана ли психика в регуляции организма? Если задействована, то какова ее роль? Как увязать психические явления, присущие головному мозгу, с проблемой регу­ляции организма? Ответ на эти и многие другие вопросы дал И. М. Сеченов, кото­рый стал рассматривать рефлекс как более обобщенное явление.

Сеченов известен современным ученым не только как талантливый физиолог, но и как психолог. Он пытался дать объяснение многим психическим явлениям, к числу которых относится и мотивированное поведение. В ходе своих психоло­гических и физиологических исследований Сеченов пришел к радикальному за­ключению — нельзя обособлять центральное, мозговое звено психического акта от его естественного начала и конца. Нельзя рассматривать психические явления, связывая их только с деятельностью головного мозга, отрывая их от периферии и других систем организма. В формировании психических и психофизиологических явлений задействована вся нервная система. Это единство, по мнению Сеченова, обусловлено тем, что психический акт — это процесс, который имеет свое начало и конец. Он писал: «Как основа научной психологии мысль о психической деятель­ности с точки зрения процесса, движения... должна быть принята за исходную ак­сиому, подобно тому, как в современной химии исходной истиной является мысль о неразрушаемости материи».

Если согласиться с этим высказыванием, то необходимо согласиться и с тем, что психические явления не могут быть вызваны лишь одной деятельностью го­ловного мозга. Если внутримозговое звено является центральным не только в том смысле, что его роль — главная, но и в том, что в общей структуре всего акта оно является серединой, то по отношению к нему началом и концом по необходимости могут быть лишь внемозговые компоненты на периферии. Исходным звеном явля­ется раздражающее воздействие объекта, а, соответственно, конечным звеном яв­ляется опосредованное центром действие человека, направленное на этот объект.

По мнению Сеченова, такой целостный акт с его внутримозговым звеном и вне-мозговой соматической периферией, смыкающей организм с объектом, и есть реф­420

лекс. И если центральное звено с его психическими функциями нельзя обособ­лять от соматической периферии, то это означает, что субстратом психического акта является не только мозговое звено, но вся эта трехчленная структура, в кото­рой исходный и конечный периферические компоненты играют не менее суще­ственную роль, чем компонент центральный. А если это так, то мы должны сде­лать по крайне мере два логических вывода.

Во-первых, психические явления (акты) являются неотъемлемой частью реф­лексов, которые охватывают все иерархические уровни нервно-мозгового аппара­та и выражают общую форму работы нервной системы. Следовательно, психиче­ские акты включены в осуществление регуляции организма.

Во-вторых, поскольку концевые компоненты рефлекторного акта по своей при­роде неотделимы от раздражителя, то рефлекс — это не только внутриорганическое образование, но и механизм физического взаимодействия между организмом и объектом. Следовательно, психические процессы включены в организацию вза­имодействия организма и внешней среды.

Исходя из этих выводов, можно сделать предположение о том, что, поскольку психические процессы связаны не только с центральным звеном, но и с концевы­ми компонентами рефлекса, вероятно, именно они являются той структурой, ко­торая связывает воедино все компоненты рефлекса, а следовательно, осуществ­ляет взаимодействие организма и среды. Однако такое понимание роли психики возникло значительно позднее. Этому предшествовали работы И. П. Павлова, Н. А. Бернштейна, П. К. Анохина и др.

Очень часто в психологической литературе, когда авторы оценивают вклад Павлова в развитие психологии, говорят об открытии им условного рефлекса как физиологического принципа организации поведения. Однако не меньшая, а, мо­жет быть, даже большая заслуга Павлова заключается в том, что он рассматривал рефлекс как принцип уравновешивания организма и среды. Он писал: «Первое обеспечение уравновешивания, а следовательно, и целостности отдельного организ­ма, как и его вида, составляют безусловные рефлексы, как самые простые... так и сложнейшие, обыкновенно называемые инстинктами... Но достигаемое этими рефлексами уравновешивание было бы совершенным только при абсолютном по­стоянстве внешней среды. А так как внешняя среда при своем чрезвычайном раз­нообразии вместе с тем находится в постоянном колебании, то безусловных свя­зей как связей постоянных недостаточно, и необходимо дополнение их условными рефлексами, временными связями»*.

Таким образом, рассматривая рефлекс как механизм уравновешивания орга­низма и среды, Павлов разделил рефлексы на два основных вида: безусловные, или видовые, т. е. свойственные для всех представителей данного биологического вида, являющиеся проводниковыми, т. е. обеспечивающими биологическое суще­ствование организма, и условные, которые носят временный характер и по необхо­димости являются эамыкателъными, т, е. обеспечивающими замыкание и размыка­ние "проводниковых цепей" между явлениями внешнего мира и реакциями на них живого организма. Но за счет чего происходит это «замыкание»? Вероятно, для того чтобы начал формироваться условный рефлекс, необходима информация

* Павлов И. П. Избранные произведения. — М.: Учпедгиз, 1949.

