Четыре жизни академика Берга - Ирина Радунская

Так были созданы модели сердца, почек, легких. Они не только позволили глубоко изучить работу этих жизненно важных органов, но и послужили прообразом искусственных сердец, почек и легких, спасших уже не одну человеческую жизнь.

Но с моделированием нервной системы дело обстояло куда сложнее, хотя первую физическую модель нервного возбуждения ученые испытали еще лет сто назад. Они пытались делать выводы о принципах распространения нервных импульсов по нервным стволам, наблюдая, как ведет себя железная проволока в азотной кислоте. А в начале восьмидесятых годов прошлого века для исследования деятельности центральной нервной системы физики использовали новейшее изобретение того времени — телефон. Но все это было слишком примитивно.

Мысль об использовании электронных машин в качестве моделей пришла, конечно, не случайно.

При описании действий электронных машин невольно приходилось применять слова, которые до некоторых пор употреблялись только по отношению к человеку: машина вычисляет, переводит, анализирует, запоминает, предсказывает… Ее действия поражали осмысленностью и целеустремленностью.

Но не только при упрощенном описании, даже при глубоком изучении работы электронных машин ученым бросилась в глаза полная иллюзия того, что они функционируют, как человек. Они не могли не прийти к выводу, что иначе и быть не может: в механизме и организме, в работе электронных машин и в работе нервной системы оказалось много общего. И прежде всего принцип действия. Нерв работает по принципу «да — нет»: либо он возбужден, либо находится в покое; он или проводит импульс раздражения, или нет.

Математики дополнили физиологов: в какой стране, каким конструктором ни были бы построены электронные машины, как ни разнообразны они по своему устройству, все они состоят из большего или меньшего количества радиоламп и транзисторов. А лампы и транзисторы по своей природе таковы, что их можно заставить проводить электрический ток или преградить ему путь. Они могут быть либо открыты, либо закрыты. Если открыты, этим они говорят: «да, электрический ток через нас идет». Если закрыты — «нет, ток не проходит». И сигнал, поданный на вход электронной машины, добирается до выхода только по тем цепочкам, в которых лампы говорят: путь свободен.

Что же тут общего? Внешне ничего, а по существу очень многообещающее сходство: принцип действия, основанный на системе «да — нет».

Когда в Совете по кибернетике намечались первые планы исследовательских работ для объединения кибернетики с физиологией и биологией, не обошлось без возражений. Скептики с трудом признали аналогию в работе машин и нервной системы достаточной для сопоставлений. Как можно, возражали они, даже пытаться изучать умственную деятельность человека на примере машин, умеющих ответить только на вопрос «да» и «нет». Ведь это далеко не единственные логические задачи, которые приходится решать человеку. Их множество. Всякая математическая проблема обычно содержит большое разнообразие логических звеньев. Сложная задача всегда складывается из ряда мелких, в ней обычно тянется цепочка логических построений: «если» получается такой результат, «то» неизбежно определенное продолжение. Данное число надо сложить с тем «или» другим. Надо сделать «не» то, «не» другое, а третье. Есть и такие категории логических задач: «или — или», «не — не». Вот и подумайте: может ли электронная машина, умеющая говорить лишь «да» и «нет», служить моделью для изучения разнообразных логических действий мозга? Не станем же мы в XX веке пользоваться такими диковинными моделями, как железная проволока, телефон или дверной замок. Хотя, казалось бы, кто нам мешает? Ведь и дверной замок работает по принципу «да — нет». Все знакомые, которым вы дадите ключ от своего дома, могут беспрепятственно войти в него. Чужой, не имеющий соответствующего ключа, замок не откроет. Простой механизм, замок, решает логическую задачу: «да» или «нет», «свой» или «чужой». Для этого замок нуждается лишь в соответствующем ключе. И тем не менее хоть дверной замок, как и нервная система человека, тоже работает по принципу «да — нет», никто не видел, чтобы этот самый замок управлял полетом самолета или помог первокласснику решить титаническую задачу сложения «2 + 2».

Но такое умозаключение отнюдь не потушило оптимизма защитников кибернетических моделей.

