2. Hebb D. 0., Organization of Behavior, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1949.
3. S h о 11 D. A., The Organization of the Cerebral Cortex, Methuen and Co., Ltd., London, chap. VI, «The Mode of Operation of the Cerebral Cortex», 1956.
12 Вычислительные машины и мозг
Еще недавно представление о дуализме мозга и сознания почти не подвергалось сомнению. Согласно этому представлению, даже самое полное и детальное понимание физической структуры и функционирования мозга никогда не смогло бы оказаться достаточным для объяснения психической деятельности. Сознание рассматривали как нечто нефизическое, лежащее вне области естественных наук; полагали, что оно пользуется мозгом как инструментом для некоторых видов своей активности, но обладает свойствами и способностями, которые невозможно истолковать на основе какой бы то ни было мыслимой организации клеток и тканей.
В последние годы дуалистическая концепция мозга и сознания непрерывно отступала перед механистической точкой зрения. Создание машин, способных осуществлять процессы, сходные с мышлением, содействовало этой тенденции, хотя было бы несправедливо приписывать достижениям электронной вычислительной техники слишком большую роль. Дело в том, что это изменение взглядов следует связывать главным образом с успехами исследователей, работающих в области медицины. На протяжении ряда лет они убеждались в том, что неуклонно продвигаются вперед в изучении биологических механизмов, если принимают, что эти механизмы подчинены физическим законам природы, и опираются на методы строгого научного исследования. В результате функции тела, так же как и соответствующие органы, одна за другой исключаются из области физически непознаваемого и необъяснимого, к которой некогда относили все жизненные процессы. В прежние времена мысль о том, что сердце — это всего лишь сложный насос, который когда-нибудь можно будет на время длительной хирургической операции заменять искусственным устройством, показалась бы большинству людей не менее шокирующей, чем предположение, что мозг работает в соответствии с физическими законами природы.
Для того чтобы подойти к пониманию сложной системы взаимосвязанных структур, будь то животный организм или устройство, созданное человеком, обычно пытаются упростить задачу, разделив ее на части. Именно поэтому исследователи уделяли так много внимания локализации отдельных функций в головном мозгу. Если бы нельзя было обнаружить в этом сложном органе отдельные участки, специфически связанные с той или иной функцией, то это не только исключало бы прогресс в изучении мозга, но и ставило бы под серьезное сомнение правомерность механистической точки зрения. Вот почему так важны открытия, показавшие, что нервная ткань содержит нейронные структурные элементы, индивидуальные свойства которых в значительной степени объясняют информационные характеристики периферических нервов, и что существуют локализованные, доступные для выявления пункты соединения периферических нервов с корой мозга. Столь же важны такие результаты, как открытие в головном мозгу особого механизма терморегуляции и выявление нейронных цепей, ответственных за другие рефлекторные действия. Каждый раз, когда выясняется, что управление еще одной телесной функцией связано с определенным участком в мозгу, соответственно уменьшается Доля функций, которые еще можно приписывать «не материальной душе», и ровно на столько же расширяется область явлений, объяснимых машинообразным характером работы мозга.
Наиболее впечатляющи, конечно, те наблюдения, которые вскрывают физическую основу таких «высших процессов», как эмоции и интеллектуальная деятельность. Открытие в головном мозгу центров удовольствия и «наказания» — обособленных, локализованных и постоянных нейронных комплексов, электрические токи в которых сопровождаются чувством удовольствия, голода, полового удовлетворения, ярости, ужаса или боли, — создало трудности для тех, кто был склонен подчеркивать дуализм мозга и сознания. Еще большее затруднение создавали данные о значении нейронных связей лобных долей для сохранения свойств личности и установленная Пенфилдом ясная зависимость «психических» процессов, связанных с речью и памятью, от раздражения коры мозга электрическими токами. А наблюдения, говорящие об автоматическом, машинообразном характере некоторых процессов обучения, еще усугубляют тяжесть положения дуалиста.
Короче говоря, весь материал предшествующих глав составляли данные, указывающие на приложимость установленных физических законов природы к функциям нервной системы. В основе нашего изложения по существу все время лежал тезис «мозг — это машина».
Ио если мозг представляет собой машину, то возникает вопрос: какого рода эта машина? Или в более практическом плане: можно ли считать, что мозг по своему строению и принципу работы настолько сходен с каким-либо известным типом машин, созданных человеком, что результаты исследования одной из этих систем в значительной части приложимы к другой?
