Так, например, кибернетика как наука об управлении сложными саморегулирующимися системами и как наука, стремящаяся раскрыть общие законы этой саморегуляции, к настоящему времени дала начало целому ряду новых теорий, как, например, теория информации, теория связи и т.д. Разработка этих теорий в свою очередь стала столь обширной, что в сущности каждое из этих новых направлений имеет тенденцию стать самостоятельной наукой, иногда даже с забвением того общего корня, на котором выросли все эти дочерние теории.
Вместе с тем углубленная разработка общих черт у различных классов явлений, как, например, в области техники, электроники и биологии, привела к необходимости изучения весьма глубоких, часто проявляющихся на молекулярном уровне механизмов деятельности живого организма. Так постепенно наметились две четко очерченные линии разработки кибернетического направления.
Первая из этих линий охватывает все вопросы, относящиеся
^ В кн.: Электроника и кибернетика в биологии и медицине. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963, с. 5—9.
к сопоставлению, корреляции и взаимообогащению различных наук на уровне общих закономерностей кибернетики. Среди этих закономерностей прежде всего выступает важнейшая из них — сам принцип саморегуляции с его основными механизмами, разновидности этих механизмов и место каждого из них в природе в самом широком смысле этого слова.
К сожалению, приходится еще часто встречаться с тем, что именно этот коренной вопрос кибернетики маскируется другими, может быть, внешне более актуальными и более близкими к практическим задачам проблемами. Между тем, по сути дела, все многочисленные ответвления кибернетики приобретают смысл и значение только в том случае, если они находят свое место в этой всеобъемлющей концепции кибернетики.
В самом деле, смысл любой обширной системы саморегуляции как в живой, так и в неорганической природе — в различного рода технических устройствах — сводится к тому, что весь циклический процесс непременно заканчивается получением какого-то полезного эффекта. И именно этот эффект, т.е. его достаточность или недостаточностьу его соответствие или несоответствие исходному замыслу, управляет всеми многочисленными узлами и коммуникациями системы, как бы их много ни было. И даже больше того, любые перестройки системы и ее пластические изменения на путях получения конечного результата непременно должны быть оправданы получением конечного полезного эффекта для саморегулирующейся системы.
Отсюда становится ясным, что самый характер информации, ее расшифровка и ее изменения по ходу саморегуляции всегда являются функцией конечного эффекта системы. Естественно поэтому, что отрыв теории информации от общих принципов кибернетики нельзя считать полезным. Изучение всех этих взаимозависимостей непосредственно в саморегулирующейся системе как целостной организации и составляет прямую задачу первой линии исследовательских работ в области кибернетики.
Эта линия исследований должна вскрыть конкретные механизмы, если можно, даже и в математическом выражении, тех общих свойств саморегуляции, которые еще в 1932 г. были сформулированы И.П.Павловым. Говоря об организме, он подчеркнул именно эту общую закономерность его деятельности: организм, по его словам, есть “система, в высшей степени саморегулирующаяся, которая сама себя поддерживает, сама себя исправляет и даже усовершенствует”
Неизбежно должна была развиться также и другая линия исследования. Это большей частью биофизическое и электронное исследование детальных процессов большой циклической системы. Применительно к организму эти исследования проводятся часто на уровне отдельной клетки или даже на уровне молекулярных взаимоотношений. Такие исследования являются совершенно естественным следствием углубленного подхода к различным частям большой системы при выявлении закономерностей в соотношении этой большой саморегулирующейся системы с различными дробными субсистемами.
На деле в настоящее время обе линии исследований органически связаны, но в силу обширности полученных результатов они печатаются в раздельных публикациях, а часто и являются предметом специальных симпозиумов.
В советской переводной литературе появилось уже несколько работ зарубежных авторов, относящихся как к первой, так и ко второй линиям работ в области кибернетики. К числу первой категории работ можно отнести работу Косса “Кибернетика и мозг 2, симпозиум по биологической регуляции^, интересную книгу Эшби “Конструкция мозга”^ и др.
К числу второй категории работ надо отнести ряд биофизических сборников, выпущенных Издательством иностранной литературы^ и др.
Настоящий сборник переводов относится ко второй категории исследований, поскольку в нем сгруппированы публикации, касающиеся нейробиофизики, детальных биологических феноменов,
1 Павлов И.П. Полное собрание трудов, 1949, в статье“Ответ физиолога психологам”, опубликованной в 1939 г.
2 Косса П. Кибернетика и мозг. Изд-во иностр. лит-ры, 1958.
^ Процессы регулирования в биологии. Сборник. Изд-во иностр. лит-ры,
1960.
4 Эшби У.Р. Конструкция мозга. Изд-во иностр. лит-ры, 1962.
