Однако это утверждение встретило весьма серьезные возражения.
Дело здесь прежде всего в количественных отличиях. Перцептрон моделирует — и весьма несовершенно — только функции зрительного анализатора человека. А зрение — только одно из пяти его чувств. Далее. Число ассоциативных ячеек перцептрона, которое определяет его "умственные способности", равнялось в первой модели всего 512. Оно столь ограничено прежде всего вследствие трудностей технического порядка и, в частности, из-за чрезвычайной сложности монтажной схемы; в самом деле, от каждой из 400 рецепторных ячеек перцептрона отходит 40 выходных проводников, подключаемых в случайном порядке к 512 ассоциативным ячейкам, каждая из которых имеет от 10 до 100 выходов.
А между тем число нейронов в мозгу человека порядка 10 миллиардов. Если распространить тезис Эшби на обычные цифровые вычислительные машины, то и тогда разница между числом их переключающих элементов и числом нейронов в центральной нервной системе оказывается весьма существенной: самые большие из современных вычислительных машин имеют сотни тысяч таких элементов.
По ряду своих параметров мозг представляет собой настолько высокосовершенную "конструкцию", что, как полагают ученые, вряд ли удастся искусственно воспроизвести ее в течение ближайших 50 лет. Очень выпукло выразил эту мысль английский физик Дж. Томсон в своей книге "Предвидимое будущее": "Тот сложный инструмент, которым все мы обладаем, или, если хотите, каковым мы все являемся, с его 10 миллиардами рабочих деталей и бесчисленным множеством возможных связей, неизмеримо превосходит все то, что мы когда-либо, по-видимому, сумеем создать, и он так непохож на организованную материю, которую мы, физики, изучаем!"
Одна из важнейших особенностей мозга — его способность надежно работать с большими резервами и с ничтожно малой затратой энергии, обладая фантастически малыми габаритами и ничтожным весом. Так, например, мозг Анатоля Франса весил 1017 г, А. П. Бородина — 1325 г, Д. И. Менделеева — 1571 г, И. П. Павлова — 1653 г, И. С. Тургенева — 2012 г. В среднем мозг нормального человека весит 1375 г и имеет объем от 1,5 до 2 дм3. Общее рассеяние энергии в мозгу достигает примерно 10 вт, т. е. около 10-9вт на нейрон. По некоторым литературным данным, из сравнения линейных размеров, объемов и рассеяния энергии вытекает, что естественные элементы мозга эффективнее современных ЭЦВМ примерно в 108 — 109 раз!
Рис. 12. Если бы мы взяли самые маленькие из существующих ныне простейших реле диаметром в 1 см, чтобы составить из них искусственный мозг, то их цепочка дважды протянется от Земли до Луны
Говоря о технических характеристиках мозга, трудно обойтись без тривиальных сравнений. Если бы мы взяли самые маленькие из существующих ныне простейших реле диаметром 1 см в количестве 17 миллиардов штук (по числу нейронов в человеческом мозгу), то их цепочка протянулась бы от Земли до Луны в два ряда (рис. 12). Теперь представьте себе, что мы захотели бы построить универсальную вычислительную систему на обычных электронных лампах с таким же количеством элементов, какое имеет мозг. Подобное устройство могло бы разместиться примерно в таком высотном здании, как Московский государственный университет, весило бы более миллиона тонн, и для его питания была бы необходима энергия десяти Братских ГЭС (!), а для охлаждения — река Ниагара. При использовании в качестве элементов релейного действия триггеров на полупроводниках объемом 1 — 2 см3 каждый наша вычислительная машина после осуществления всех разводок и соединений не уступала бы по размерам современному большому жилому дому и потребовала бы энергии нескольких Днепрогэсов! А сколько времени потребовалось бы только для изготовления такого количества элементов? Если предположить, что изготовление модели нейрона длится 1 сек (пока мы такими возможностями еще не располагаем) и это производство начато в 1968 г., то последний аналог нейрона из гигантской партии в 17 миллиардов штук будет сдан в отдел технического контроля в конце 2393 г. Время, которое потребуется на монтаж и настройку такой электронной машины, вообще никакой оценке не поддается.
За последние 25 — 30 лет сложность электронных устройств увеличилась примерно в 1000 раз, причем конструкторы электронных систем продолжают разрабатывать устройства все возрастающей сложности, требующие все большего и большего количества деталей. Обсуждая недавно проблему использования вычислительной техники для целей проектирования цифровых систем, ученые отметили, что "...сложность цифровых систем будущего приводит к выводу, что такая методика проектирования является фактической необходимостью. В настоящее время ведется разработка многих систем, содержащих сотни, тысячи и даже миллионы активных элементов". Само собой разумеется, что вместе с неограниченным ростом числа элементов в электронных системах обеспечение эксплуатационной надежности последних является ныне, выражаясь словами академика А. И. Берга, "проблемой № 1". Достаточно выйти из строя какой-либо одной детали — и работа электронной системы нарушается, а то и вовсе прекращается на длительное время, так как только на поиски неисправности приходится тратить много часов. Ведь был же такой случай на Всемирной выставке в Брюсселе. Одной электронной машине поручили распределение мест в гостиницах. Из-за технической неисправности машина выдавала нелепые рекомендации — направляла гостей в занятые уже номера. В итоге произошла крупная неприятность: 50 тысяч туристов на одну ночь остались без крова...
