• Если жёстко исходить из теории эволюции, принципа отражения и метода ТРИЗ при анализе феномена мышления, то возникает любопытная гипотеза, названная мангровой. Она описывает механизм мышления через взаимодействие нейронов, которые выполняют структурный анализ поступающих электрических импульсов. Гипотеза позволяет по-новому увидеть проблемы творчества, развития способностей и т.д. Включая проблемы искусственного интеллекта. И, разумеется, новые направления их решения. Данная работа является продолжением статей на тему творческого мышления: “Анти-РТВ” и “Анти-РТВ (2)”.

На нынешнем этапе развития теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) пора выбирать между мистикой и наукой. Для объяснения феномена мышления (и человека) в рамках мистики достаточно сослаться на бога (под любым его псевдонимом типа “вселенского разума”, “ментального поля” и т.п. измышлизмов). При этом опираются на модель мышления как непознаваемый в принципе “чёрный ящик”. Очевидно, что этот подход означает работу вслепую, методом проб и ошибок.

Он хорошо иллюстрируется известной образной моделью, в которой видимые нами явления и объекты – только тени на стенах пещеры. Если в поисках зависимостей между движением теней ограничиваться самими тенями, то получится очень много очень сложных и нередко очень красивых теорий. Вот только к действительности они будут иметь очень отдалённое и косвенное отношение. Почему механизмы сознания и мышления со временем и относятся во всё более глубокие уровни организации материи, до которых физика ещё не добралась.

Однако давно пора перейти, продолжим аналогию, к источнику света и объектам, отбрасывающим тени (позже мы ещё вернёмся к этому образу). А далее с “бритвой Оккама” наперевес искать объяснения сложнейших явлений, отправляясь от простейших и ограничиваясь только естественными законами в рамках рационального материализма [1]. Поэтому нижеследующий текст будет мало приемлемым для противников теории эволюции [2], сторонников витализма, а также тех, кто плохо знаком с ТРИЗ.

 

1. Проблема

“Не бойся”

(А. Эйнштейн)

Даже очень хорошо знающие ТРИЗ люди высоко ценят интуицию. И верно, все или почти все решения творческих задач (за исключением математически алгоритмизированных) получены интуитивно. Даже инструменты ТРИЗ обычно используются для стимулирования интуиции. Но было бы крайне интересным выяснить механизм этой самой интуиции. Что это там, в мозгу, такое происходит? Стимулировать вслепую как-то неправильно. Первые эксперименты ставить – ну ещё туда-сюда, но заниматься этим постоянно? Тем более в такой сложной области. Это ведь не простейшие, статистически подтверждённые рефлексы типа слюны собаки Павлова.

Если мышление – это реально существующий феномен, то он вызывается вполне материальными процессами, которые можно познать и использовать. А ссылаться на неподконтрольное нам и не познаваемое подсознание или разные там “информационные поля” – в высшей степени неконструктивно. Рациональный подход труден и сложен, но только он даёт нам возможность выяснить, что же происходит на самом деле.

Деловитые янки давно поняли, что словам об интуиции – грош цена. Они не знают, каков именно механизм интуиции, но зато понимают, что для появления интуитивного решения (идеи) требуется исходная информация. Они не знают, сколько и какой информации необходимо и достаточно, и как она превращается в идею, но понимают, что иначе ничего не выйдет.

Практичность сделала даже очень религиозных американцев вполне материалистами “по жизни”: они твёрдо уверены, что “из ничего ничего не получишь”. Отсюда возникла возможность установления авторства идеи: если не подтвердишь наличие некоторого минимума исходной информации, значит, имела место не интуиция, а кража идеи. Не секрет ведь, что если уж интуиция выдала нам идею, то потом, задним числом, мы обыкновенно можем восстановить цепочку умозаключений и ассоциаций, приведших нас к данной светлой мысли. А не смог восстановить – ну что ж… Американцы всегда славились трепетным отношением к собственности. Особенно своей. Или которую считали таковой.

Насколько известно, все предыдущие попытки разобраться в механизме интуиции основывались на понимании мышления как “чёрного ящика” докопаться до устройства которого человеку не дано. Разве что выяснить реакции на те или иные действия. Какое-то время и это было много: не знаем, дескать, что там происходит, но получается вот что… В конце концов, врачи до сих пор успешно лечат множество болезней, не очень-то понимая их механизм. Но почему бы не поискать механизм интуиции всерьёз? Почему бы не реконструировать процесс мышления? То есть, если принять, что мышление есть процесс отражения, то каков физический механизм этого отражения? В конце концов, одного утверждения мало. Исходить следует, с одной стороны, из того, что уже известно о мозге, а с другой стороны – из теории отражения: либо механизм отражения действительно существует, либо мышление действительно не познаваемо в рациональном смысле.

Можно, конечно, возразить против самого утверждения, что “мышление – это форма отражения”. Но, во-первых, в рамках данной статьи это утверждение принимается в качестве постулата и потому доказательства не требует, во-вторых, при достаточном усердии можно найти немало подтверждающих фактов (в нужной интерпретации). Поэтому лучше пойти от противного – по отсутствию фактов, не имеющих объяснения в рамках данной сугубо рационалистической теории. В качестве контраргумента могут привести математику, но она – тоже только теория, покоящаяся на постулатах, в числе которых наличие у материальных объектов и процессов свойств, которые мы называем “количество” или “мера”.

В качестве исходной точки для последующих рассуждений примем не сложнейший мозг современного человека, а то мелкое, с чего всё началось. То есть, попытаемся реконструировать его эволюцию. Разумеется, мы не знаем сегодня, как всё это происходило когда-то, в течение миллионов и миллиардов лет. Но мы можем вполне обоснованно предположить то, чего не могло не произойти в условиях действия уже известных нам законов. Всё остальное – вымысел, фантазия, спекуляция. Конечно, совпадения с реальностью возможны, но только случайно, иногда.

Известно, что каким-то образом соответствующие органы чувств (рецепторы) воспринимают изменение состояния внешней среды и преобразуют их в первичные сигналы, которые поступают в мозг и далее как-то обрабатываются. Примем также, что возникновение рецепторов было и случайным, и закономерным, не углубляясь в механизмы собственно эволюции. Далее для упрощения и локализации задачи вынесем за скобки рецепторы, а также физический механизм реакции организма. Вполне возможно, что мы ещё не всё знаем о возможностях восприятия организмом, но будем исходить из того, что уже знаем.

 

2. Начало развития

“Бог изощрён, но не злонамерен”

(А. Эйнштейн)

Восприятие – это набор первичных сигналов от комплекса рецепторов с окружающей средой. Логично предположить, что каждый новый канал поступления сигналов возникал как специализированный, лишь со временем вливаясь в общий комплекс восприятия потока сигналов от внешней среды. При этом независимо от происхождения внешнего раздражителя в мозг поступает унифицированный рецептором сигнал. Унификация состоит в преобразовании внешнего сигнала любой физической природы в электрический импульс. То есть, мозг имеет дело не со звуком, вкусом, образом и т.п., а только с электрическими импульсами. Поэтому имеет смысл ограничить рассмотрение только одним каналом поступления сигнала. Увеличение их числа усложняет работу мозга, но уже не имеет принципиального значения для понимания механизма этой работы.

Разумеется, организм располагает и другими механизмами. Например, химическим, с которого, собственно, и началось создание всего сигнального комплекса. Химический механизм в виде иммунной системы продолжает существовать и развиваться [3]. А в мозге химические процессы играют роль общего регулятора его работы, во многом предопределяя режимы его работы (в форме, например, настроения). Электрический же механизм оправдал себя и получил возможность развития для таких изменений среды, где требуется более быстрая реакция, нежели позволяет химия. Тем более что если наши одноклеточные предки могли обходиться только химией, то многоклеточные громады не смогли бы выжить, полагаясь лишь на медлительные переносы сигнальных молекул (нейромедиаторов) через множество клеток (мембраны и всё такое). А сколько ещё надо затратить времени на перекодирование чужеродных химических молекул в их пептидные функциональные аналоги для выработки надлежащей реакции конкретной клетки.

Первая электрическая сигнальная структура могла быть только предельно простой. То есть, внешний сигнал одного вида воспринимался одним-единственным рецептором и вызывал одну-единственную реакцию в виде генерирования первичного электрического импульса. Этот импульс тоже был очень простым, поскольку и первый примитивный рецептор мог иметь лишь очень ограниченные возможности. Сам механизм возникновения электрической сигнальной системы также вынесем за скобки, как совсем особый вопрос.

Затем в соответствии с принципами эволюции должно было произойти дополнительное усложнение [4]. Простейшая связь – первобытный аксон – между рецептором и исполнительным органом была одинарным волокном (или чем-то функционально подобным) для передачи электрического импульса. Очевидно, что в силу разных причин, одинарная связь могла рваться (как известно, “где тонко, там и рвётся”), вследствие чего организм-хозяин ускоренно вымирал. Зато выживали те, у кого вследствие генетических мутаций (изменения генов и их наборов; подробности оставим за скобками) происходило многократное дублирование первобытных простейших волокон. Это же происходило и с рецепторами.

Ещё надёжней передавался импульс у организмов, у которых опять таки из-за генетических мутаций нервные волокна местами срастались. Обрыв волокна уже не означал прекращения его функционирования. А в местах сращивания-разветвления возникала возможность коммутации импульсов по его характеристикам. Вероятней всего, что и сам первобытный нейрон (клетка мозга) появился именно в местах разветвлений нервного волокна как первобытный же коммутатор. Кроме того, такая конструкция позволяла производить разделение непрерывно поступающих импульсов. Не допускать, так сказать, перегрузки канала.

Возможен и другой вариант: первобытный нейрон мог появиться как механизм усиления транслируемого импульса. И как всякий транслятор, он обслуживал не одно, а несколько волокон. Усиление было необходимым, поскольку заведомо слабенький внешний сигнал надо было преобразовать в мощный импульс, достаточный для какого-либо физического действия. А уже затем можно было использовать возникшую возможность коммутации импульса. В трансляторы могла постепенно преобразоваться часть имеющихся клеток по мере нарастания специализации, неизбежной для многоклеточных организмов.

Естественно, что больше шансов на выживание было у организмов с расширенным диапазоном первичного импульса. Сам механизм различения характеристик импульсов возникал как генетическая мутация первоначально одинаковых коммутирующих элементов первобытного нейрона. И опять вынесем за скобки историю возникновения этого механизма. Для целей данной статьи достаточно знать, что это вполне возможно с точки зрения современных знаний об эволюции живых организмов.

Рассмотрим ситуацию: некий, находящий в начале сигнальной цепи – у самого рецептора, нейрон получает первичный импульс, возбуждается и передаёт его далее по аксону (соединительному волокну, проводящему электрический импульс) другому нейрону. В простейшем случае первобытного организма первому нейрону придётся выбирать, по крайней мере, из двух вариантов. Без коммутатора тут не обойтись, даже если есть всего два адресата [5]. А в современном мозге каждый нейрон соединён напрямую с сотнями других нейронов. Поэтому сомнительно, чтобы адресат импульса определялся случайным образом. Природа обычно не оставляет что-то на волю случая при выборе реакции на изменение состояния среды [6].

Многие из гипотез о мозге предполагают существование некоего центра, который подаёт нейронам команды на возбуждение, формируя тем самым структуру обработки сигналов. То есть, каждый нейронный коммутатор управляется как какой-нибудь триод. Но центру тоже надо обрабатывать сигналы для выработки управляющих команд. Это как бы мозг следующего уровня, который, фактически, должен быть не менее сложным, поскольку ему надо управлять каждым из нейронов современного мозга.

Но на основе чего этот центр будет давать команды? Во-первых, и ему нужны будут сигналы из внешней среды для адекватной реакции. А во-вторых, саму реакцию вырабатывать как? Разве что на основе ранее заложенной программы (как в компьютере). Но кем заложенной-то? Или под руководством такого же центра, но более высокого уровня. Несерьёзно всё это. Всё должно быть проще, много проще.

