Норберт Винер - Кибернетика или управление и связь в животном и машине

• Название: Кибернетика или управление и связь в животном и машине
• Автор: Норберт Винер
• Жанр: Прочая научная литература

«Кибернетика» — известная книга выдающегося американского математика Норберта Винера (1894—1964), сыгравшая большую роль в развитии современной науки и давшая имя одному из важнейших ее направлений. Настоящее русское издание является полным переводом второго американского издания, вышедшего в 1961 г. и содержащего важные дополнения к первому изданию 1948 г. Читатель также найдет в приложениях переводы некоторых статей и интервью Винера, включая последнее, данное им незадолго до смерти для журнала «Юнайтед Стэйтс Ньюс энд Уорлд Рипорт».

Книга, написанная своеобразным свободным стилем, затрагивает широкий круг проблем современной науки, от сферы наук технических до сферы наук социальных и гуманитарных. В центре — проблематика поведения и воспроизведения (естественного и искусственного) сложных управляющих и информационных систем в технике, живой природе и обществе. Автор глубоко озабочен судьбой науки и ученых в современном мире и резко осуждает использование научного могущества для эксплуатации и войны.

Книга предназначена для научных работников и инженеров.

---

Наконец, развертывающее устройство должно иметь собственный рабочий период, выделимый в общей работе мозга. Длительность этого периода должна соответствовать минимальному времени, необходимому для прямого сравнения форм у предметов разных размеров. Такое прямое сравнение возможно только между двумя предметами, не слишком отличающимися друг от друга по величине; в других случаях сравнение — продолжительный процесс, что свидетельствует о действии неспециализированного соединения универсальных элементов. Там, где прямое сравнение кажется возможным, оно как будто занимает время порядка одной десятой секунды. Таков же, видимо, порядок времени, необходимого для возбуждения всех слоев поперечных проводников в циклической последовательности.

Хотя этот циклический процесс может иметь местное происхождение, некоторые данные свидетельствуют о том, что существует значительный синхронизм между разными участками коры головного мозга, а это показывает, что процесс обусловлен каким-то синхронизирующим центром. Порядок частоты процесса соответствует ритму альфа-колебаний мозга, как видно из электроэнцефалограмм. Можно подозревать, что этот альфа-ритм связан с восприятием формы и носит характер ритма развертки, подобно ритму телевизионной аппаратуры. Он исчезает при глубоком сне; с другой стороны, он, как и следовало бы ожидать, маскируется и перекрывается другими ритмами, когда мы смотрим на [c.219] какой-либо предмет и наш ритм развертки действует подобно несущему колебанию для других ритмов и процессов. Альфа-ритм делается наиболее заметен, если бодрствовать с закрытыми глазами или же, не обращая взгляда ни на что в отдельности, пристально смотреть перед собой в пространство, как йог в состоянии отрешенности от внешнего мира[167], когда альфа-ритм обнаруживает почти совершенную периодичность.

Мы видели, что задача протезирования органов чувств — задача замены информации, нормально поступающей от потерянного органа чувств, информацией от уцелевших органов чувств — имеет важное значение и не является заведомо неразрешимой. Особенно обнадеживающим является то обстоятельство, что память и ассоциативные зоны, нормально возбуждаемые одним внешним чувством, не являются замками с единственным ключом, но могут хранить впечатления, поступающие и от других чувств. Ослепший человек, в отличие от слепорожденного, не только сохраняет зрительные воспоминания, предшествующие потере зрения, но способен даже запасать осязательные и слуховые впечатления в виде зрительных образов. Ощупывая свой путь при движении по комнате, он может представлять себе, как она должна выглядеть.

Следовательно, часть его нормального зрительного механизма продолжает ему служить. С другой стороны, он потерял не только свои глаза, он потерял также возможность пользоваться той частью зрительной области коры, которую можно рассматривать как фиксированный блок, организующий зрительные впечатления. Его нужно снабдить не только искусственными зрительными рецепторами, но и искусственной зрительной корой, которая будет переводить световые впечатления, поступающие в его новые рецепторы, в форму, настолько близкую к нормальным выходным сигналам его зрительной коры, что предметы, обычно выглядящие одинаково, будут иметь теперь одинаковое звучание.

Отсюда ясно, что критерием возможности такой замены зрения слухом служит, по крайней мере частично, отношение между числом различимых зрительных образов и числом различимых слуховых образов на уровне [c.220] коры. Это — отношение количеств информации. Ввиду довольно сходной организации различных участков сенсорной коры оно не будет, вероятно, сильно отличаться от отношения площадей зрительной и слуховой областей коры, которое составляет 100:1. Если всю слуховую область коры использовать для зрения, то можно надеяться, что количество получаемой информации будет равно примерно одному проценту информации, поступающей через зрительные органы. С другой стороны, зрение обычно оценивается по относительному расстоянию, при котором получают определенную степень разрешения образов, и по такой оценке 10/100 зрения означает поток информации, равный примерно одному проценту нормального потока. Это очень плохое зрение, но, конечно, не слепота; люди с таким зрением могут не считать себя слепыми.

