цифровой
машиной. Она имеет большие преимущества в решении большинства различных проблем связи и управления. В частности, решения только между “да” и “нет” позволяют ей накапливать информацию таким путем, чтобы дать нам возможность распознавать небольшие различия в очень больших числах.
Кроме этих машин, работающих по принципу “да” – “нет”, существуют другие счетные и контрольные машины, которые скорее измеряют, чем считают. Эти машины
[с.74]
называются аналоговыми машинами, ибо их действие основано на аналоговых связях между измеряемыми и цифровыми величинами, предположительно их выражающими. В противоположность, например, настольному арифмометру, оперирующему с цифрами, примером такой аналоговой машины является логарифмическая линейка. Те, кто пользовался логарифмической линейкой, знают, что шкала, на которой нанесены деления, и острота нашего зрения ставят жесткие пределы точности чтения линейки. Эти пределы не так легко расширить, как может показаться, сделав размеры линейки большими. По сравнению с логарифмической линейкой в один фут логарифмическая линейка в десять футов даст решение более точное лишь на один десятичный разряд, а для обеспечения этой точности не только необходимо на каждый фут этой линейки в десять футов нанести деления с такой же тщательностью, как и на линейке в один фут, но и ориентирование этих последовательных футов должно соответствовать степени точности, рассчитанной для каждой логарифмической линейки длиной в один фут. Более того, проблемы обеспечения жесткости в линейке большего размера гораздо более сложны, чем в случае линеек меньшего размера, и это ограничивает увеличение точности, получаемой в результате увеличения размера линейки. Иначе говоря, в противоположность счетным устройствам степень точности измеряющих устройств на практике очень сильно ограничена. Прибавьте это к пристрастию физиолога к принципу “все или ничего” – и вы поймете, почему большая часть работы, проделанной по созданию механических подобий мозга, была посвящена машинам, действующим в большей или меньшей степени на цифровой основе.
Однако если мы будем слишком сильно настаивать, что мозг представляет собой цифровую машину в человеческом образе, то мы станем предметом весьма справедливой критики, идущей частично со стороны физиологов и частично со стороны до некоторой степени противоположного лагеря тех психологов, которые предпочитают не прибегать к сравнениям с машинами. Я говорил, что в цифровую машину вводится
программная катушка,
определяющая последовательность выполняемых операций, и что изменение в этой программной катушке, происшедшее на основе предыдущего опыта, соответствует процессу научения. В мозгу прямую аналогию программной катушке составляет
[с.75]
определенность синапсических порогов, определенность комбинации входящих нейронов, возбуждающих соединенный с ними выходящий нейрон. Мы уже видели, что эти пороги различаются в зависимости от температуры, и у нас нет оснований полагать, что эти пороги не могут изменяться в зависимости от химического состава крови и от многих других явлений, которые сами первоначально не имеют природы принципа “все или ничего”. Поэтому при рассмотрении проблемы научения необходима чрезвычайная осторожность в применении принципа “все или ничего” в теории нервной системы без серьезной теоретической критики этого принципа и без специфических экспериментальных свидетельств для подкрепления нашего предположения.
Часто говорят, что теории научения, которая подходила бы для машин, не существует. Могут также сказать, что на современной ступени нашего познания любая теория научения, которую я могу предложить, будет преждевременной и, вероятно, не будет соответствовать действительной картине функционирования нервной системы. Я хотел бы выбрать среднюю линию между этими двумя критическими высказываниями. С одной стороны, я хотел бы дать метод конструирования научающих машин – метод, который не только даст мне возможность создавать некоторые специальные машины этого типа, но и даст мне знание об общих технических приемах для конструирования очень большого класса подобных машин. Только в том случае, если я достигну этой степени всеобщности, я защищу себя в некоторой степени от того критического замечания, что механические процессы, которые, как я утверждаю, подобны научению, представляют собой нечто существенно отличное по своему характеру от научения.
С другой стороны, мне хотелось бы описать такие машины языком, не слишком чуждым языку, в котором выражаются действительные процессы нервной системы и поведения человека и животного. Я совершенно убежден, что при рассмотрении реального человеческого механизма я не могу надеяться быть правым в деталях и что я могу даже ошибаться в принципе. Тем не менее если я предложу схему, которая может быть выражена в форме понятий, относящихся к человеческому разуму и человеческому мозгу, то я дам отправную точку для преодоления критики, а также шаблон, с которым можно сопоставить выполнение, ожидаемое на основе других теорий.
[с.76]
В конце XVII века Джон Локк полагал, что содержание разума состоит из того, что он назвал
идеями.
Для Локка разум совершенно пассивен, он представляет собой
tabula rasa
, на которой опыт индивидуума записывает свои собственные впечатления. Если эти впечатления являются частыми и совершаются либо одновременно, либо в определенной последовательности, либо в ситуациях, которые мы обычно относим к причинно-следственным связям, то, согласно Локку, эти впечатления, или идеи, будут формировать сложные идеи, обладающие известной позитивной тенденцией к удержанию составных элементов вместе. Механизм, посредством которого идеи удерживаются вместе, заключен в самих идеях; однако через все произведения Локка проходит своеобразное нежелание охарактеризовать подобный механизм. Его теория может иметь только такого рода отношение к действительности, как рисунок локомотива к работающему локомотиву. Она представляет собой диаграмму без каких-либо работающих частей. Это неудивительно, если мы примем во внимание время, когда Локк выдвинул свою теорию. Именно а астрономии, а не в технике или психологии впервые приобрела важное значение динамическая точка зрения, представление о работающих частях; и это заслуга Ньютона, бывшего не предшественником Локка, а его современником.