 

 

3. Принцип обработки сигнала

“Щёлкни кобылу в нос, – она махнёт хвостом”

(К. Прутков)

3.1

А проще будет, если предположить, что нейронный коммутатор как-то обходится без внешнего координатора. Это возможно, если только команду на переключение коммутатора (адрес) несёт сам импульс.

Но специально кодировать импульс – это тоже слишком сложно для рецептора. Да и непонятно как это делать. Тем более что для формирования кода надо прежде узнать содержание импульса, которое станет известным только после анализа уже закодированного импульса. Остаётся предположить, что адресующий код исходно содержится в импульсе. Кодом могут быть только характеристики импульса просто в силу их индивидуальности. Логично будет также предположить, что адресация импульса осуществляется ступенчато: каждый из нейронов в цепи последовательно коммутирует импульс по различным его особенностям.

3.2

Зададимся, однако, вопросом: “Зачем нужна адресация импульса, для которой потребовался координатор?” Если мы скажем, что для “обработки”, то возникает новой вопрос: “Что означает слово “обработка?” Применительно к нашим нынешним представлениям, это нечто вроде того, что делает компьютер: складывает, вычитает, пересылает и, наконец, выдаёт в готовом виде человеку. В соответствии, разумеется, с заложенной в него программой. А у первобытного организма с первобытной же сигнальной системой никакой программы не было, и быть не могло (если опираться на естественность происхождения). Более того, если компьютер имеет дело с вполне подготовленной “к употреблению” информацией, то мозг получает дикую кашу, из которой ещё надо извлечь “изюминку” – то, что можно назвать полезной информацией (сигнал о близости чего-то съедобного, например).

Единственное, что можно с уверенностью утверждать, так это то, что самая первая сигнальная система обеспечивала безусловную реакцию на сигнал. Однако если дёргаться всякий раз при малейшем намёке на опасность, то не будет тебе ни спокойного процесса питания, ни последующего пищеварения. Словом, с голоду умрёшь, если не научишься различать степень опасности. Иначе говоря, наилучшие шансы на выживание получали организмы, у которых в ходе генетических мутаций сигнальная система обретала возможность различать хотя бы интенсивность сигнала. Интенсивность сигнала важна и при поиске пищи: надобно различать пищу “под носом” и пищу “за тридевять земель”.

Понятно, что первоначально способность различать интенсивность сигнала обеспечивала только разную скорость реакции организма. То есть, связь была всё ещё прямая и реакция всё равно оставалась. Но сигнал сигналу рознь: не все из них говорили об опасности или пище. И опять наилучшие шансы на выживание получали организмы, у которых в ходе генетических мутаций сигнальная система обретала возможность сравнивать сигнал с некоторым эталоном, который требовал безусловной реакции. Собственно говоря, к этому и сводилась вся обработка сигнала: к сравнению. О механизме сравнения немного позже.

3.3

Адрес – это волновые характеристики электрического импульса, а их всего ничего: частота, амплитуда и продолжительность. Разумеется, можно ещё добавить фазу, сочетание волн. есть ещё более сложные формы волны, нежели простая синусоида [7]. Но всё это лишь немного увеличивает число характеристик, ничего не меняя в принципе. Сколь бы сложной волна ни была, она всё равно подчиняется какому-то закону просто в силу подчинённости любого естественного источника сигналов естественному же закону. И её всегда можно разложить на более простые составляющие. Впрочем, вполне возможно, что к нашему времени нейрон обрёл способность выявлять не все возможные характеристики, а лишь две-три, а некоторые нейроны – и вовсе одну. И число это может быть разным для разных рецепторов [8].

Чем совершенней становился рецептор, чем больше их возникало, тем сложнее становилась импульсная “картинка”, которую надлежало сравнивать с растущим числом эталонов. Поэтому выживание обеспечивало наипростейшее (следовательно, и наинадёжнейшее) решение: унификация импульсов и их анализа. А это значит, что превеликое число импульсов должно быть выражено в нескольких более простых импульсах. То есть, всё разнообразие структуры импульса должно обеспечиваться минимальным разнообразием элементов этой структуры и, следовательно, нейрон должен обладать механизмом выявления структуры импульса [9]. А поскольку сравнивать надо не сам импульс, а его волновые характеристики, то на последующие нейроны подаются именно они и раздельно, а не сам импульс. Волновые характеристики передаются, естественно, в виде нового – вторичного – импульса. Точнее – импульсов по числу характеристик. Получается нечто вроде ключа и группы замков: куда ключ подойдёт, такова и будет реакция. А не подойдёт, так организм не среагирует.

3.4

Как устроен этот механизм – неясно. Да и не существенно это пока. Важно выяснить вопрос принципиально: действительно ли есть ли в нейроне такой механизм? Возможно, зная, что надо искать, найти будет легче. Как говорил А. Эйнштейн, теория нужна для того, чтобы решить, что именно можно (то есть следует!) наблюдать. Во всяком случае, когда ещё в 20гг. взялись исследовать возможности мозга в качестве устройства для приёма и передачи радиоволн, то аналоги тогдашних радиоэлементов (конденсаторы, соленоиды и т.д.) в нейронах обнаружили очень быстро.

Сегодня в исследованиях мозга типична иная ситуация: что-то обнаруживают, но что именно – непонятно. Одни предположения: может быть для этого, а может быть и для того. Уточняют же методом “тыка” (в прямом смысле – втыкая электроды). Конечно, архитектура и химизм мозга изучен очень даже хорошо, но это почти ничего не говорит о его работе.

В конце концов, электричество не является чем-то чуждым для живого и электрорецепция весьма распространена среди водных обитателей. Правда, достоверно известно лишь то, что их соответствующие органы улавливают лишь напряжённость электрического поля и обеспечивают ориентацию по его изменению при движении (кстати, нейроны ведь тоже обитают в водном растворе). Логичным будет предположить, что сигнальная система способна, как минимум, обрабатывать такую частную электрическую характеристику как напряжение. И не менее логичным будет вопрос: а почему, собственно, нельзя работать и с другими характеристиками?

Во всяком случае, предположение о способности живого организма оценивать различные характеристики электрического импульса вполне правомерно, поскольку не нарушает законов природы вообще и физики в частности. Поэтому, не дожидаясь экспериментального обнаружения соответствующего механизма (или механизмов), попытаемся рассмотреть, способен ли он объяснить известные явления в деятельности мозга. Если нет, то и искать не надо, придётся думать над иным механизмом.

Ну, а пока будем считать его существующим просто в силу естественности и логичности такого предположения как решения поставленной задачи в свете известных фактов о нейропсихологии и в рамках заданного системного уровня. То есть, без отсылок куда-то “вверх” (к неким информационным полям) или “вниз” (к умозрительным сверхмикрочастицам, якобы носителям сознания).

 

4. Что происходит дальше

“Фараон ошибается, – ответил Иосиф, –

думая, что он этого не знает”

(Т. Манн “Иосиф и его братья”)

4.1

Рост числа нейронов и аксонов позволял сигнальной структуре обрабатывать всё более сложные импульсы. Это достигалось тем, что коммутатор каждого последующего нейрона распознавал всё более тонкие различия в волновых характеристиках первичного импульса. Как это происходило?

Природа, несомненно, должна иметь в запасе какой-то простой трюк, который ограничил бы потребность в числе и формах промежуточных адресаций-сортировок импульса. Скорей всего экономная природа всего лишь повторила уже реализованный способ разложения импульса на волновые характеристики. То есть, каждая из волновых характеристик первичного импульса тоже представляет собой импульс (уже вторичный) с теми же (но не такими же) волновыми характеристиками. А его также можно разложить. Чем-то эти операции напоминают математические производные [10]. И разложение, очевидно, должно происходить до получения полностью монотонного импульса. Почему именно монотонного? Да просто потому, что у первобытного рецептора мог получиться только простейший – монотонный – первичный импульс. Он-то (в роли ключа) и попадал на группу нейронов (“замков”), которые определяли реакцию организма.

Обработка каждого первичного импульса порождает древовидную структуру фрактального типа из вторичных, третичных и так далее импульсов. При этом на один “входящий” в нейрон импульс (и аксон) приходится несколько “исходящих” импульсов (и аксонов с нейронами). В результате “деревья” от разных первичных импульсов, происходящих из одного рецептора, различаются между собой только степенью пышности своей кроны: чем сложнее первичный импульс, тем пышнее крона. И “деревья” эти используют одни и те же нейроны и аксоны. При этом “дерево” более простого сигнала в точности совмещается с “деревом” более сложного сигнала. Ничего не скажешь, экономное и простое решение. Очень важно, что при таком механизме легко улавливаются простые импульсы, входящие в состав более сложных импульсов (особенно незнакомых).

Поток первичных импульсов создаёт множество “деревьев” То есть, физически-то аксонные связи существуют и без нейроимпульсов, так как каждый нейрон имеет постоянные, прямые связи с другими нейронами. Но “дерево” возникает на краткий миг при быстротечном протекании своего рода “цепной реакции” анализа первичного импульса и тут же на его месте возникает другое. Эдакий калейдоскоп из мерцающих “деревьев”.

4.2

Из описанного механизма обработки сигнала следует, что термин “коммутатор” некорректен. Своим техническим происхождением он искажает реальный механизм работы нейрона. Нейрон – это инерционная биологическая конструкция, которая не может молниеносно щёлкать своими “реле”, подобно электромеханическому или электронному аналогу. Проще и экономней “программировать” каждое “реле” коммутатора на конкретную характеристику. То есть, коммутатор – это что-то вроде комплекса приборов для выявления структуры импульса: его волновых характеристик. Нейрон разлагает импульс на его волновые характеристики, которые и передаются далее уже как самостоятельные вторичные импульсы. При этом каждый “исходящий” аксон как бы закрепляется за одной из характеристик импульса.

Такое понимания функции коммутатора требует заменить его другим термином, точнее отражающим содержание производимых операций, сводящимся к выявлению структуры импульса. Наиболее адекватным термином представляется, например, такой: анализатор нейроимпульсов.

Ещё одно существенное обстоятельство. Структуризация нейроимпульса – это то, что делает нейрон: снимает, так сказать, характеристики импульса и отправляет их дальше. Назвать это “актом сознания” язык не поворачивается. Мышление – это процесс, возникающий в структуре из нейронов. Кстати, у человека и прочих позвоночных размер нейрона не превышает 0,08 мм, а некоторые нейроны улиток достигают 1,6 мм. То есть, если бы нейрон мыслил, то улитка была бы умней многих из нас, так как в её нейрон поместилось мышления больше раз в двадцать. То же самое можно сказать про любой другой объект более глубокого уровня (например, квантового). Переключатели типа “есть – нет” ещё можно представить и даже сконструировать, а вот такое разложение – сомнительно. То есть, перенести процесс человеческого мышления на другой носитель можно, если этот новый носитель будет обладать тем же (или таким же) механизмом обработки сигнала, что и нейрон человека. Или если можно будет создать эквивалентный механизм.

4.3

Очевидно, что каждая характеристика (вторичный импульс) может превратиться в монотонный импульс на любом каскаде разложения. Поэтому, как правило, длина веток будет разной и, соответственно, в разное время будет получен монотонный импульс на разных ветвях. Но передавать возникшее “дерево” далее на сравнение с эталоном для определения реакции надо в одно время.

Следовательно, требуется определённая синхронизация работы нейронов. Для этого нужно связать все нейроны каждого каскада между собой. Хватит ли для этого аксонов? Предположим, что у нейрона всего три “исходящих” аксона, тогда крона “дерева” всего из пяти каскадов будет содержать уже 243 нейрона. Естественно, что каждый из них потребует 242 синхронизационных аксона даже без дублирования. А если каскадов будет 8-10, то расчётное число синхронизационных аксонов (или С-аксонов) будет явно превосходить все мыслимые (и наблюдаемые) пределы [11]. Аксонов много [12], но не столько.