В другом направлении картина гораздо благоприятнее. Глаз может распознавать все звуковые оттенки, используя лишь один процент своих способностей, и сохранность зрения при этом будет составлять около 95/100, т. е. по существу оно будет совершенным. Итак, протезирование внешних чувств представляет собой весьма перспективную область работы. [c.221]

Глава VII. Кибернетика и психопатология

Начиная эту главу, я должен сделать оговорку. С одной стороны, я не психопатолог и не психиатр и имею мало опыта в этой области, где опыт — единственный верный руководитель. С другой стороны, наши знания о нормальной работе мозга и нервной системы и тем более наши знания об отклонениях от нормы далеко еще не достигли такого совершенства, чтобы можно было полагаться на ту или иную априорную теорию. Поэтому я заранее отказываюсь от утверждений, что какие-либо конкретные психопатологические явления, например болезненные состояния, описанные Крепелином и его последователями, вызываются дефектами определенного рода в организации мозга как вычислительной машины. Те, кто пожелает сделать подобные выводы из изложенного здесь, будут действовать на свой страх и риск.

Однако понимание того, что мозг и вычислительная машина имеют много общего, может привести к новым ценным методам в психопатологии и даже в психиатрии. Эти сопоставления начинаются уже с самого, быть может, простого вопроса: каким образом мозг избегает грубых ошибок и неверно направленных действий при неисправности отдельных своих компонентов? Подобные вопросы в случае вычислительной машины имеют большое практическое значение, потому что здесь цепочка операций, занимающих каждая лишь долю миллисекунды, может длиться часы и дни. Цепочка вычислительных операций вполне может содержать 109 отдельных шагов. В этих условиях нельзя пренебрегать вероятностью того, что по меньшей мере одна операция будет идти неправильно, хотя надежность современной электронной аппаратуры далеко превзошла самые смелые ожидания. [c.222]

В обычных вычислениях, проводимых вручную или при помощи арифмометров, принято проверять каждый шаг, и когда обнаруживается ошибка, она локализируется обратным процессом, начинаемым с точки, где она замечена. Для того чтобы быстродействующей машине работать аналогичным образом, необходимо, чтобы проверка шла с такой же скоростью, как и само вычисление; в противном случае эффективная скорость машины снижается более медленным процессом проверки. К тому же, если заставить машину сохранять все промежуточные результаты вычислений, то ее сложность и размер возрастут недопустимо — вероятно, значительно больше, чем в два или три раза.

Гораздо лучший способ проверки, который обычно и применяется на практике, состоит в том, чтобы поручать проверку каждой операции одновременно двум или трем отдельным механизмам. В случае применения двух таких механизмов выдаваемые ими результаты автоматически сопоставляются между собой, и если есть расхождение, то все данные передаются долговременной памяти, машина останавливается, и оператор получает сигнал, что что-то не в порядке. Тогда оператор сравнивает результаты и, руководствуясь ими, находит неисправный элемент, например перегоревшую лампу, требующую замены. Если для каждого шага применяются три отдельных механизма, то, поскольку вероятность неисправности каждого отдельного механизма очень мала, практически всегда будет согласие между двумя из трех механизмов, которые и дадут искомый результат. В этом случае сопоставляющее устройство выдает в качестве правильного результат большинства, так что машину можно не останавливать; но вместе с тем дается сигнал, указывающий, где и каким образом результат меньшинства отличается от результата большинства. Если это произойдет в самом начале расхождения, то местоположение ошибки может быть указано очень точно. В хорошо спроектированной машине элементы не закрепляются за определенными шагами последовательности операций, а на каждом шаге производится поиск, подобно тому, как на автоматических телефонных станциях, и находится первый свободный элемент данного вида, который и включается в последовательность операций. Тогда устранение и [c.223] замена неисправных элементов не вызывают большой задержки.

Позволительно предположить, что, по меньшей мере, два элемента этого процесса представлены также в нервной системе. Вряд ли можно думать, что передача важного сообщения поручается одному нейронному механизму. Подобно вычислительной машине, мозг, по всей вероятности, действует согласно одному из вариантов знаменитого принципа, изложенного Льюисом Кэрроллом в «Охоте на снарка»[168]: «Что три раза скажу, тому верь». Невероятно также, чтобы различные каналы, передающие информацию, проходили от одного своего конца до другого без всяких перекрестов. Гораздо вероятнее, что, когда сообщение достигает определенного уровня нервной системы, оно может оставить эту точку и направиться к следующей по одному или нескольким альтернативным членам так называемого «промежуточного комплекса»[169]. В некоторых частях нервной системы эта взаимозаменяемость может быть сильно ограничена или даже совершенно отсутствовать, и к ним, по-видимому, принадлежат такие высокоспециализированные участки коры головного мозга, как те, что служат внутренним продолжением органов чувств. Тем не менее принцип сохраняет силу и, вероятно, более всего в сравнительно неспециализированных областях коры, служащих для ассоциации и так называемых высших видов умственной деятельности.