^ Вопросы биофизики. Сборник под ред. Г.М.Франка. Изд-во иностр. лит-ры, 1957.
6 Современные проблемы биофизики. Т. 1 и 2. Под ред. Г.М.Франка и А.Г.Пасынского. Изд-во иностр. лит-ры, 1961.
а также публикации, касающиеся моделирования реакций на молекулярном уровне.
Учитывая, однако, огромный интерес советских читателей к новейшим попыткам конструирования различных технических приспособлений для изучения биологических процессов, мы ввели в этот сборник целый ряд специальных публикаций, посвященных и этому вопросу. Они относятся к использованию электроники и вычеслительной техники для диагностики заболеваний и для изучения различных физиологических процессов. Конечно, приведенные в этом разделе работы не исчерпывают всех тех многочисленных публикаций, которые появились за последние 3—5 лет в иностранной печати. Однако избранные работы могут дать читателю общее представление о направлении тех исканий, которыми сейчас заняты, например, конструкторы диагностических машин. Как известно, в этом направлении работы ведутся довольно успешно и у нас в Советском Союзе.
В качестве примера тончайших исследований на молекулярном уровне даны три работы из разных областей знания. Эти работы, скорее, знакомят с общей тенденцией применения электроники к изучению биологических систем и не могут, конечно, дать представление о всем том, что сделано в этих областях. В настоящее время появилось так много публикаций подобного типа, что нет никакой возможности сколько-нибудь полно отразить их в небольшом по объему сборнике.
Наибольшее количество исследований из числа помещенных в сборнике посвящено тонким электронным характеристикам нервной системы и кровообращения. Это как раз те направления, по которым, так сказать, оттачиваются биофизические\>сновы в применении к детальным и тончайшим процессам организма. Достаточно указать, например, что в этом разделе дана биофизическая трактовка синаптической передачи, триггерной функции нервной клетки, биофизической стороны проводящей функции нерва и т.д.
Особенно обращают на себя внимание работы Леттвина с сотр. и Франка. Важность работ подобного типа проистекает уже из того, что в широкой среде физиологов и даже среди нейрофизиологов до сих пор имеет распространение такое суммарное понятие, как “стимул”, “раздражение”, “очаг возбуждения” и т.д. Современный уровень исследования нервных процессов уже не довольствуется этими суммарными понятиями: ставится вопрос о том, что представляет собой стимул, приложенный к коже или к сетчатке глаза, по той сумме информации, которую он несет с собой из внешнего мира. Ставится вопрос о том, что закодировано в каждом стимуле, какие параметры внешних энергетических факторов и сколько их отражает каждый стимул и какова судьба этого сложным образом закодированного стимула?
Проблема кодирования стимула выросла в последние годы, с одной стороны, из потребностей технической кибернетики (алгоритмы, программирование и т.д.), с другой — из новейших результатов нейрофизиологических исследований. В самом деле, индивидуальная характеристика восходящих влияний от подкоркового уровня к коре больших полушарий показала, что уже простой стимул в форме, например, прикосновения к коже приобретает на подкорковом уровне чрезвычайную дисперсию и поэтому кора головного мозга в конечном итоге получает от этого, казалось бы, очень элементарного стимула десятки различных по количественным и качественным показателям возбуждений. Спрашивается, какой физиологический смысл в этой исключительно богатой дисперии исходного стимула на подкорковом уровне? Несомненно, происходит какое-то раскодирование всего того, что было заложено в этом стимуле, и, следовательно, понимание конечного итога этой информации для мозга складывается из понимания двух механизмов: а) механизма кодирования исходного стимула на рецепторном уровне и б) механизма раскодирования его на уровне подкорковых аппаратов и коры мозга.
Как может видеть читатель, перед исследователем нервной системы раскрываются широчайшие горизонты новых подходов, новых трактовок и новых обобщений в области функционирования мозга. С этой точки зрения работа, например, Леттвина и др. является весьма ярким доказательством того, что уже на рецепторном уровне происходит анализ и синтез действующего стимула с фиксацией в нервном процессе его наиболее важных параметров.
Нельзя не отметить, что Леттвин и др. подметили одну замечательную особенность высоко специализированной нервной ткани, состоящую в том, что возбуждение может опережать ход событий, если эти события подчиняются правилу регулярности развития и повторяемости.
В самом деле, уже на рецепторном уровне имеются отдельные клетки (сетчатка глаза), которые способны “предвосхитить” траекторию движения внешнего тела. Можно ли удивляться, что в центральной нервной системе с ее бесчисленными и многообразными циклическими связями процесс возбуждения, фиксированный многими повторениями, опережает события, раскрывая возможность самых высоких творческих успехов человеческого ума в овладении будущим?