Логичней будет предположить существование особых – синхронизационных – нейронов, которые задают такт работе всех нейронов “дерева” – См-нейронов (здесь и далее для большей достоверности будем считать, что каждый нейрон может выполнять одну и только одну функцию). Тогда потребность в аксонах резко снизится (а доступное число каскадов возрастёт), поскольку аналитические нейроны будут связаны между собой не напрямую, а через См-нейроны. Можно предположить с достаточной уверенностью, что именно этот вид нейронов отмечает окончание анализа первичного импульса и готовность передать результат с нейрона, на котором получен монотонный импульс (назовём его для определённости М-нейроном), далее. Но так как ветви получаются разной длины, то необходима, во-первых, синхронизация по каждому каскаду и, во-вторых, между разными каскадами. Благодаря многоуровневой синхронизации по нейронной структуре (“дереву”) как бы прокатывается волна возбуждения нейронов, разряжающихся импульсами. Вся структура как бы мерцает, последовательно порождая “деревья” от разных первичных импульсов.

Более того, организм ведь имеет далеко не один рецептор [13]. И анализ первичных импульсов от них создаёт комплексную “картинку” или образ внешней среды. Поэтому мозгу надо сравнивать с поведенческими эталонами не только отдельные “деревья”, но и комплекс “деревьев”, прежде чем давать команду своим мышцам (более сложные “ключи” и “замки”). А для этого надобно провести синхронную обработку первичных импульсов от разных рецепторов и синхронную же подачу результатов на сравнение. Следовательно, требуется ещё одна синхронизационная структура – для комплекса “деревьев”. И, соответственно, особая категория нейронов – Ск-нейроны.

Словом, возникает очень сложная нейронная структура, своей перепутанностью напоминающих мангровые заросли [14]. Поскольку все рассуждения опираются на структуризацию нейроимпульсов, постольку “деревья” нейронных структур будут далее для простоты именоваться манграми.

4.4

Выше рассматривались ситуации, при которых первичные импульсы генерируют мангры меньшего или равного размера по сравнению с уже имеющимися. Но возможна и ситуация, когда для получения монотонного импульса от какой-либо характеристики нового мангра требуется ветвь длиннее существующей аналитической ветви нейронной структуры. Тогда на М-нейроне не возникнет монотонный импульс, а См-нейроны не пропустят команду от такого мангра на исполнительные нейроны. Но это означает, что мозг не заметит какой-то важный сигнал внешней среды только по причине некоторой его необычности. И если у каких-либо организмов поначалу так и случалось, то их либо быстренько съедали, либо они оставались голодными. Выжить могли лишь такие организмы, у которых был механизм работы с “неправильными” сигналами внешней среды. Или те, кого эволюция одарила бульшим мозгом, позволявшим реализовать более длинные ветви.

Рассмотрим ситуацию: К-нейрон выдаёт первичный импульс, порождающий необычно большой мангр. Для определённости назовём их соответственно Д-импульс и Д-мангр, а обычные, нормальные – Н-импульс и Н-мангр. Д-мангры – это, по сути, те же Н-мангры, но такие, которые не имеют на М-нейронах (одном или более) монотонного импульса.

Логично предположить, что если возникает Д-мангр, то мозгу надо было для более-менее адекватной реакции и выживания подобрать Н-мангр с наиболее близкими характеристиками. Следовательно, должен существовать механизм подбора.

Перебор возможных вариантов Н-мангра не может быть произвольным (методом “тыка”) во избежание утраты связи с реальностью, так как это чревато летальным исходом для организма-хозяина. Не может быть и упорядоченного перебора, что означало бы появление ниоткуда соответствующей программы. Наступать на эти грабли нельзя. Естественней всего, что мозг просто укоротит слишком длинную ветвь Д-мангра до нормальной. Тогда сам собой получится Н-мангр, предельно близкий к Д-мангру. Это создаст ослабленную реакцию организма: “Я, мол, в воду лезу, но лишь частично, одной ногой”. Популяции дешевле: так, например, пробовать незнакомую еду отряжают самую захудалую крысу.

Но как может произойти это “укорочение”? М-нейрон не может просто так вот взять, да и посчитать немонотонный импульс монотонным. Не столь он умный. Его возможности заканчиваются тем, что он не извещает См-нейрон о преобразовании полученного импульса в монотонный. После чего Ск-нейрон блокирует возможность дальнейшую передачу полученного на М-нейронах данного мангра пакета импульсов. Обойти блокировку можно, если при возникновении Д-мангра сымитировать на К-нейроне такой первичный импульс, который породил бы искомый Н-мангр.

Проще всего это сделать, если “свернуть” Д-мангр и отправить его к исходному К-нейрону. А для этого См-нейрон, не получивший “отчёта” от всех М-нейронов о монотонных импульсах, даёт им команду отправить пакет монотонных характеристик уже не на исполнение, а назад, “как образец”. Не слишком ли большие требования к интеллекту М-нейронов? Нет, они “помнят” монотонные характеристики, которые должны были бы получиться от Н-мангра. Поэтому, на самом деле будет не команда отправить назад, а отсутствие команды отправить дальше. То есть, анализаторы М-нейронов должны всё равно разрядиться, дабы обрести возможность принять новый мангр, вот они и разряжаются – назад.

К исходному К-нейрону пакет прибудет уже в виде полного Н-импульса, который будет отличаться от Д-импульса лишь тем, что одна из его характеристик в каком-то “колене” станет немного иной. То есть, мозг как бы вспомнит его. Далее сымитированный первичный и гарантированно нормальный импульс – И-импульс – вновь запускается по каскадам структурирования, после чего должны возникнуть сымитированный Н-мангр и стандартная физическая реакция. Ну, а дальше – естественный отбор, эволюция… Кстати, как раз этого и добиваются экспериментаторы, подавая в мозг по электродам слабые электрические импульсы: по сути, они подают нейронам искусственный имитационный импульс.

4.5

Здесь возникает вопрос: можно ли отправлять назад пакет по тем же аксонам? Конечно, в принципе-то можно, но для создания имитационного Н-мангра И-импульс должен придти к исходному нейрону с другой стороны – со стороны рецептора. Он ведь должен подменить собой первичный импульс. Поэтому “вторая колея” необходима. Все эти вопросы снимаются, если предположить, что пакет отсылается назад по параллельным аксонам (как при двухколейной железной дороге). Но как могла появиться “вторая колея”?

Пройдёт ли здесь стандартная ссылка на генетическую мутацию? Пожалуй, пройдёт. В самом начале рассуждений приводились соображения в пользу многократного дублирования универсальных первоначально нервных волокон. При переходе к специализации часть волокон не могла не остаться без дела. Но надёжности ради мозгу было бы правильным дублировать даже специализированные аксоны. Тогда и каскады структурирования должны синхронно выполняться параллельными манграми. Получается логично, а главное – удалось обойтись без метода проб и ошибок, без перебора.

4.6

Если отражаемый нестандартный импульс формируется в обратном порядке, путём сворачивания характеристик, то для этого должен существовать механизм, аналогичный известным механизмам фрактального сжатия изображений. Для этого нейрону необходимы механизмы с функцией, обратной анализатору. Его можно назвать “интегратором нейроимпульсов”.

Возможно, что конструктивно анализатор и интегратор – это одно и то же, а выполняемая функция зависит только от направления прохождения нейроимпульсов. Но установить это можно лишь экспериментально. Во всяком случае, всё получается пока вполне естественно и без привлечения каких-либо внешних сил наподобие “подсознания”, “мыслящих фотонов”, семантических полей и прочей мистики.

 

5. Зачем это было нужно?

“Если я не для себя, то кто же за меня?

Но если я только для себя, то зачем я?

И если не теперь, то когда же?”

(Гиллель)

Наиболее, однако, вероятна ситуация, когда первичный импульс породил Н-мангр, который не вписался ни в один ансамбль с отработанными реакциями. В этом случае нет оснований для какой-нибудь реакции, тем более - для адекватной, так как ключ никуда не подошёл. Но Н-мангр заменять уже нечем, он и так “правильный”. Впрочем, нет: он всё-таки “неправильный” с точки зрения комплекса. И теперь уже комплексу надо подбирать подходящий Н-мангр (подправить ключ). А как?

Чтобы выяснить это, надо разобраться с механизмом работы комплекса. То есть, как работает система ключей и замков. К сожалению, рамки статьи не позволяют столь же подробно расписать дальнейшие операции с импульсами: если даже описание первичного анализа сигналов внешней среды заняло почти полтора десятка страниц, то… Поэтому дальнейшее описание будет дано “крупноблочно”. Да и нет особого смысла в дальнейшем теоретизировании до экспериментального подтверждения существования мангров.

Ключ – это Н-мангр. Особенность его в том, что первичный импульс для дальнейших операций в мозге представлен уже в виде монотонных импульсов, образующих некоторую конфигурацию. Конфигураций их из М-нейронов (эдаких “зубчиков”) может быть очень много, а с учётом динамической составляющей – практически бесконечное число.

Ключ следующего уровня – преобразование простой совокупности одномоментных мангров в ряд по принципу приоритетности (комплексный ключ). Сначала в ряд включаются мангры, связанные с врождёнными реакциями, а затем – с приобретёнными. У каждой особи свой персональный набор приобретённых реакций, что и обеспечивает разброс с “колоколом” вероятности конкретных действий для популяции или вида.

Ряд, разумеется, не бесконечный: он ограничен числом рецепторных каналов и временем (для динамичных составляющих). Приоритетность устанавливается не только по факту связи сигнала внешней среды с последствиями для организма, но и по интенсивности (далеко – близко), по текущему значению для организма (“голод – не тётка”). Всякие фоновые и бесполезно-безопасные сигналы заведомо попадут куда-то в конец ряда и не повлияют на поведенческую реакцию. Соответственно оценка приоритетности ключа производится до его включения в ряд. А приоритетность обеспечивает дополнительный разброс реакций конкретных особей.

После идентификации комплексного ключа соответствующим замком поступает команда координатору исполнительных нейронов мозга, который обеспечивает согласованную работу разных исполнительных же органов.

В изложенной схеме также возможно возникновение неопределённости с оценкой ряда: данный комплексный ключ не подходит ни к одному замку с результирующей реакцией. Неопределённость может возникнуть и при формировании нескольких рядов одновременно. Это связано с многофункциональностью организма, которому надо решать много задач и в каждый момент времени приходится взвешивать, какой задаче отдать предпочтение в свете возможности и необходимости её выполнения. В обоих случаях динамическая составляющая мангров обеспечивает определённую возможность прогноза. И, следовательно, необходимость моделирования собственного поведения. Но о динамической составляющей чуть ниже, а вот неопределённости заставляют предположить существование механизма имитации на новом уровне. Отсюда уже рукой подать до размышления, самосознания и прочего.

Это означает, что мозг самостоятельно строит информационную модель внешней среды и экспериментирует с ней, выстраивая практически одновременно и почти мгновенно множество возможных сценариев изменения внешней среды [15] и, соответственно, последствий от возможных реакций на них. В эту модель хорошо укладывается феномен сновидений, однако механизм построения сценария (фактически – прогноза) следует разобрать особо.

Из предлагаемого способа анализа первичного импульса следует очень важный вывод: мозг не хранит какой-либо информации о внешней среде, только ветвящийся путь прохождения импульсов. Импульсы прокладывает себе сквозь дебри аксонов ветвящуюся систему “тоннелей” разного “сечения”. Вот она-то и есть то, что называется памятью. Ничего похожего на жёсткий диск компьютера с его битами и байтами [16]. Такая система вынуждает мозг и позволяет ему всякую информацию, что проходила через него, каждый раз вырабатывать заново [17]. Собственно, это и есть вспоминание.

В эту схему хорошо вписывается эффект забывания, образующийся в силу биологической природы “тоннелей” и анализаторов. При отсутствии более-менее постоянного пропуска импульсов по какому-то аксону соответствующая “ячейка” анализатора со временем атрофируется. Словом, тренироваться надо! Не хуже вписывается и способность мозга очень долго помнить очень мелкие и совсем несущественные детали прошлых впечатлений.

