Мозг и информационные процессы

В связи с появлением и развитием кибернетики — науки, исследующей принципы управления в системах большой сложности, возникли новые возможности исследования мозга, проникновения в его тайны. Центральная нервная система стала объектом первых кибернетических исследований, и, по существу, нейрофизиология должна по праву считаться одним из прародителей кибернетики. Как указывает Н. Винер, проведенные им совместно с А. Розенблюмом нейрофизиологические работы сыграли важную роль в становлении взглядов, которые вскоре привели его к формулированию кибернетических концепций. И в последующие годы вопросы, связанные с функционированием нервных механизмов, занимали в кибернетике ведущее место по глубине и объему исследований.

В настоящее время почти нет таких проблем в области невропатологии и психиатрии, нейрофизиологии и психологии, где бы не сутдествовало попыток кибернетической интерпретации. Генезис эпилептических припадков и механизмы памяти, работа сети нервных клеток и функции нейрона, условный рефлекс и перекодировка афферентной информации — все эти проблемы стали предметом изучения кибернетики.

Кардинальные понятия кибернетики — управление и информация. Управление — это воздействие на систему, выбранное из множества возможных воздействий на основании имеющейся для этого информации, сохраняющее и совершенствующее организованность данной системы. Управление необходимо не только для нормального функционирования системы, но также и для обеспечения ее развития в требуемом направлении: для развития организма из зародыша, для развития предприятия, для развития науки, искусства и т. п. Ныне ин-

46

тенсивно разрабатываются проблемы оптимального управления, под которым понимается такая совокупность управляющих воздействий, которая обеспечивает наивысшую эффективность.

Управление существует там, где есть выбор. Если речь идет об управляемой системе, то всегда существует некоторое множество возможных действий, из которого производится выбор предпочтительного.

По мере совершенствования техники управления участие человека в процессе управления становится все более опосредствованным. Сначала он освобождается от функции непосредственного воздействия на органы управления, передавая ее исполнительному устройству, затем возлагает часть своих функций на управляющие устройства. Теперь и сами задания могут вырабатываться машиной. Человек определяет лишь цели управления.¹

Содержанием одной из кардинальных идей, существенно пополнивших мировоззрение современного человека, является новый взгляд на составляющие мироздания; в число их включен феномен информации, без которого немыслимы никакие организованные системы.

Широко бытует мнение, что мы живем в век информационного половодья: реки всевозможной информации, выходя из берегов, разливаются все шире и шире, угрожая затопить умы людей. При общем избытке информации мы нередко страдаем от нехватки полноценной и своевременной информации, что создает определенные трудности в планировании экономики, науки, здравоохранения и пр.

В зарубежной философии существуют различного рода воззрения, противостоящие диалектико-материалистическому пониманию информации. Так, немецкий ученый Кершнер, используя известное положение Н. Винера о том, что информация «не есть ни материя, ни энергия», пытается доказать, будто информация вообще не вписывается в материалистическую картину мира.

Автор книги «Сознание машин» Гюнтер утверждает, что антитеза духа и материи, которая тысячелетиями

¹ См. Н. Винер. Кибернетика. М., 1968; С. Бир. Кибернетика и управление производством. М., 1964.

47

занимала сознание человека, сегодня должна исчезнуть как философская проблема, ибо наблюдается область информационных явлений, которая не может быть отнесена ни к классу материальных, ни к классу духовных явлений. Аналогичные утверждения встречаются и у других буржуазных авторов.

В системе диалектико-материалистического мировоззрения информация выступает как неотъемлемое свойство движущейся материи. Все большее число исследователей присоединяется к точке зрения, рассматривающей информацию в связи с отражением и разнообразием.

На разнообразии, или, иначе, на множестве возможностей выбора в источнике сообщений, основывается количественная оценка информации. Чем шире возможность выбора, тем неопределеннее его исход. Сообщение о результатах выбора должно устранить эту неопределенность. Чем больше неопределенности устраняет данное сообщение, тем больше содержит оно информации.