о соответствующих изменениях внешней среды, а также необходимы механизмы, которые могли бы осуществить переработку данной информации.

Отвечая на эти вопросы, Павлов выделяет целостный механизм анализатора, включающий периферическое, промежуточное и центральное звенья, а также го­ворит о существовании высшей нервной деятельности, обладающей своими кана­лами получения информации, называя их первой и второй сигнальной системой. К первой сигнальной системе он относил психические образы, которые возника­ют вследствие воздействия на организм физических раздражителей. Ко второй сигнальной системе он относил речемыслительные процессы. В качестве второсигнального раздражителя им рассматривался внешний социальный и вместе с тем. физический агент. Таким агентом является слово, которое воспринимается с по­мощью анализаторов, но вместе с тем оно наполнено социальным содержанием.

Следовательно, Павлов рассматривал психические явления в качестве одного из компонентов регуляции жизнедеятельности человека. Для него психические явления выступали как носители информации, как сигналы, включающие систе­му регуляции организма и поведения человека, а в качестве основного механизма системы регуляции он рассматривал образование рефлекса (или рефлекторной дуги), который в свою очередь был не чем иным, как результатом сигнализации. Таким образом, Павлов одним из первых связал психические явления с поступаю­щей извне информацией — сигналами внешнего мира. А именно сигналы являют­ся одним из важнейших структурных элементов современных кибернетических теорий. Поэтому мы вправе утверждать, что труды И. М. Сеченова и И. П. Павло­ва в значительной степени предопределили возможность рассмотрения психиче­ских явлений с позиций кибернетической науки.

Однако в ходе развития науки стало понятно, что механизмы регуляции имеют более сложную структуру, чем рефлекторная дуга, предложенная Павловым. Было высказано предположение, что, скорее всего, эти механизмы имеют вид реф­лекторного кольца.

Идея рефлекторного кольца была предложена и теоретически разработана из­вестным отечественным ученым Н. А. Бернштейном. По его мнению, регулятив­ный акт не заканчивается ответной реакцией организма. Для того чтобы совер­шить сложное действие, необходимо не только сформировать команду на его вы­полнение, но и проследить его выполнение, а также внести в случае необходимости соответствующие изменения в ход его выполнения. Поэтому, говоря о регуляции организма и деятельности, необходимо вести речь не о рефлекторной дуге, а о реф­лекторном кольце, по отношению к которому условный рефлекс является лишь частным случаем.

Обоснование Бернштейном концепции рефлекторного кольца принципиаль­ным образом изменило представление об участии психики в регуляции состояний организма и поведения человека в целом. В рамках данной концепции психика стала рассматриваться не как носитель информации, а как непосредственное управляющее звено, имеющее свою структуру и механизмы.

Таким образом, к середине XX века стало ясно, что в живом организме суще­ствует целая система регуляции, которая учитывает поступающие извне сигналы и на их основе формирует программу уравновешивания организма со средой в ви­422

де регуляции внутренней среды организма и внешнего поведения. Однако по-преж­нему оставались без ответов вопросы о том, как все это реально происходит. Дать ответ на эти вопросы не представлялось возможным, потому что человек оставал­ся объектом, «в который нельзя залезть и пощупать все своими руками». Этого нельзя сделать, не нарушив целостность организма, не вызвав его гибель, но когда в биологическом объекте останавливается жизнь и прекращается функциониро­вание его систем, ответы на поставленные вопросы не могут быть найдены. Поэто­му организм человека и его психику стали называть «черным ящиком» — объек­том, не поддающимся всестороннему и полному изучению.

Другое дело технические системы. В отличие от живого организма все можно оценить и исследовать с момента их создания. Можно установить закономерно­сти их функционирования. Поэтому, в отличие от живых организмов, технический объект очень часто, по выражению создателя кибернетической науки Н. Винера, называют «белым ящиком». С развитием электронно-вычислительной техники, созданием сложных технических систем, построенных на законах кибернетики, стало ясно, что существует очень много общего между принципами организации регуляции живых организмов и кибернетических систем. Исходя из этого были предприняты попытки создания концепций и теорий регуляции биологических организмов по аналогии с кибернетическими системами. Некоторые из них оказа­лись в состоянии объяснить ряд психических явлений. К числу таких работ в пер­вую очередь необходимо отнести труды представителя санкт-петербургской пси­хологической школы Л. М. Веккера.

Рассмотрим более подробно некоторые положения, на которых основываются

данные концепции.