Благодаря такой организации обратной связи происходит как бы мерцание мангра, который изменяется с каждым имитационным импульсом. Мерцание продолжается, пока сымитированный мангр (комплекс мангров) не совпадёт, наконец, с полученным из предыдущего опыта (приобретённого или врождённого). Механизм мерцания - это, по сути, хорошо известный рекурсивный алгоритм, так как обработка первичного сигнала происходит по одному и тому же жёсткому алгоритму. А рекурсивность работы мозга [18] - это уже давно замеченное явление. Представляется, что каждое мерцание мангра, каждый имитационный цикл и есть рекурсия.

Разумеется, в действительности, особенно на уровне языка (речи), мерцают целые ансамбли мангров, так как организму для выработки адекватной реакции необходимо оценивать совокупность сигналов внешней среды. Как же работает этот механизм?

 

6. Сон разума

“Душа в невидимом блуждала,

Своими сказками полна,

Незрячим взором провожала

Природу внешнюю она”

(Н. Заболоцкий)

Нельзя также пройти мимо сна и посмотреть, как выглядит это до сих пор непонятное явление в свете мангровой гипотезы. Одно из последних определений сна выглядит так: сон – это особое генетически детерминированное состояние организма теплокровных животных, характеризующееся закономерной и последовательной сменой определённых сложных картин в виде циклов, фаз и стадий [19]. Сон следует отличать от сезонной спячки, в которую впадают, чтобы пережить плохое время года.

Сон связан только с мозгом и бывает медленный и парадоксальный. Специальный центр сна отсутствует, хотя есть рассеянная по мозгу категория нейронов, которые как бы сторожат прочие активные нейроны и как только у них наблюдается снижение активности, они моментально начинают вырабатывать гамма-аминомаслянную кислоту, главное тормозное вещество мозга. В течение некоторого времени процесс развивается по нисходящей, пока не срабатывает некий переключатель и вся система перебрасывается в другое состояние – бодрствования или парадоксального сна. Парадоксальный сон запускается из зоны варолиева моста химическим путём (через нейромедиаторы ацетилхолин и глутаминовую кислоту).

И если физический и химический механизмы сна более-менее вскрыты, то остаётся непонятным его функция. Одно из первых объяснений (да и последних тоже) сводилось к необходимости предоставить отдых. Давно выяснено, что сам организм для отдыха вовсе не нуждается во сне. А парадоксальная фаза сна сопровождается как раз очень высокой активностью мозга, что тоже не далеко не отдых. Переход к медленному сну совершается постепенно. При переходе к медленному сну происходит как бы разлаживание комплекса систем мозга, и большинство их работают сами по себе (мозг переходит на режим “холостого хода”). Затем отключаются рецепторы (!) и запускается парадоксальный сон.

Судя по всему, медленный сон нужен организму только для создания безопасных условий протекания фазы парадоксального сна. Медленный сон сопровождается низкой активностью, что объясняется неподвижностью организма и малым поступлением важной информации, а также отсутствием необходимости в сборе информации. Постепенность перехода к медленному сну позволяет организму устроиться удобней и безопасней, после чего резкое отключение всех рецепторов уже не создаст проблем.

Зато проблему составляет сам парадоксальный сон: что происходит в мозге в это время? Ключом к разгадке может служить важный факт: отключение рецепторов. Ведь если первичные нейроимпульсы о внешней среде уже не поступают в мозг, то тем самым создаются условия для беспрепятственного протекания имитационных процессов. А это ведь ни что иное, как длительное и безопасное мысленное экспериментирование со средой. На него в период бодрствования обычно нет ни времени, ни возможности: надо либо спасаться, либо искать что бы (или кого бы) съесть. А хорошо бы временно отключиться для осмысления? Не зря вперёд выдвинулись хищники. Они-то имели кое-какую возможность поразмыслить в период бодрствования. Особенно человек. То есть, для хорошего сна надо иметь ещё и хорошие мозги, чем природа обделила насекомых и рептилий.

 

7. Всё движется

“Опыт не имеет этической ценности,

это просто название, которое человек

даёт своим ошибкам”

(Оскар Уайльд)

До сих пор рассматривался достаточно условный – статичный – сигнал, каких, наверное, и не бывает. А внешняя же среда, как правило, динамична. Но даже если она и относительно статична (т.е., изменение происходит за очень длительный период), то перемещается организм. Поэтому почти все внешние сигналы будут переменными. Соответственно характеристики первичного импульса будут тоже переменными – динамичными. Но воспринимаемая всеми рецепторами совокупность динамичных сигналов несёт с собой динамичные же образы (процессы) – целые киноленты. Это сильно усложняет дело, так как команду исполнительным нейронам надо давать по мере изменения внешней среды, а не на конкретный разовый сигнал. Иначе говоря, мозгу надо не только обрабатывать текущий поток сигналов, но и помнить предыдущий.

Очевидно, что нельзя хранить в мозге весь “Госфильмофонд”. Следовательно, надо объяснить возможность обработки и запоминания динамического импульса в рамках описываемой схемы. Впрочем, не только динамического импульса, но и всего множества единичных импульсов, коим несть числа. Для них не хватит анализаторов даже вдесятеро большего числа нейронов, нежели есть в современном мозге (а их по разным оценкам от 10 до 100 миллиардов [20]). Известные теории памяти предполагают, что мозг хранит всё это. Но природа расточительна лишь в ассортименте, а в реализации принципов она придерживается наипростейших и энергетически экономнейших решений.

Анализатору не сложно запомнить характеристики импульса, так как число их невелико. Но запомнить повторяющиеся последовательности их импульсов? Запоминать-то надобно миллионы порой довольно больших последовательностей. Это, наверное, можно: нейрон располагает молекулами чудовищной сложности и длины, которые могут послужить хранилищами таких последовательностей.

Но какой химик воспримет всерьёз идею о скоротечном формировании молекулярной последовательности под воздействием исключительно случайных внешних факторов? То есть, последовательности, фактически тоже случайной? Это сродни древним представлениям о протекании химических реакций под управлением заклинаний. Молекула – не индейское узелковое письмо: это на верёвке что захотел, то и навязал. Слишком всё это сложно и отдаёт “железом”. А главное, не обеспечивает должной скорости, которую каждый (кто не спит и в сознании) может наблюдать по работе собственного мышления. Природа – лентяйка, она всё норовит сделать проще, с наименьшей затратой энергии. Но как?

Подсказку природы можно усмотреть в том, что весь цветовой спектр передаётся комбинацией всего трёх сигналов (цветов) разной интенсивности. Кстати, эволюционно поначалу восприятие цвета было монохромным.

Ещё одна подсказка: известно, что беспорядочное если и запоминается, то с очень большим трудом и не надолго. Например, попробуйте запомнить две последовательности из двадцати одинаковых цифр: 1029384756 и 1234567890. Очевидно, первую из них вы будет зубрить долго (а забудете быстро), а вторую запомните мгновенно (а помнить будете пока вообще способны помнить). Но на самом деле вы запомните не саму последовательность, а закономерность её образования. Вы точно также быстро запомните и первую последовательность, если будете знать закономерность беспорядочного на первый взгляд чередования цифр (наложение в обратном порядке второй половины первой последовательности на её первую половину).

Следовательно, можно уверенно предположить, что обработка импульса включает в себя и выявление такой характеристики, как закономерность его изменения. А закономерность интересна тем, что позволяет перейти от длинного ряда дискретных значений (с любым шагом) к гораздо более короткому закону формирования этой последовательности.

То есть, поскольку мир закономерен, постольку изменения внешней среды тоже закономерны во всех мелочах. Запоминается не сама коммутационная последовательность, а закон, её образующий. Правда, в косвенной форме. Разберёмся, как это происходит.

Очевидно, что первичные импульсы, посылаемые рецептором от восприятия сигналов, предположим, равномерно перемещающегося объекта, будут иметь равномерно изменяющуюся временнэю характеристику. То есть, если мозг сумел выделить в хаосе поступающих импульсов некоторую упорядоченность, то это, безусловно, повысит шансы на выживание. А для такой операции требуется уже нечто вроде вторичного контура, который бы отслеживал повторяемость поступающих импульсов. Точнее говоря, не самих импульсов, а возбуждений мангра.

Логично предположить, что существует какая-то группа нейронов, связанная со всеми (благо аксонов предостаточно) нейронами мангра, которая этим и занимается. Назовём её для определённости “счётчиком”. Механизм работы счётчика должен быть таким. Поскольку импульсы поступают непрерывно и все они очень разные, постольку нейронная структура непрерывно и по-разному мерцает. Счётчик отмечает полностью повторяющиеся мерцания, что и позволяет выделить внешний источник сигнала из беспорядочного фона. Сделать это довольно легко: достаточно получить синхронный импульс от всех нейронов мангра.

Но такая схема пригодна лишь для полностью повторяющихся внешних сигналов, что характерно для фона, а для организма, как правило, безразлично. И если сигнал будет хотя бы равномерно ослабляться (или усиливаться), то счётчик его проигнорирует. Заметит же он такой сигнал лишь при условии, что амплитудная ветвь контролируемого мангра не влияет на реакцию счётчика. Это вполне возможно. Более того, из этого следует, что оба эти механизма – счётчик и амплитудная ветвь – конструктивно одинаковы. Просто и экономично.

Таким образом, счётчик благодаря каскадам анализаторов нейроимпульсов отмечает любую закономерность (если она вообще есть) в изменении потока нейроимпульсов. А далее через механизм эволюционного отбора уже несложно закрепить соответствующую реакцию на изменения среды, потенциально вредные для организма (точнее – для популяции). Однако счётчик должен выполнять и другие, более важные функции.

 

8. Homo Nostradamus

“Наполни смыслом каждое мгновенье

Часов и дней неумолимый бег.

Тогда весь мир ты примешь во владенье.

Тогда, мой сын, ты будешь человек”

(Р. Киплинг)

8.1

По мере эволюционного роста и усложнения мозг человека приобрёл возможность воспринимать не только процессы перемещения вещества, но и процессы развития. Иначе говоря, мозг человека способен строить мангры от развивающихся объектов. Замечать их постоянно (то есть, проявлять способность к интуиции) могут все, но в очень разной степени (“колокол” распределения способностей). Кому-то повезло больше, кому-то меньше. Здесь тоже помогает обучение, частично компенсирующее законы естественного отбора.

Но что означает “строить мангры от развивающихся объектов”? Если мозг выстраивает мангры от объектов, движущихся в метрическом пространстве, то это означает, что мангры строятся в соответствии с объективными законами движения. А если мозг выстраивает мангры от объектов, движущихся в пространстве структур [21], то это означает, что мангры строятся в соответствии с объективными законами развития, независимо от того, знает человек эти законы или нет. Следование мозга объективным законам мы называем логикой. То есть, логику нельзя называть особой наукой. Как могло случиться, как природа довела один из видов приматов до жизни такой?

8.2

Самую простую из моделей развивающихся объектов можно представить как 1+1=2. Но освоение её для мозга было эпохальным событием. Ведь до того мозг занимался исключительно разложением внешних сигналов, то есть анализом [22]. Здесь же впервые возникает объединение, то есть синтез. Как мог возникнуть механизм синтеза естественным путём, без мудрого вмешательства “высших сил”?

Чтобы мозг овладел возможностью совершать такое действие (элементарное для всякого калькулятора, даже механического, не говоря уже о компьютере), ему необходимо довести имитационные модели внешней среды до разложения (дробления) среды на отдельные объекты с самостоятельным поведением [23]. А это указывает на дополнительные характеристики сигнальных импульсов, которые приходится отлавливать в обезличенных первичных сигналов от рецепторов. Такой возможностью обладают только высшие животные и, как ни странно, муравьи (впрочем, что мы знаем о муравейнике?).

Для реализации такой возможности мало просто сигналов от разных рецепторов. Например, одного глаза достаточно, чтобы увидеть объект. Но оценить расстояние до него можно лишь двумя глазами. А ещё направление и взаимное положение в пространстве. То есть, комплексная оценка множества сигналов от разных рецепторов.