В наши дни постоянно говорят об аналогии между человеческим мозгом и электронной цифровой вычислительной машиной. Реальное или воображаемое сходство между ними подчеркивают такие ходовые выражения, как «машинное мышление» и «электронный мозг». Вместе с тем есть и иное мнение. Компетентные биологи иногда указывают на то, что мозг — не электронное и лишь частично «цифровое» устройство и что он в сущности вообще не является вычислительной машиной. Это расхождение во взглядах ведет к расхождению в выводах относительно важности сотрудничества между специалистами по вычислительным машинам и исследователями мозга. Поэтому реалистическая оценка существенных черт сходства и различия между этими двумя областями имеет практическое значение.
Никто не отрицает, что многие конечные результаты работы вычислительной машины и мозга сходны. В каждой главе этой книги приводились примеры мозговых и нервных механизмов, аналогичных по своим функциональным характеристикам техническим устройствам. И даже в тех случаях, когда не было никаких данных в подтверждение детальной функциональной аналогии между мозгом и машиной, общий подход и терминология, характерные для науки о вычислительных машинах, казались применимыми; несмотря на незвозможность полного объяснения наиболее сложных мозговых функций на основе установленных физических принципов, эти функции не кажутся какими-то сверхъестественными — создается впечатление, что лежащие в их основе операции, вероятно, будут доступны для последующих «поколений» более хитроумных машин.
Хотя вряд ли можно оспаривать наличие функционального сходства между мозгом и машиной, далеко не очевидно, можно ли на основании такого сходства делать выводы о соответствующих механизмах. Если рассматривать перевозку пассажиров через Атлантический океан только с точки зрения конечного результата, то есть веские основания говорить о сходстве между пароходом и реактивным самолетом. Оба они доставляют пассажиров из Нью-Йорка в Лондон с примерно одинаковой эффективностью (если брать среднее число перевезенных через океан людей в расчете на 1 час пребывания в пути); стоимость перевозки примерно одинакова; в обоих случаях приходится устанавливать расписание, продавать билеты, бронировать места по предварительным заказам и доставлять пассажиров из одного пункта в другой. И все же, несмотря на почти полное тождество этих «чисто функциональных» моментов, никто из этого не заключит, что и технические решения здесь настолько сходны, что конструкторы пароходов и реактивных самолетов могли бы извлечь для себя большую пользу, заглядывая друг другу через плечо. Не так ли обстоит дело с вычислительными машинами и мозгом? Быть может, сходные функциональные результаты достигаются здесь с помощью столь различных механизмов, что нельзя ожидать сколько-нибудь существенной пользы от «перекрестного оплодотворения» этих двух областей?
Что различия велики — это очевидно. Сравнивая внешний вид мозга и современной вычислительной машины, мы вряд ли усмотрим большое «фамильное сходство» между ними. Но мы не должны придавать слишком большого значения не только сходству функциональных результатов, быть может поверхностному, но и структурным различиям, которые тоже могут оказаться чисто внешними. Нам следует осознать, что физические особенности существующих электронных цифровых машин в большой степени определяются экономическими соображениями, связанными с рядом отнюдь не принципиальных ограничений, зависящих от нынешнего состояния техники. В современных вычислительных устройствах, например, часто применяются магнитные барабаны, приводимые в действие мотором, сложные механизмы для протяжки и перемотки лент, двумерные системы из магнитных сердечников и т. п. Однако только соображения стоимости и габаритов не позволяют заменить все эти механические устройства большим числом электронных переключателей, по существу сходных со схемами совпадений и триггерами, используемыми для выполнения счетных и логических операций. Действительно, можно показать, что электронная цифровая машина общего назначения могла бы всецело состоять из надлежащим образом соединенных между собой двухпозиционных электронных переключателей. В такой машине одни переключатели служили бы элементами памяти, а другие — логическими элементами для осуществления операций по обработке информации; определенные сочетания переключателей обеспечивали бы надлежащую последовательность многочисленных элементарных операций, предусмотренных программой для выполнения поставленных задач. Но в результате получилась бы сеть, обладающая всеми вычислительными и логическими возможностями самых сложных современных машин, — и все это на основе одних лишь двухпозиционных переключателей. Не нужно большого воображения, чтобы увидеть сходство между системой из множества миниатюрных переключателей, соединенных проводниками, и скоплением множества нейронов, связанных нервными волокнами.
Таким образом, в поисках действительно фундаментальных различий между вычислительными машинами и мозгом мы должны обратиться к более глубокому уровню организации. Рассмотрим одно очевидное различие: ср