На протяжении нескольких столетий наука, находившаяся в основном под влиянием аристотелевского стремления к классификации, пренебрегала современным стремлением к обнаружению способов функционирования явлений. В самом деле, в отношении изучаемых до сих пор растений и животных трудно понять, каким иным образом биологическая наука могла вступить в собственно динамический период, кроме как благодаря беспрестанному накоплению фактов, относящихся к описательной естественной истории. В качестве примера можно сослаться на великого ботаника Карла Линнея. Для Линнея виды и роды представляли собой неизменные аристотелевские формы, а не вехи в процессе эволюции; однако только на основе тщательного линнеевского описания возможно было накопить убедительные факты, доказывающие эволюцию. Первые естественные историки были практическими “фронтиерами”
[с.77]
разума: над ними слишком сильно довлело стремление к захвату новых территории, чтобы они могли достаточно тщательно подойти к проблеме объяснения наблюдаемых ими новых форм. На смену “фронтиеру” пришел деятельный фермер, а на смену натуралисту – современный ученый.
В последней четверти прошлого века и в первой четверти XX века другой великий ученый Иван Петрович Павлов по-своему исследовал, в сущности, ту же самую область, которую ранее изучал Локк. Однако Павлов исследовал условные рефлексы экспериментально, а не теоретически, как Локк. Более того, Павлов трактовал условный рефлекс так, как он проявляется у низших животных, а не так, как он проявляется у человека. Низшие животные не могут говорить языком человека, а говорят языком поведения. Большая часть их наиболее бросающегося в глаза поведения является эмоциональной по своим побуждениям, а большинство их эмоции связано с пищей. Павлов начал свои исследования именно с пищи и с физиологических симптомов слюноотделения. Нетрудно вставить канюлю в слюнную железу собаки и наблюдать выделение слюны, стимулируемое наличием пищи.
Обычно многие не связанные с пищей факторы, как, например, видимые объекты, услышанные звуки и т. д., не производят никакого воздействия на слюноотделение, однако Павлов показал, что если во время кормления собаки систематически показывать известные предметы или издавать известные звуки, то одного показа предмета или одного произведения звука будет достаточно, чтобы вызвать слюноотделение. То есть рефлекс слюноотделения обусловлен предыдущими ассоциациями.
Здесь перед нами на уровне рефлекса животных – нечто аналогичное ассоциации идей Локка – ассоциация, имеющая место в рефлекторных реакциях, эмоциональное содержание которых, по-видимому, очень сильно. Отметим довольно сложную природу предшествующих факторов, необходимых для того, чтобы вызвать условный рефлекс павловского типа. Прежде всего эти факторы обычно концентрируются вокруг чего-нибудь важного для жизни животного, в данном случае пищи, даже если на последующих ступенях рефлекса элемент нищи может быть целиком исключен. Мы можем проиллюстрировать важность первоначального возбудителя павловского условного рефлекса
[с.78]
на примере электрифицированных изгородей, окружающих скотоводческую ферму.
На скотоводческой ферме сооружение достаточно прочных, для того чтобы не выпустить бычка, проволочных изгородей является нелегким делом. Поэтому экономически выгодно заменить тяжелые изгороди этого типа изгородью с одной или двумя относительно тонкими линиями проволоки, по которой проходит ток достаточно высокого напряжения, чтобы нанести животному ощутимый удар, когда оно своим телом накоротко замыкает цепь. Бычок может несколько раз натолкнуться на эту изгородь, но после этого она выполняет свою функцию не потому, что может механически при помощи электрических разрядов отгонять бычка, а потому, что бычок выработал условный рефлекс, предохраняющий его вообще от соприкосновения с изгородью. Здесь непосредственным раздражителем, вызывающим рефлекс, является боль, а избежать боли – жизненно важно для продолжения жизни всякого животного. Условным раздражителем рефлекса является вид изгороди. Кроме голода и боли, существуют другие раздражители, ведущие к образованию условного рефлекса. Назвать их эмоциональными состояниями – значит прибегнуть к антропоморфическому языку, однако в таком антропоморфизме нет необходимости, если охарактеризовать их как состояния, имеющие вообще в жизни животного особое значение, чего нельзя сказать в отношении многих других переживаний животного. Такие переживания, назовем ли мы их эмоциональными или нет, вызывают сильные рефлексы. В формировании условных рефлексов вообще рефлекторная реакция преобразуется в .одно из этих состояний раздражения. Это состояние раздражения часто возникает одновременно с действием безусловного раздражителя. Изменение вызывающего данную реакцию стимулятора должно иметь такие корреляты в нервной системе, как открытие синапсических путей, ведущих к реакции, которые в противном случае были бы закрыты, или закрытие незамкнутых синапсическнх путей; таким образом, это изменение представляет собой то, что кибернетика называет