Этот случай на первый взгляд может показаться анекдотичным, но за ненадежность электронной аппаратуры в наше время нередко приходится расплачиваться не только отсутствием крова на ночь или потерей вечернего развлечения (в случае выхода телевизора из строя), но и более дорогой ценой — колоссальными экономическими потерями вследствие простоев автоматических линий и цехов, нарушения производственных процессов целых предприятий, где "командиром" является электрон, а иногда и человеческими жизнями. И еще надо иметь в виду следующее. Надежность электронной аппаратуры — это не только обеспечение бесперебойной работы, но еще и гарантия высокой точности ее работы. Например, кремний для полупроводниковых фотоэлементов должен обладать неслыханной чистотой: допустимо не более одного атома посторонней примеси на каждые 10 миллиардов атомов полупроводника. Аппаратура, которая контролирует чистоту кремния, должна, естественно, отличаться необыкновенной точностью работы, а значит, и исключительной надежностью. Надежность, т. е. вероятность безотказной работы в течение заданного отрезка времени в определенных эксплуатационных условиях, — важнейшая характеристика современной сложной электронной аппаратуры. Надежность электронной системы равна произведению надежностей всех входящих в нее элементов. Поэтому, если предположить, что вероятность безотказной работы искусственного нейрона в течение 1000 час составляет 0,999, то надежность гипотетического искусственного мозга, состоящего из 1010 таких нейронов, составит 0,99910 — ничтожно малое число, которое следует интерпретировать таким образом, что машина не проработает и секунды после первого включения.
Еще пример. Если в системе управления ракетой имеется тысяча электронных компонент и надежность каждой равняется 0,95, то общая надежность системы выразится десятичной дробью, в которой перед первой значащей цифрой после запятой будет стоять 21 нуль! Такая надежность соответствует следующей ситуации: если ежесекундно запускается миллион ракет, то в течение 300 миллионов лет лишь один запуск окажется вполне удачным. В остальных случаях на той или иной стадии полета в ракете возникнет неисправность.
Между тем современные ракеты насчитывают гораздо большее число деталей, чем мы предположили в нашем примере. В частности, система управления американского межконтинентального снаряда "Атлас" состоит более чем из 300 000 элементов. Если принять, что в среднем при каждом запуске ракеты выходит из строя 1 деталь из 100 000, а это, по американским данным, близко к действительному положению дел, то из 100 запусков лишь около 5 окажутся удачными. В остальных случаях в газетах появятся сообщения: "Вчера на мысе Кеннеди произведен очередной запуск ракеты... Из-за неисправностей в системе управления... по команде с Земли ракета была взорвана в воздухе".
Причин к выходу из строя той или иной детали в современной электронной аппаратуре довольно много: здесь и широкий интервал изменения температур и давления, недолговечность многих компонент, удары, вибрации, пыль, влажность, грибки, радиация и т. д. Другое дело — человеческий мозг. Хотя его отдельные элементы, по-видимому, не более надежны, чем элементы любого электронного устройства, мозг человека способен функционировать непрерывно и бесперебойно в течение длительного времени — на протяжении всей жизни человека в самых разнообразных условиях: в жару и в стужу, в кромешной тьме и при ослепительном сиянии Солнца, в полном одиночестве и в контакте с тысячью умов. Его подвергают наркозу, но человек не погибает от расстройства дыхания. Большие дозы алкоголя опьяняют мозг, но и в таком состоянии он помогает своему "хозяину" найти дорогу домой. Нередко мозг претерпевает механические, термические, биологические, лучевые травмы, кровоизлияния, инфекционные процессы разрушают те или иные участки центральной нервной системы, гибнут тысячи нейронов, а мозг продолжает жить и творить. Так, например, в недавно изданной у нас книге Д. Вулдриджа "Механизмы мозга" описан поразительный случай, происшедший в сентябре 1848 г. со старшим мастером бригады дорожников-строителей Финеасом Гейджем.
"По-видимому, — пишет Вулдридж, — Гейдж заложил пороховой заряд в отверстие, пробитое в скале, подготовляя очередной взрыв. После этого его помощник должен был, как обычно, засыпать порох сверху песком.
По какой-то причине это не было сделано, а Финеас Гейдж пренебрег проверкой выполнения этой операции. Вместо этого, полагая, что порох прикрыт песком, он опустил в отверстие тяжелую железную трамбовку, не придерживая ее. Результат был катастрофическим: железная палка, ударившись о скалу, высекла искру, воспламенила порох и устремилась к небесам. На своем пути эта палка длиной больше метра и толщиной 3 сантиметра насквозь пронзила головной мозг Гейджа, войдя через его левую щеку и выйдя около темени.