Решение здесь, видимо, в разделении слабо меняющейся группы сигналов (фона, попросту) и быстро меняющейся (объект). Вторая группа сигналов тоже может быть раздроблена по, например, немного разной степени изменения однородных сигналов. Сложная возникает картина, но в принципе понятная и логичная. Её легко моделировать, закрыв глаза и попытавшись сосредоточиться исключительно на акустической картине внешней среды (в чём, кстати, очень сильны кошки). Конкретный механизм этого реконструируем немного позже, а пока отметим только саму необходимость его существования.

8.3

Как только возник механизм (ну, не какой-то особенный механизм, а только синхронизации работы разных мангров) разделения среды на отдельные объекты, так, очевидно, почти одновременно появилась и способность различать их как состоящие из более мелких объектов (элементов крупного объекта). Принципиальной разницы между ними нет, разве что в наличии разных комплексов свойств (например: стадо и отдельные особи). То есть, возникла способность к различению иерархического (точнее – фрактального) строения среды [24].

Среди объектов не могло не быть таких, что различались между собой лишь разным числом одинаковых элементов (большое стадо, маленькое стадо). Следовательно, не могла не возникнуть количественная оценка. Сначала это было, по-видимому, что-то вроде “больше – меньше”, а затем должна была возникнуть дополнительная характеристика количественной оценки – число элементов.

В сочетании с имитационным моделированием этот механизм и создавал способность возможность построения абстрактной модели типа 1+1=2. Иначе имитация просто не могла бы работать с такой характеристикой [25]. Сложность таких мангров должна быть чудовищной, но и число нейронов с аксонами тоже грандиозно. Интересен вопрос о запоминании более сложных формул, но это слишком уж выбивается за рамки статьи. В принципе вопрос решается через абстрагирование. То есть, через выделение из фона некоторых общих характеристик различных объектов и построение на их основе имитационных моделей.

8.4

Теперь о собственно прогнозе и развитии. Для начала о понятии “развитие”. Обыкновенно этот термин употребляется как нечто само собой разумеющееся. Особенно в ТРИЗ, где даже утверждается (вслед за плохо понятыми классиками диалектического материализма), будто движущей силой развития служат противоречия. На самом деле развитием движут физические законы, а не философские категории. “Противоречие” есть лишь форма представления (отражения) в мышлении человека взаимодействия (отношения) разных объективных (внешних) процессов (обычно – разноуровневых). То есть, это лишь аллегорическая философская категория, и только.

Более того, сам термин “развитие” весьма условен и лишь в малой степени отражает реальные процессы в изменении структур. Развитием с натяжкой можно назвать лишь тот короткий отрезок в жизни структуры, в течение которого она создаётся. Но лишь только мы начнём задаваться вопросами типа “а кем создаётся?”, то быстро придём к выводу о необходимости работать только с изменениями структуры, вызванными изменениями среды, в которой она локализована. Так что и термин “развитие” надо оставить философам: с его помощью они характеризуют несомненную направленность процессов изменения, обусловленную постоянством действия одних и тех же физических законов в одной и той же среде. Направленность же эта задаётся законами термодинамики открытых систем (на современном, разумеется, уровне познания). Работать надо с тем, что происходит на самом деле, а не что нам представляется.

Теперь уточним понятие “прогноз”. С учётом вышесказанного прогноз – это предсказание состояния объекта в какой-то будущий момент времени. А состояние объекта определяется его участием в процессах, протекающих в разных структурах, элементом которых он является. Структуры эти иерархичны, а процессы в них характеризуются, в свою очередь, разной цикличностью и, соответственно, волнами и другими атрибутами волновых явлений. Один из простейших видов прогноза – это предсказание изменения местоположения равномерно и прямолинейно движущегося объекта.

8.5

Теперь усложним задачу. Ряд процессов характеризуется крайне медленным протеканием по сравнению с движением данного организма. То есть, они воспринимаются как нечто неизменное, как фон. И потому такие процессы мозг игнорировал до тех пор, пока не появилась возможность получать сигналы из-за пределов времени непосредственного восприятия среды. Здесь работали два фактора. Первый – это рост мозга и, соответственно, памяти о прошедших событиях. Этот фактор активно использовался эволюцией для закрепления в наследственной памяти связи между событиями с большим интервалом времени между ними. Прямая связь с объёмом мозга здесь очевидна. Второй и решающий фактор – это появление речи (вообще динамичных и компактных средств передачи информации).

Даже самая примитивная речь содержала в себе концентрированные, очищенные о “фона” сведения о событиях, непосредственным участником которых слушатель не являлся (правда, сами звуки и слова – только аналогии). Тем самым горизонт (объём, радиус…) наблюдаемой (прямо и косвенно) среды резко раздвинулся в пространственном и временном измерении. Обрели значение якобы случайные и разрознённые сигналы, которые раньше никак не были связаны с текущими событиями. Мозг получил возможность наблюдать процессы, длительность которых намного превышала длительность обычных событий и даже длительность собственной жизни. Фактически произошло объединение разумов. Пусть в первичной, слабой ещё форме, но произошло. Потом добавилась наука, книги, пресса… То ли ещё будет!

Но это, так сказать, крупноблочное и качественное описание. Для данной же статьи важно выявить “аппаратурное” описание процесса улавливания очень медленных изменений среды: как это делают нейроны? В мозге ведь нет ни календаря, ни секундомера. Если сигнал поступил и оборвался, то вести отсчёт времени нечему.

Но если наблюдаемые случайные события могут идти в комплексе с каким-то наблюдаемым же постоянным процессом, обладающим регистрируемой частотной характеристикой (эталонным процессом). То есть, с аналогом часов. При такой увязке становится возможным отработать реакцию организма на событие, которое ещё не наблюдается, но, судя по текущим характеристикам эталонного процесса, должно скоро наступить.

Разумеется, эталонный процесс не один, интенсивность сигналов различна и мозг не всегда может сразу пропустить команду на исполнительные нейроны. Как правило, это делается после необходимой имитационной прокрутки. Надо всё обдумать и взвесить. Но, так или иначе, а мозг достаточных размеров для образования достаточно большого числа мангров достаточно больших размеров может обрабатывать редкие сигналы от очень медлительных процессов линейного (или приблизительно линейного) характера.

В сущности, на этом держится почти вся сегодняшняя прогностическая наука во всех областях. Она однозначно рассчитывает только состояние идеальных процессов, то есть предельно простых и полностью отделённых от внешней среды, чего, разумеется, никогда не бывает. Но грубо, с приемлемой долей вероятности, такие прогнозы вполне работоспособны.

8.6

Теперь можно проанализировать возможности работы мозга с нелинейными процессами. То есть, процессами, характеризующимися точками бифуркации, сёдлами и вообще катастрофами. В просторечии всё это именуется судьбоносными выборами пути, кризисами и революциями. Выше уже говорилось о способности выделять из фона отдельные объекты (точнее – комплексы сигналов) и, соответственно, более-менее однородные группы таких объектов. То есть, различать иерархию объектов и структур вкупе с протекающими в них процессами. Но нелинейные процессы обычно зависят от бесконечного числа переменных и протекают в бесконечномерном “фазовом” пространстве [26].

Между тем, как уже отмечалось выше, мозг может одновременно отслеживать ограниченное число объектов – порядка семи (кто-то больше, кто-то меньше). Иначе говоря, мозг не может самостоятельно построить прогноз по нелинейным процессам и воспринимает соответствующие события как случайные. А если и может, то лишь с помощью внешних средств (формулы и т.п. средства свёртывания). Что и наблюдается.

Самое большее, что может мозг, - это воспринять процессы, протекающие на разных иерархических уровнях. И то с трудом, так как для этого приходится одновременно регистрировать большое число объектов, участвующих в реализации каждого из этих процессов. Для естественных неживых – бинарных – систем это будет, по меньшей мере, 7 объектов [27]; то есть, почти на пределе. Для искусственных и живых систем – уже на порядок больше (запредельно). В итоге возникает ситуация, которую в силу затруднительности осознания принято называть противоречием [28], хотя это всего лишь бинарное отношение между разноуровневыми и, соответственно, разнонаправленными процессами.

8.7

Есть ещё одна интересная сторона проблемы прогноза. Попробуем представить себе бесконечный ряд чисел от +Ґ до -Ґ. Вполне очевидно, что мы в состоянии воспринять любое число или несколько чисел на этой оси, в каком бы месте этого ряда они не стояли. Но мы никогда не сможем воспринять все числа сразу. Возникает расхождение между возможностью воспринять любую часть бесконечного целого и невозможностью воспринять их полностью. Как некое целое – да, но как бесконечное сложное – нет.

Аналогично мозг воспринимает практически бесконечное число внешних сигналов в условиях ограниченной возможности как-то проанализировать их совокупность, выстроить какой-то ряд и сделать прогноз относительно собственной судьбы. В результате неизбежного сопоставления смутного восприятия бесконечности (которая есть во всём) и ясного восприятия ограниченной конечности собственных возможностей возникает ощущение бессилия перед стороной среды, характеризуемой неуловимой бесконечностью. А самая наглядная бесконечность – над головой.

Здесь крайне есть интересная проблема: возможно ли в принципе достичь прямого восприятия бесконечности? Что может здесь эволюция? Вполне очевидно, что экстенсивное увеличение числа рецепторов и параллельных каналов поступления сигналов от них может увеличить число одновременно воспринимаемых раздельных объектов до ста, ну пусть – до тысячи. Однако ясно, что это число даже нельзя назвать просто большим. Куда уж тут до бесконечности.

Вероятно, решение может предложить теория физических структур Кулакова Ю.И. и выросшая на её основе в конце 80-х единая теория пространственно-временных отношений и физических взаимодействий (бинарная геометрофизика) [29]. Её приложение в данной области позволяет предположить возможность образования на основе существующих нейроимпульсных структур других структур, следующих иерархических уровней. И, соответственно, прямого сообщения со сходными структурами вне данного мозга [30]. Не здесь ли кроется источник трансцендентного?

8.8

Что значит “смутное восприятие”? Это означает восприятие такого большого количества почти однородных сигналов (а каждый из них может быть вполне безобидным), которое не позволяет мозгу принять определённое решение относительно предстоящего изменения внешней среды. Возникающая неопределённость не преодолевается даже имитационными процессами, так как проблема в данном случае не в идентификации. Проявляется эта неопределённость как чувство неуверенности, страха и желания поскорей “унести ноги”. Но куда сбежишь от бесконечности? И возникает ощущения бессилия, покорности. Так антилопа, попавшая в зубы льву, в последний момент вдруг успокаивается и перестаёт сопротивляться. Так человек в мгновения смертельной опасности вдруг успокаивается насчёт собственной судьбы.

Не здесь ли находится исток возникновения религиозности (точнее – мистицизма, так как религия – это мистицизм плюс текущая общественная мораль), которую гуманитарии добавляют к четырём чисто зоологическим признакам, отличающих человека от прочих живых существ? Ведь для осознания, хотя бы смутного, бесконечности требуется достижение некоторого порогового уровня сложности формируемых мозгом нейроимпульсных структур. И достижения понимания конечности собственного существования на фоне бесконечного (вечного) существования среды.

8.9

А следствием такого понимания, кстати, является непонимание данным мозгом вполне конкретной жизненной ситуации: с чего бы это ему жертвовать собой ради популяции (племени)? Пусть сами выкручиваются, как сумеют, естественный отбор – это для других. Бескорыстную самоотверженность дикарей сменяет цивилизованный эгоизм, нарастающий соответственно усилению искусственной оболочки, отделяющей и отдаляющей человека от братьев ближних и, тем более, меньших. И даже от собственных детей [31]. Страдает бывший советский человек, не умеющий (а часто и просто уже не способный) отделять себя от общего дела, как того требуют рыночные реформы. Вполне нормальная и реальная задача.

С другой стороны, всё более проявляется т.н. “коллективный” разум. Дальнейшее усложнение мозга (и мышления) уже как будто не предопределяется законами естественного отбора, как мы привыкли его понимать, и может быть остановлено. Главенствующую роль обретёт, видимо, продолжающееся объединение разумов, о котором было упомянуто несколько выше. Благо, растущие технические возможности тому способствуют. Во что оно выльется?