— Да, — соглашались они, — кибернетическая ячейка может ответить лишь на вопрос «да» или «нет», но, войдя в машину, решает сложнейшие задачи. Дверной замок не может управлять полетом самолета, а электронно-вычислительная машина уже управляет. И из этого мы исходим. То, что из элементарных ответов она сплетает решение сложнейших проблем, только подчеркивает ее сходство (по принципу действия, конечно, не больше!) с высокоорганизованным аналогом. Как же нервная система, отдельные элементы которой могут «говорить» лишь «да» и «нет», решает глубокую и неисчерпаемую проблему общения с внешней средой? Столь элементарный принцип работы нервных клеток приводит к удивительному многообразию ощущений живого организма. Простое решение не значит примитивное. Наоборот, часто самое простое — самое идеальное или даже гениальное… Ведь и природа «ухитрилась» смастерить вселенную — звезды, планеты, людей, деревья из одних и тех же элементарных частиц…

Оппоненты, как видно, упустили из виду, что действия кибернетических машин запрограммированы человеком. А человек, встречаясь со сложной проблемой, всегда старается решить ее по частям, свести сложный вопрос к ряду простейших. Разница, конечно, в том, что человек делает это сознательно, а машина — совершенно бессознательно, но гораздо быстрее. Она слепо выполняет программу, заданную ей конструктором, использовавшим при ее создании не только достижения радиотехники, но и законы логики. Таким образом, в самой природе «умственной» деятельности кибернетических машин лежит аналогия с умственной деятельностью человека, и от этого сходства и хотели оттолкнуться физиологи. Машину можно собрать и разобрать, задать ей ту или иную проблему и со стороны исследовать логику решения, последовательность возникновения вариантов, реакцию машины на то или иное усовершенствование ее схемы — с мозгом так поступить нельзя.

Но не только эта аналогия привлекла внимание ученых.

Память машины — вот что их чрезвычайно заинтересовало. Ведь память, благодаря которой ни одно восприятие или раздражение не проходит бесследно, оставляя заметку в нервной системе, отличала до сих пор только живой организм. И вдруг — память у бездушного механизма, и даже в некотором отношении аналогичная памяти человека! Аналогичная уже в том, что, как и человек, кибернетическая машина не может без нее обойтись.

Что представлял бы собою человек без памяти? Отдельный человек может быть лишен памяти в результате травмы или болезни. Это патология. Но если бы в природе не возникла возможность запоминания, то не только не существовало бы человечества, животные организмы остановились бы в своем развитии на самом примитивном уровне. Конструкторы кибернетических машин ясно представляли себе: если они задумали поручить машинам не только работу мышц, но и работу человеческого мозга, мало собрать схемы из электронных ламп, действующих по образцу нервных клеток — нейронов. Надо снабдить машину элементом сознания, присущим живым существам, органом памяти.

Какие-то части машины должны выполнять функции памяти, то есть сохранять некие сигналы, пока они не понадобятся для того, чтобы выполнить одну из последующих операций, сравнить с ними результат расчета, проделанного машиной, или проконтролировать ход ее работы. И прежде всего в памяти машины должны храниться программа ее работы и результаты промежуточных действий.

Техника давно использует различные способы фиксации и хранения информации. Магнитофон запоминает звук, фотография — изображение, а электрический счетчик — расход энергии. Книга — эта универсальная память — может сохранить любые сведения, накопленные человечеством. И для электронных машин конструкторы быстро нашли самые различные виды памяти. Это были магнитные ленты или барабаны, специальные схемы с конденсаторами, схемы задержки импульсов, а в дальнейшем — миниатюрные колечки из сверхпроводников, которые способны долго удерживать возбужденный в них ток.

Подобно тому, как нервные клетки организма под влиянием раздражения еще долго хранят воспоминание о нем, запоминающие ячейки машины тоже сохраняют изменения, происшедшие в них в результате действий машины. Конечно, между памятью машины и памятью человека есть непреодолимые различия.

Память человека, фиксируя событие, сопровождает его рядом субъективных впечатлений, дополнительных соображений и других психологических факторов, а память машины представляет собой результат чисто физических актов, обычно имеющих электрическую или магнитную природу и фиксирующих лишь некоторый набор сигналов, подлежащих запоминанию.