Сообщения при отсутствии выбора (соответственно неопределенности) не несут информации. Лишь то сообщение, которое содержит что-то новое, отличное от того, что было известно раньше, содержит информацию. Если вам скажут, что после ночи наступит день, то такая информация, по существу, равна нулю: вы и без этого знаете, что ночь сменяется днем; здесь нет выбора. Каждый человек интуитивно чувствует, что такое «много» или «мало» информации. Но этого недостаточно. Наука и практика, особенно современная техника связи, требуют точной количественной меры информации. Такой мерой и служит неопределенность сообщений, называемая также энтропией¹.

Каково соотношение информации и отражения? По этому вопросу не существует единства взглядов в нашей литературе. Одни склонны отождествлять информацию и отражение. Другие полагают, что эти понятия близкие, но не тождественные между собой. Третьи, проводя различие между ними, пытаются выявить характер их взаимной связи.

¹ См. К. Э. Шеннон. Работы по теории информации и кибернетике. М., 1963.

48

В процессе отражения неизбежно происходит передача информации, т. е. такое перенесение определенной упорядоченности (структуры, формы) отражаемого предмета на предмет отражающий, на основе которого можно судить об определенных признаках, свойствах воздействующего предмета или явления. В этом смысле информация — «мигрирующая структура». В ряде случаев такое перенесение выступает в виде «следа», который фиксирует те или иные особенности воздействующего предмета, явления. Например, некоторые окаменелости отчетливо хранят отпечатки древнейших рыб и растений.

Формы отражения производны от специфики и уровня структурной организации взаимодействующих тел. А содержание отражения выражается в том, какие изменения произошли в отражающем предмете и какие стороны воздействующего предмета и явления они воспроизводят.

Отражательные процессы — это процессы передачи и переработки информации. На каждом уровне структурной организации материи происходят свои специфические информационные процессы, начиная от элементарных информационных процессов на уровне механической формы движения материи и кончая сложнейшими информационными процессами в обществе. Высшим уровнем информации являются субъективные явления — образы, идеи, мысли как в сфере индивидуального, так и общественного сознания.

В неживой природе происходит обмен информацией, но вне живых систем она не подвергается расшифровке. Как отмечает В. М. Глушков, «совершенно не обязательно непременно связывать с понятием информации требование ее осмысленности, как это имеет место при обычном, житейском понимании этого термина. Информацию несут в себе не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест листвы и т. д.» ¹.

Способность не только получать, но и активно использовать информацию — это фундаментальное свой-

¹ «Диалектика в науках о неживой природе». М., 1964, стр. 500.

49

ство живой материи. У животных возникает особая приспособительная деятельность — поведение, а вместе с ним и управление, немыслимое без использования информации. Передача информации осуществляется с помощью определенных сигналов, т. е. каких-либо материальных процессов, например импульсов электрического тока, электромагнитных колебаний, запахов, звуков, цвета и т. п. Обладая определенной структурой (соответствующей упорядоченностью множества своих состояний), сигнал может нести ту или иную информацию.

Мозг человека можно себе представить в виде сложной кибернетической системы, которая воспринимает информацию, перерабатывает ее и хранит необходимые сведения в блоках памяти. Внешняя информация поступает в мозг через органы чувств, в которых происходит перекодирование информации: специфическая энергия раздражителя преобразуется в нервные импульсы — электрохимический процесс, несущий информацию о породившей его причине.

Общее количество информации, которое поступает из внешнего мира в мозг человека через его органы чувств, выражается числом 100 тыс. единиц (битов) в секунду. Но лишь небольшая часть этой информационной лавины становится фактом сознания. Количество информации, которое подвергается сознательной обработке, по данным разных авторов колеблется от 25 до 100 битов в секунду. В мозгу происходит тщательный отбор информации. Если даже исходить из максимального числа битов, то выходит, что лишь тысячная доля воспринятой информации доходит до сознания.

При моделировании работы мозга в кибернетических устройствах удается достигнуть огромного эффекта в оперировании информацией. Современные вычислительные машины превосходят человеческий головной мозг в скорости вычислений, в быстроте поиска информации, объеме оперативной памяти, а объем их долговременной памяти имеет тенденцию приблизиться к объему памяти головного мозга. Благодаря этому вычислительные машины уже сегодня решают многие задачи, которые всегда считались прерогативой человека (например, игра в шахматы и шашки, доказательство теорем, сочинение музыки).

50