 

9. Немного философия

“Подобно голосам на дальне расстоянье

Когда их смутный хор един, как тьма и свет,

Перекликаются звук, запах, форма, цвет,

Глубокий, тёмный смысл обретшие в слиянье”

(Ш. Бодлер “Соответствия”)

Похоже, что в мангровую гипотезу хорошо укладываются факты, которые в других рациональных теориях нейропсихологии не имеют объяснения. Например, сочетание высокоспециализированных зон мозга со способностью восстановления их функций на других участках при повреждении или хирургическом удалении этих зон. Или голографичность мышления.

Традиционное представление о голографичности не объясняет эффект амнезии. Ведь при очень сильных (до шока) воздействиях должны сохраняться хотя бы следы былого. То есть, полной амнезии быть не должно. А она бывает и полная и, что самое странное, избирательная. Данное явление хорошо объяснимо в рамках мангровой гипотезы: достаточно сильное воздействие способно разрушить настройку небольшого числа анализаторов где-нибудь посередине мангра, после чего отрезанные его части исключаются из процесса мышления.

Если сознание это функция (или процесс), то оно (сознание), как и всякий иной процесс, должно характеризоваться определённой энергетикой. Не зря же мы вполне отчётливо ощущаем “энергичное мышление”, “вялое течение мысли”?

Вообще-то, поскольку весь процесс мышления реализуется через электрические импульсы, постольку ничего кроме слабых электромагнитных полей вокруг мозга не возникает. Даже химические преобразования в нейронах и те ничего иного не способны породить. Но импульсы – ещё не мышление, так же как крутить педали велосипеда – ещё не значит ехать. Хотя, если ноги устали крутить педали, то и ехать не будешь.

Мышление – это процесс, возникающий при функционировании структур, создаваемых нейроимпульсами. Можно ли назвать его ещё одной формой движения материи? Если да, можно говорить об энергии мышления. Но говорить аккуратно, чтобы не перепутать её с энергией, расходуемой на нейроимпульсы. Скажем, вышеупомянутое “энергичное” или “вялое” мышление связано именно с энергетикой нейронов, вырабатывающих нейроимпульсы.

Что мы знаем об энергии? Этим термином обозначили общую меру различных форм движения материи, основанную на способности этих форм превращаться друг в друга в строго определённых количественных соотношениях. А мера – не сущность, не субстанция. Следовательно, было бы разумным, прежде чем предаваться рассуждениям о “пси-энергии”, ранее определиться с вопросом: что является движущейся материей (или чем-либо ещё) при мышлении? Вопрос непростой. Тем более что люди много чего меряют, не очень-то понимая, что именно они меряют.

В случае с мышлением можно уверенно сказать лишь то, что мы имеем дело с движением структур (моделей, систем [32]), которые являются категорией отношений. Мы и воспринимаем их как абстракцию, как нечто виртуальное, бесплотное и призрачное (как и мысли). Как мерить движение структур? Интересный вопрос.

Слишком интересный вопрос, чтобы им не заняться. Структура ведь не является субстанцией и, возможно, к её движению вообще нельзя применить категорию энергии в качестве меры. Но она не является и свойством субстанции. Дебри какие-то мангровые. С такой же проблемой столкнулись в попытках объяснить, что же такое информация. И действительно ли мозг есть высшая из возможных форм организации материи? Можно ли изобрести иной носитель мангров?

Очевидно, что при высоком уровне организации процессов в мозге привычные параметры (протяжённость, количество, масса…) исчезают и возникают новые процессы и параметры [33]. Какие? Можно ли представить их? И ещё: а возможен ли следующий системный уровень? Если да, тогда что там такое может быть? Возникает ли при этом какая-либо новая сущность? Впрочем, в теории Кулакова есть представление о структурах разных рангов.

Здесь уместно вернуться к приведённому в самом начале статьи образу пещеры с прыгающими на её стенах тенями. Развивая этот образ, Кулаков говорит: “Наш видимый мир есть отражение чего-то более простого и фундаментального. … Невозможно связно говорить о тенях, оставаясь лишь в мире теней. … Но где больше основательности, простоты, гармонии? Не в хаосе же теней! Там [то, что порождает эти тени]. Она и есть структура. Наш же физический мир – это только её тень. Но структура не одна – их множество, их целая иерархия структур, от самых простых, до самых сложных.”

 

10. Психика

“Чужая душа – потёмки”

(Пословица)

Говорить о том, как выглядит психика в свете мангровой гипотезы, пока слишком рано. Разве что отметить, что традиционный подход к психике основан на принципе “чёрного ящика”, подразумевающего её понимание как самостоятельной сущности, такой же, как и физическая (или физикалистская).

В рамках мангровой гипотезы под психикой следует понимать весь комплекс процессов, вызываемых имитационными импульсами. Эта гипотеза пока в состоянии описать первичные механизмы обработки сигналов, а психология занимается с тем, что можно описать как функции достаточно сложных структур, образуемых этими первичными механизмами. С точки зрения мангровой гипотезы все чувства (страх, неуверенность и т.п.) – это всего лишь форма представления процессов взаимодействия организма и среды, как текущих, так и прогнозируемых (у человека – по большей части). Это примерно как, скажем, красный цвет: на самом-то деле это всего лишь определённая частота электромагнитного излучения, в котором нет ничего красного или зелёного.

Мангровая гипотеза опирается на то, что психические процессы вторичны по отношению к процессам физическим. То есть, она вполне материалистична. Она даёт надежду (пока только её – до экспериментального подтверждения) уйти от виталистических “бесконечно-сложных” процессов мышления (образующих эту самую психику) и тем более неких “носителей сознания” к вполне осязаемой иерархии физических процессов [34].

Сознание – это только функция сигнальной структуры, возможная на некоторой стадии её развития. По мангровой гипотезе нет чёткой грани по наличию сознания (как и психики) у всего, что имеет сигнальную структуру, начиная с простейших. Это видно по эволюционному строению мозга и нервной системы. Сознание не появляется внезапно и только у человека. О внезапности можно говорить лишь применительно к самой первой, самой простейшей сигнальной структуре, которая появилась случайно (но сохранилась закономерно). Далее пошёл лишь количественный рост, усиливающий эту полезную часть организма методом выбраковки тех, у кого усиления (опять-таки случайно) не происходило.

Трудно удержаться, чтобы не зацепить немного парапсихологию. Наука эта весьма сомнительная. Тем не менее, ряд экспериментов показывает, что всё-таки существует “что-то”, хотя и не то, о чём толкуют записные парапсихологи. Экспериментаторы установили (д.ф-м.н. Л. Лесков, “Знание – сила” 1993-6-48), что для того, чтобы указанное явление имело место, должен быть объект, который отвечает следующим требованиям:

а) он не должен содержать материальных частиц (иначе их присутствие обнаружили бы в экспериментах; впрочем, на их неуловимости настаивают обычно и сами парапсихологи);

б) он должен обладать устойчивой внутренней структурой (способной хранить закодированную каким-либо образом информацию);

в) процессы, происходящие с его участием, не должны характеризоваться “стрелой времени” (прошлое, настоящее и будущее как бы сосуществуют; с этим согласны и парапсихологи).

Такому парадоксальному набору вполне отвечает динамическая структура мангров, образовываемая нейроимпульсами и которую мы называем мышлением. Энергетический характер структуры позволяет ей (в принципе) получать кое-какую информацию о внешней среде напрямую, минуя обычные рецепторы. Ведь аксоны вполне можно считать антеннами в виду их электропроводности. Для этого во внешней среде должны иметь место сходные структуры, в которых должны происходить аналогичные процессы. Более того, можно даже отважно предположить некоторую связь с другими структурами. Что и как – “особь статья”.

Эстетика? Кто читал роман А. Хейли “Колёса”, тот, наверное, помнит слова одного из героев о “красоте целесообразности”. Обсуждая концепцию нового автомобиля, инженеры пришли к выводу, что наибольшей красотой обладает максимальная целесообразность, доведённая до предела функциональность машины. Так, уродливые, в общем-то, боевые машины разного назначения завораживают взор своей отточенной целесообразностью. Уродливый, несомненно, шагающий экскаватор, безусловно, красив для тех, кто строит и эксплуатирует их. В этом вся эстетика: согласованность с процессом.

 

11. Методы решения творческих задач

“В науку нет царского пути”

(Архимед)

Закономерен вопрос: “А как в свете мангровой гипотезы выглядит теория решения изобретательских задач? Выглядит она, надо сказать, хорошо. Мангровая гипотеза строится на предположении, что независимо от человека в его мозгу запечатлеваются следы от объективных внешних процессов. Фактически – закономерности протекания этих процессов. Следовательно, если, решая творческую задачу, мы рассматриваем объект с точки зрения процессов, протекающих в образующей его структуре, то знание и понимание законов (или даже закономерностей) этих процессов выводит нас на искомое решение, сколь бы сложным и замысловатым оно ни было, наикратчайшим путём.

Становится объяснимым результат опыта, проведённого в 80-х годах неким профессором: перед выполнением учебного задания он немилосердно подвергал группу своих студентов мощному комплексному воздействию всяческих внешних раздражителей (вибрация, шум и т.д.). И эта группа лучше справлялась с заданием, нежели контрольная, которую не терроризировали. Надо полагать, что массированное воздействие внешних раздражителей не только взбодрило давно не использовавшиеся ветви мангров, но и сделало их крону более пышной, развесистой. Комплексность же позволила установиться новым связям между манграми. В конечном счёте, на короткое время возникала более мощная и сложная структура. Это и обеспечило большую легкость мышления пытаемых студентов.

Интересно отметить, что из мангровой гипотезы следует невозможность прочтения как-то извне информации, хранящейся в мозге (“сканировать” и так далее, как в фантастических романах и кинофильмах). Её там просто нет. Вместо неё есть лабиринт, по которому носятся толпы призраков-импульсов, почти ничего общего не имеющие с тем, что принято считать информацией. То есть, структуры, возникающие в мозге, совсем не похожи на образы внешней среды, сигналы от которых поступают на рецепторы. А имитационные процессы искажают даже то, что только-только поступило в мозг, вынуждая видеть не то, на что смотришь, а то, что там есть знакомого.

Информацию нельзя и загрузить в мозг с помощью какого-либо чудо-снадобья или с помощью очередного электронного дива (как в компьютер), минуя природные рецепторы (что-нибудь такое прилепил к черепу и вперёд). Несовершенная получается конструкция мозга, совсем непохожая на организованное пространство жёсткого диска. Мыслит, собственно говоря, не мозг, как таковой, а динамичная структура (“душа”), возникающая из нейроимпульсов. И мыслит она сразу вся, целиком. Можно ли описать её?

Закономерен вопрос: если мозг не хранит информацию, то как же мы говорим, вспоминаем и т.д.? Ответ на поверхности: мозг восстанавливает информацию всякий раз, когда в том возникает нужда. Длительность вспоминания как раз и согласуется с идеей восстановления информации. Вспомним: информация – это описание структуры. Так вот, согласно мангровой гипотезы мозг постепенно создаёт сверхструктуру, в которой легко помещается (примерно по принципу “матрёшки”) всякая информация, описывающая более простую структуру.

 

Заключение

“В защиту своей теории всегда можно

провести достаточное количество исследований”.

(Закон научных исследований Мерфи)

Разумеется, всё это контурно и схематично, хотя предлагаемая реконструкция эволюции мозга и представляется наиболее естественной и простой. Да и касается она пока лишь нижних этажей гипотетической структуры.

Мангровая гипотеза – это пока даже не модель, а всего лишь идея модели, порождающая множество вопросов. Но если она адекватно описывает хотя бы те явления, о которых шла речь выше, то ответы на эти вопросы (как и на уже сформулированные в тексте) должны получиться путём относительно простых рассуждений. Если, конечно, жёстко придерживаться метода, без всяких “а почему бы и нет”.

Возникает иной взгляд на развитие того, что принято называть “творческим мышлением”, да и вообще на все проблемы, связанные с поисками решений. Включая проблему искусственного интеллекта. И, соответственно, решения этих проблем будут совсем иными.

Кстати, о проблеме искусственного интеллекта. Когда эта статья была уже почти готова, пришла информация [35] о книге физика Роджера Пенроуза “Тени разума”. Опираясь на теорему Гёделя, Пенроуз представил весомые аргументы (до сих пор не опровергнутые) в пользу того, что человеческую мысль не удастся смоделировать никаким вычислением.

Он предложил гипотезу, объясняющую это посредством квантовых процессов в микротрубках – белковых структурах в нейронах. По Пенроузу получается, что поток сознания образуется за счёт алгоритмически непредсказуемых квантовых процессов (“моментов сознания”). Пенроуз приводит математические оценки, по которым в мозге происходит несколько сотен миллионов “моментов сознания” в секунду, а в нервной системе червя - не более двух.

Легко заметить, что идеи Пенроуза хорошо согласуются с мангровой гипотезой. Возможно даже, что белковые микротрубки и есть гипотетические анализаторы нейроимпульсов, хотя, как уже указывалось выше, в нейронах и без того предостаточно аналогов радиоэлектронных элементов. Мерцание мангров также практически тождественно “моментам сознания” Пенроуза как по своей сути, так и по количеству импульсов.

Трудно утверждать что-то определённое о возможности вычислительного моделирования мерцания мангров. Видимо, можно, раз речь идёт о работе сравнительно больших объектов, а у Пенроуза само предположение о квантовом уровне мышления отрицало такую возможность в силу заведомой стохастичности и вероятностности квантовых процессов.

Трудно представить при нынешнем уровне техники создание искусственного эквивалента нейрона с тысячей связей и с теми же размерами: 10-20 связей – ещё куда ни шло. Но здесь нужна качественно иная технология, отличная от нынешней миниатюризации выключателя. С другой стороны, если окажется, что механизм работы мозга всё же иной, то не может ли мангровая гипотеза стать основой для создания искусственного мозга?

Допустимо ли искать решения, которые дадут сознание какому-нибудь искусственному созданию рук человеческих [36]? Возможна ли реализация механизма мышления по мангровой гипотезе на ином носителе, нежели нейроны? На “железе”? Есть в этом что-то от экстремальных видов спорта типа Base jump (прыжки со скалы или моста на резинках).

И насколько этично создавать искусственное сознание при наличии кнопки Reset, не говоря уж о рубильнике где-то в местной энергетической компании? А ведь маловероятно, что в итоге таких работ сразу появится искусственный гений.

Королёв В.А.
18.05.2000 г.

“Постойте, куда же вы? Какой обед, если

мы не решили главного вопроса, – есть ли бог?”

(Белинский Тургеневу)

Рукопись депонирована в Челябинской областной универсальной научной библиотеке (ЧОУНБ)

 

 

Словарь

Не очень это благодарное дело. Точнее – совсем неблагодарное. Во-первых, есть Третий закон Чизхолма: “Любые предложения люди понимают иначе, чем тот, кто их вносит”. И есть Первое следствие из него: “Даже если ваше объяснение настолько ясно, что исключает всякое ложное толкование, все равно найдется человек, который поймет вас неправильно”. Во-вторых, любое объяснение термина всегда будет опираться на понятия, которые также требуют особого разъяснения. В-третьих, поди, угадай, кому что надо разъяснить дополнительно. В-четвёртых, всегда найдётся кто-то, что твёрдо убеждён в том, что правильное понимание термина – совсем иное, а именно – его. В-пятых… Словом, попытаюсь дать толкования терминов так, как они применяются в рамках именно данной статьи. Правда, внимательный читатель заметит некоторый дрейф в определениях по сравнению со словарями в предыдущих статьях. Но развитие теории – на то и развитие теории, чтобы уточнять понятия.

Были поначалу намерения дать разъяснения, что такое “аксон”, “нейрон” и т.п. “генные мутации”, но по здравом рассуждении пришёл к выводу, что если человек с такими вещами был ранее незнаком (хотя бы понаслышке), то для пояснений данного словаря совершенно недостаточно. В двух словах всё равно ничего не расскажешь. А рассказывать надо много. Слишком уж специфический объект исследования выбран. Поэтому было решено ограничиться краткими пояснениями непосредственно в тексте.

Ассоциация (от лат. associatio – соединение) – способность человеческого мозга свободно связывать различные явления (образы, понятия, мысли, представления, чувства и т.д.), когда появление одного из них служит стимулом для возникновения в сознании другого. Условно первый элемент можно назвать причиной ассоциации, а второй – следствием. Ассоциация является отражением в сознании человека взаимосвязей предметов и явлений действительности. Обычно она возникает неконтролируемо (без участия сознания) и в большой степени зависит от опыта, эмоциональности и других характерных особенностей человека, а также от условий в момент возникновения.

Интуиция – неосознаваемая форма мышления, проявляющаяся наиболее заметно при необходимости работы с информационными системами с большим числом элементов и связей между ними. Именно последнее обстоятельство резко затрудняет контроль сознания над процессом мышления, в результате чего оно становится неконтролируемым, что воспринимается как неосознаваемое мышление (или выдаётся за работу т.н. подсознания). В силу этого результат работы интуиции выдаётся без каких-либо видимых обоснований. Впоследствии человек обычно может восстановить цепочку умозаключений и ассоциаций, приведших к интуитивному решению.

Известные подходы к пониманию механизмов поиска интуитивного решения можно разделить на две группы. Первая основана на том, что подсознание – способность отражения действительности, эволюционно более поздняя, чем сознание. Она практически отсекает всякую возможность познать механизм интуиции и логически приводит к идее души, бога и т.п., что бесперспективно. Вторая: подсознание – атавистическая форма отражения действительности, свойственная предкам человека. Известные ограничения (правило семи объектов и т.п.) мыслительных способностей человека есть только временные ограничения, соответствующие современному уровню развития мышления.

Информация – описание структуры.

Образ – результат отображения мозгом другого объекта; функциональная структура активного познания организмом окружающей действительности; форма субъективного восприятия и звено регулирования поведения, соответствующие организации среды; элемент динамической перцептивной и ментальной модели мира, соответствующий организации человеческой психики, её генетической памяти и логики.

Организация – описание структуры в форме установления отношений её элементов к процессу, организующему эту структуру. Соответственно, организованность структуры будет показывать, в какой степени её элементы участвуют в осуществлении процесса. Организация показывает направление процесса и всегда связана с этим процессом.

Принцип (от лат. principum – основа, первоначало) – первоначало, руководящая идея, основное правило поведения. В логическом смысле Принцип есть центральное понятие, основание системы, представляющее обобщение и распространение какого-либо положения на все явления той области, из которой данный образ абстрагировался.

Процесс – последовательная, ориентированная смена явлений или состояний объекта (перемещение, преобразование и т.п. вещества, энергии или информации). Движение вещества, энергии, информации или структуры (изменение конфигурации связей между её элементами).

Свойство – характеристика объекта, отражающая его потенциальную возможность производить определённые действия или изменяться под определённым воздействием, способность участвовать в том или ином процессе.

Система – абстрактная структура из частей объекта, минимально необходимая для осуществления процесса. Система существует, если в ней осуществляется процесс. Система способна выполнять только одно действие (функцию, процесс).

Структура (от лат. structura) – взаиморасположение и связь составных частей чего-либо, строение; в данном случае системы; способ существования групп объектов, характеризуемый обязательным взаимным действием их друг на друга. В геометрофизике этот термин определён более точно, но и менее понятно.

Функция (от латинского functio – совершение, исполнение) - форма проявления свойства в определённой системе отношений двух объектов, указание роли одного из них. Обозначает отношение двух объектов, в котором изменение одного из них ведёт к изменению другого в ходе возникающего при этом процесса.

Примечания:

1. Интересно, что вульгарный материализм добрался даже сюда. Например, некий профессор всерьёз утверждает, что “мысли и эмоции материальны и в прямом смысле слова могут быть тяжёлыми или лёгкими, их масса варьирует в пределах 10^-39-10^-30 граммов”. Он пробовал взвесить цвет? Можно узнать массу автомобиля, но массу езды на автомобиле? Материальность процесса означает только материальность объектов, участвующих в процессе, но не самого процесса как формы движения.

Встречаются также теории о молекулярном, квантовом и других, более глубоких носителях мышления. Утверждается ещё, что мир состоит из чего-то вроде мыслящих шариков, размером много меньших, нежели кварк. Характерно, что при этом никогда ничего не говорится о том, как именно происходит процесс мышления, в чём заключается мышление, что это такое. Проще говоря, отсутствие решения объясняют тем, что оно кроется глубже, чем сегодня можно прорваться. Так, раньше утверждали, что разгадка сознания в подсознании.

Сегодня многих может напугать термин “материализм”, но означает лишь принцип поиска объяснения всего сущего без привлечения бога в любом его обличье и любой его роли. В этом, собственно, и состоит рациональность исследования.

Поэтому идти следует с максимальной осторожностью. Например, под названием “научных” распространены представления о мозге, как о некоем подобии компьютера. А раньше мозг сравнивали с шестерёнчатым механизмом типа арифмометра. Даже странно: ведь физические пределы совершенствования компьютера уже просматриваются, а до человеческого мозга ему всё ещё почти также далеко. Современный компьютер (и даже перспективные “квантовые”, “молекулярные”, “биологические”, “нейронные” и прочие) – это всего лишь множество электронных копий обычных механических переключателей типа рубильника. Ведь не сравнивают же ноги и колесо. Природа почему-то не “додумалась” до использования колеса вместо ног у живых организмов. Компьютер не моделирует принципы работы мозга, он использует другие принципы для выполнения тех же функций.

2. Распространено мнение, что с открытием генных структур эта теория похоронена. Какое-то время так и было. Но затем выяснилось, что всё не так просто. Обычное понимание генов, как записанных на молекулярном уровне программ развития организма, не в состоянии объяснить механизм их возникновения. Однако если дарвиновскую теорию применить к самим генам, то придётся принять, что ген – это тормоз механизма деления клеток, совершенно необходимый для выживания многоклеточных организмов. В этом понимании появление, развитие и сама структура гена вполне объяснимы естественными механизмами. Даже само нарастание разнообразия клеток по мере развития зародыша демонстрирует попытки клеток вырваться из-под давления генов путём трансформации (чтобы ген сразу не “узнал”) Весьма красноречивым фактом служит заболевание раком (то есть, неконтролируемым размножением клеток) при “выключенных” генах. Примеры – гены Р53, “бкл”, РБ и другие. Впрочем, вот мнение Френсиса Хитчинга: “Гены – мощный стабилизирующий механизм, главная задача которого заключается в предотвращении развития новых форм”. Это, конечно, не аргумент, но всё же… А вот ген “рас”, которому три миллиарда лет, - аргумент. Изменчивость, которой бы не было при наличии программы, - это тоже аргумент. Словом, сегодня “на коне” эпигенетическая теория эволюции (ЭПЭ).

3. Более подробно с вопросом можно ознакомиться по “Истории развития нервной системы позвоночных” Сеппа Е.К. Там, правда, встречаются выражения типа “В ходе развития обонятельного рецептора образовалась особая часть мозга, обладающая способностью образовывать бесчисленное количество сочетаний отдельных элементов, отражающих бесчисленные сочетания химических соединений, и сохранять следы бывших возбуждений”. То есть, образовалась такая способность и всё тут. Научился человек думать и всё тут.

4. Тут возникает эволюционная вилка: упрощение тоже способно увеличить шансы на выживание. Усложнение само по себе не повышает шансы на выживание, а является следствием других факторов, действующих независимо. То есть, для усложняющихся систем выживание становится всё более трудным делом. Правда, объединение клеток упрощает их: каждая гарантированно получает питание, её охраняют, обеспечивают микроклимат, а требуют лишь хорошо выполнять одну-единственную функцию.

Интересна в связи с этим известная каждому школьнику инфузория. Её необычность в том, что её развитие пошло по третьему пути: многоклеточные организмы стали сливаться в одну гигантскую, сверхсложную клетку. Так, некоторые из примитивных инфузорий насчитывают до 180 клеточных ядер, тогда как “продвинутые” инфузории имеют всего одно ядро, но большое.

Однако следует отметить, что клетки избравшие “коллективистский” путь развития, всё же не свели набор своих функций к одной-двум. Судя по некоторым исследованиям (Г. Марков, Институт неорганической химии Сибирского отделения РАН) такие клетки продолжают активную “общественную” жизнь, обмениваясь самой разнообразной информацией. Было установлено, что клетки обладают многоуровневой системой выдачи и приёма информации, причём самые низкие уровни отвечают за физиологические изменения в организмах, а самые высокие – за наследственность. Что важно: обмен информации не ограничивается только путём переноса сигнальных молекул типа пептидов. Используются и другие носители информации.

5. Характерно, что первая и самая простая структура первобытного нейронного коммутатора позволяла ему всего два варианта сигнала: “да” и “нет”. Как у самого современного суперкомпьютера.

6. Это много позже больные на голову придумали гусарскую рулетку. Не исключено, впрочем, что таким образом (через пристрастие к экстремальным видам спорта, наркотикам и т.п.) мать-природа изводит тупиковые ветви развивающегося вида Homo sapiens.

7. Разумеется, речь идёт о характеристиках в рамках теории Максвелла. На самом деле всё может быть несколько иным и нейрон отмечает не то, что мы думаем.

8. Экспериментально установлено, что мозг воспринимает не более 1% информации, воспринимаемой рецепторами (зрением, слухом и т.д.). Остальные 99%, надо полагать, для выживания организма и не требуются. Может быть когда-нибудь потом? Или мы просто пока ещё не разобрались?

9. Свидетельством в пользу такого предположения (т.е. о нейроне как самостоятельном анализирующем устройстве) может служить экспериментально установленное явление запоминания отдельными нейронами некоторых специфических слов (“UC Clip”, 1989, т. 64, №13).

10. Интересная проблема: сколько раз необходимо повторять операцию разложения до получения однородного сигнала, где уже и разлагать больше нечего? И ещё: как быть с типом функции? Не всё ведь – синусоида?

11. Подсчитано, например, что если связать все нейроны друг с другом непосредственно, то суммарный вес аксонов превысит 6 кг.

12. “Средний” нейрон имеет от нескольких сотен до нескольких тысяч аксонов. Но есть группа нейронов (30-50 тысяч), ответственных за “поставки” нейромедиаторов серотонина, гистамина и норадреналина, у которых на один нейрон приходится до полумиллиона аксонов.

13. У организма (человека в частности) рецепторов больше и они разнообразней и необычней, чем принято думать. (д.м.н. Блинков И.Л. по журналу “Знание – сила” 1992-3-19).

14. С лёгкой руки Сахарова Д.А. (Г. Шевелева “Кто вы, доктор Сахаров”, интервью с “атомным академиком” в журнале “Знание – сила” 1996-5-52) в нейрофизиологию вошла идея гомогологичных (однотипных) нервных сетях. В сущности, это то же самое, что и описываемая структура. Сахаров же ввёл понятие “гетерон”. Это комплекс таких структур, реакция (поведение) которого меняется в зависимости от содержания в межклеточной среде мозга нейромедиаторов или сигнальных молекул. Иначе говоря, зависимость реакции организма от настроения, от рюмки. Это объясняет нелогичность действий человека, веру во что-то, несмотря на очевидную ошибочность.

15. Впрочем, мозг занят не только внешней средой, но и урегулированием проблем, возникающих в ходе множества процессов, протекающих внутри организма и не связанных непосредственно с внешней средой. То есть, саморегулированием или оптимизацией всего комплекса процессов организма в целом. На это требуется изрядная часть наличных миллиардов нейронов.

16. Одной из пыток, применяемых к космонавтам, служит выдержка их в сурдокамере: почти полное отсутствие внешних сигналов. Обычно в таких условиях мозг склонен засыпать после непродолжительного сопротивления. По сути, моделируется отключение рецепторов.

17. Что-то похожее на знаменитые самовоспроизводящиеся автоматы Неймана.

18. См., например, книгу “Компьютерная лингвистика для всех” (Анисимов А.В., Киев, “Наукова думка”, 1991г.).

19. Из обзора д.б.н. Ковальзона В.М. “Тайна сна: на пороге третьего тысячелетия” (журнал “Знание – сила”, 1995-10,11)

20. Нередко встречаются утверждения о том, что мозг загружен, дескать, всего на 20%. Интересно, как можно утверждать такое, не зная механизма его работы? Хороший аналог – разборка и сборка какого-либо механизма неумелым человеком: “лишние” детали всегда будут.

21. Диковинное “пространство структур” - не более чем условность. Вероятно, было бы более правильным применить термин “уровень структур”. Впрочем, о структурах речь пойдёт немного позже.

22. Теория информации изначально по пути синтеза: от простейшего “да – нет” до сложнейших комплексов из всё тех же “да – нет”. Например, модели машинного зрения строятся на объединении множества сигналов (персептрон) и ничего у них не получается. Согласно мангровой гипотезе надо наоборот.

23. Например, у лягушки задач мало: спастись от врагов и добыть пищу. Поэтому беден и её зрительный мир. Движение большого тёмного предмета в поле зрения ассоциируется с образом врага, от которого следует спасаться. Маленький подвижный предмет – потенциальная пища, на неё нужно напасть. Предметы, которые не движутся, лягушке безразличны и она их не видит. Лягушка с голоду умрёт, если вокруг будут неподвижные комары и мухи.

24. Развитие объектов в игровых программах идёт точно также. И называется это нарастанием детализации.

25. Так вот почему компьютеры играючи обошли человека во всём, что связано с вычислением: они начали там, где человек только начал осваиваться. Но было бы любопытно проследить эволюцию числа воспринимаемых объектов. Например, некоторые уцелевшие племена в джунглях ощущают числа только до 2-х, а дальше уже идёт “много”. То есть, считать-то они могут и дальше, а выглядит это так же, как считаем мы в десятичной системе: один, два, два и один, два и два, “два и два” и один, “два и два” и два… и так далее.

У современного человека есть понятие “несколько”, то есть число объектов, которые мозг может воспринять как определённую целостность с конкретной количественной характеристикой. Современные люди в основном способны воспринимать как “несколько” до 7-ми объектов. Но тренировками могут достигнуть и больших результатов. Так, лётчикам-разведчикам надлежит мгновенно увидеть и сосчитать довольно большие группы разнообразных наземных объектов. В принципе, можно ожидать, что тренировки или эволюция увеличат этот предел. А связан этот предел, видимо, с числом каналов, задействованных при обработке потока сигналов от одного рецептора.

Этим обстоятельством, кстати, объясняется распространённость числа 7 в, скажем, сказках: это всего лишь число объектов, поведение которых мозг современного человека может нормально, без особого напряжения, удерживать под контролем. Исходя из этого, в принципе можно сколь угодно наращивать число контролируемых объектов, следя лишь за тем, чтобы их постоянно можно было бы сводить примерно в 7 групп. Точно так же, как представители вышеупомянутых уцелевших племён разбивают всё на два. Характерно, что персонажи наидревнейших мифов тоже не поражали своей многочисленностью и сводились к взаимодействию “хорошего” и “плохого”. Это уже позднее структура небесного общества стала усложняться.

26. В теории информации, похоже, произошла незаметная подмена информации как описания структур математическим моделированием, развитие которого упёрлось в бесконечности, неизменно появляющиеся при попытках построения более-менее адекватных моделей.

27. Подробнее о составе систем см. статью Королёв В.А. “О понятии “система”. Определения из этой статьи (без пояснений) приведены в Словаре.

28. Энгельс приводил в качестве примера противоречия в математике выражение “корень квадратный из минус единицы”. Между тем этот пример говорит лишь об ограниченности возможностей нашего мозга воспринимать такую структуру.

29. См., например, Ю.И. Кулаков “Элементы теории физических структур” (Новосибирск, НГУ, 1968г.).

30. Нечто подобное (даже очень) описано в рассказе С. Лема “Формула Лимфатера”.

31. Давно известно, что чем выше уровень благосостояния, тем ниже рождаемость. Ссылки на повышение цены воспитания и образование детей только подчёркивают тот простой факт, что дети всё более рассматриваются лишь как статья расходов, уменьшающая финансирование собственных потребностей. Эгоизм нарастает.

32. Под термином “система” здесь подразумевается именно система, а не объект, на котором она определена.

33. Впрочем, то же самое происходит при движении в обратном направлении по иерархической лестнице на какой-то её ступеньке.

34. Нечто похожее происходит сегодня в биологии, где физическая биология постепенно разрушает бастионы виталистов. Собственно, она их уже почти разрушила. Дело лишь за приотставшей техникой. Только роль души у виталистов занимает некая “жизненная” субстанция.

35. Журнал “Компьютерное обозрение” (Киев, 2000-4-38), статья “Разум в пробирке”.

36. Здесь уместно привести отрывок из упомянутой выше книги С. Лема, в котором описываются впечатления героя, Лимфатера, от первого контакта с созданным им искусственным сверх-разумом:

“Я услышал голос:

- Наконец-то. – И чуть погодя: - Я не забуду тебе этого, Лимфатер.

Я был слишком ошеломлён, чтобы шевельнуться или ответить, а ОН продолжал:

- Ты боишься меня? Почему? Не нужно, Лимфатер. У тебя ещё есть время, много времени. Пока я могу тебя поздравить.

Я по-прежнему молчал, а ОН сказал:

- Это правда: существуют только два возможных решения проблемы… Я – первое.

Я стоял, словно парализованный, а ОН всё говорил, тихо, спокойно. Разумеется, ОН читал мои мысли. ОН мог проникнуть в мысли любого человека и знал всё, что можно знать. ОН сообщил мне, что в момент пуска его сознание словно взорвалось и совокупность ЕГО знаний обо всём, что существует, стала расширяться со скоростью света, словно невидимая сферическая волна. Так что через восемь минут ОН уже знал о Солнце; через четыре часа – обо всей Солнечной системе; через четыре года ЕГО познание должно было распространиться до альфы Центавра и расти с такой же скоростью дальше – в течение веков и тысячелетий, пока не достигло бы самых дальних галактик.

- Пока, - сказал ОН, - я знаю лишь о том, что находится от меня в радиусе миллиарда километров, но это ничего: у меня есть время, Лимфатер. Ты ведь знаешь, что у нас есть время. О вас, людях, я, во всяком случае, знаю уже всё. Вы – моя прелюдия, вступление, подготовительная фаза. Можно сказать, что от трилобитов и панцирных рыб, от членистоногих до обезьян формировался мой зародыш – моё яйцо. Вы тоже были им – его частью. Теперь вы уже лишние, это правда, но я не сделаю вам ничего. Я не стану отцеубийцей, Лимфатер.

… Он пустился в сложные рассуждения по поводу теории своего существования и отчаянных усилий его акушерки – эволюции, которая, не будучи в состоянии … создать его прямо, была вынуждена сделать это через посредство разумных существ …

… до того момента я вообще не задумывался, во всяком случае, по-настоящему, над тем, что произойдёт, когда ОН начнёт функционировать. … Инстинктивно я всё ещё принимал ЕГО … за ещё одну разновидность, пусть очень высокоразвитую, механического мозга; за эдакого сверхэлектронного супермыслящего слугу человека; и лишь той ночью я осознал своё безумие. Нет – ОН вовсе не был враждебен людям; ничего подобного. Не было и речи о конфликте … Только, видите ли, ОН превосходил знанием все миллиарды разумных существ на Земле, и сама мысль о том, что ОН мог бы нам служить, была для НЕГО такой же бессмыслицей, как для людей – предположение, что мы нашими знаниями, всеми средствами техники, цивилизации, разумом, наукой обслуживали, допустим, угрей. Это не было, говорю вам, вопросом соперничества или вражды: нас просто не брали в расчёт.”

Знаменитый польский писатель-фантаст и философ хорошо понимал, о чём речь.