Напалков А.В., Прагина Л.Л. - Мозг человека и искуссвенный интеллект (960686), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

28

туры микробов в чистом и активном виде, для того чтобы понять их свойства, цикл развития. Как известно, в этом случае пришлось создавать специальные среды для культивирования микроорганизмов типа агар-агара, мясного бульона и др. И только когда удалось воспроизвести размножение микробов в «чистом виде», оказалось возможным развитие микробиологии.

Такая же проблема выделения алгоритмов «в чистом виде» возникла при изучении мозга. Исследуя психическую деятельность человека, формирование поведения животных, ученые неизбежно сталкивались с таким большим разнообразием конкретных условий, конкретных форм поведения, что выявление общих закономерностей было невозможно.

При изучении систем условных рефлексов удалось выявить лишь отдельные закономерности. Для того чтобы изучить свойства алгоритма как целого явления, нужно было не только выделить правила, но и обеспечить некоторую среду искусственного типа, в которой алгоритмы могли бы функционировать, проявлять все свои свойства, взаимодействуя друг с другом, развиваться и, как мы увидим дальше, «размножаться». Только в таких средах можно было организовать эффективное изучение функционирования информационных механизмов. Основой для выделения алгоритмов «в чистом виде» стало использование вычислительных машин.

В дальнейшем, однако, ^оказалось продуктивным создание таких средств символического описания и таких методов преобразования символов, которые также позволили рассмотреть работу алгоритмов и информационных механизмов. Такие методы абстрактного описания имели определенные преимущества, так как с их помощью можно было более четко проследить не только закономерности функционирования, но и все этапы и детали формирования и «творческой жизни» алгоритмов.

Таким образом, использование теории алгоритмов в биологии привело к существенно новым результатам. Оказалось, что до сих пор наука не обладала эффективными методами раскрытия одного из сложнейших явлений природы — механизмов переработки информации. А между тем именно

29

алгоритмы обеспечивали те удивительные способности, которые свойственны живым организмам. Можно было думать, что алгоритмы определяют адаптацию работы внутренних органов к новым условиям, сложное управление, позволяющее координировать работу печени, сердца, легких и других органов в единой системе, обеспечивают работу эндокринной системы. Информационные системы лежат в основе процесса индивидуального развития организма и эволюции, работы мозга. Возникло сомнение в возможностях в современных условиях решать проблему изучения переработки информации, так как отсутствуют методы проникновения в тайны работы алгоритмов,.

Описываемые проблемы, видимо, оказываются актуальными только при изучении сложных систем. Работа алгоритмов, по-видимому, «привлекалась» в процессе эволюции только в достаточно сложных условиях. Простейшие механизмы, например работа нервной системы низших животных, используют более простые принципы организации, в которых программы поведения непосредственно реализованы в структуре нервных элементов. Для объяснения такого соотношения удобно обратиться к примеру развития вычислительной техники. На первом этапе формирования вычислительных систем (арифмометров) создавались механические устройства типа системы шестеренок, которые производили сложение и умножение многозначных чисел. В таких случаях изучение организации субстрата могло привести к полному раскрытию механизмов работы системы.

Однако арифмометры не обеспечивали возможности осуществления сложных форм информационной деятельности. Развитие современной вычислительной техники началось после того, как был введен новый принцип — принцип отделения структуры программ от структуры реализующих их деятельность физических устройств. Были созданы универсальные вычислительные машины, которые обеспечивали возможности реализации и функционирования программ разного типа. Дальнейшее развитие вычислительной техники шло по линии все большего отделения информационной структуры (математического обеспечения) от физической организации компьютера. В некоторых случаях применяемые ранее методы биологии

30

оказываются эффективными. Это и создавало в прошлом ошибочное представление об их универсальном значении.

При изучении алгоритмов биологических систем возник целый ряд новых проблем. Одна из них — проблема выявления алгоритмов, которые уже существовали в природе и использовались при работе мозга. Необходимо было также изучить процесс формирования новых алгоритмов при работе мозга, выяснить, как возникают те задачи, которые предопределяют работу алгоритмов, почему и как проявляются основные их свойства. Так, например, возникал вопрос о происхождении алгоритмов, используемых при игре в шашки, шахматы, при игре в «побеждает чет», «крестики-нолики» и т. д. Можно было предположить, что во всех этих объектах существует какая-то скрытая структура, которая недоступна простому анализу, и именно эта структура приводит к возникновению задач, решаемых при помощи алгоритма. Эти проблемы заинтересовали физиологов, философов, психологов, биологов и математиков.

АЛГОРИТМЫ И ПУТИ РАЗВИТИЯ УЧЕНИЯ И. П. ПАВЛОВА

Развитие современных представлений о роли алгоритмов позволило более полно оценить значение учения И. П. Павлова. В прошлом было принято подчеркивать, что И. П. Павлов создал объективный метод изучения работы мозга, основанный на использовании физиологических способов проведения эксперимента. В наши дни стала возможной более широкая постановка и трактовка этого учения.

В течение многих столетий ученые делали попытки раскрыть тайны интеллектуальной деятельности. Однако они использовали такие понятия, как «постановка цели» (целеполагание), «анализ ситуации», «построение гипотезы». При этом казалось естественным исходить из представления о том, что мышление человека всегда предметно и осмысленно. В основе мышления лежит слово, речь. Если исключить из рассмотрения «содержание», «смысл», произойдет потеря предмета исследования, совершится переход от анализа интеллекта к выяснению каких-то очень

31

про-стых, общих для человека и животных форм поведения.

Такие традиции предопределяли и специфику организации экспериментов. Так, в опытах известного исследователя поведения животных В. Келлера обезьяны, для того чтобы достать фрукты, подвешенные к потолку экспериментальной камеры, должны были составить ящики в форме пирамиды или же соединить вместе палки В ходе эксперимента проводилась точная регистрация всех действий животного. Опыт показал, что животные не осуществляют беспорядочных пробных действий. В случае неудачи они некоторое время сидят неподвижно, как будто бы «обдумывают», «анализируют» свои ошибки, а затем, вновь приступая к деятельности, демонстрируют наличие нового целостного плана. Было показано, что обезьяны обладают зачатками способностей к орудийной деятельности, что позволило сделать выводе наличии у высших животных целостных систем образов (гештальгов), которые используются ими при формировании поведения.

Известная советская исследовательница Н. А. Ладыгина-Коте с целью более полного изучения особенностей «мышления» человекообразных обезьян воспитывала детеныша шимпанзе вместе со своим сыном. Логика эксперимента в этом случае основывалась на стремлении исключить влияние различных факторов внешней среды на формирование интеллекта и выявить таким образом основные, существенные отличия в работе и развитии механизмов мышления. Удалось описать большое количество фактов, характеризующих специфику поведения ребенка и детеныша шимпанзе в тех или иных сходных ситуациях. Однако различие в работе механизмов работы мозга выявить не удалось.

Результаты приведенных выше зоопсихологических исследований очень интересны. Они раскрывают специфику работы мозга различных животных, позволяют понять этапы эволюционного развития интеллекта. Однако при этом не удается ответить на вопрос, какие механизмы лежат в основе способности шимпанзе строить новые планы поведения, что такое «гештальты», как они образуются

В психологических экспериментах использовались

32

методики, позволяющие анализировать поведение человека в тех или иных ситуациях, регистрировать движения глаз, например перемещение взора испытуемого в процессе игры в шахматы Однако при этом оказывалось, что в различных ситуациях и на различных стадиях игры динамика рассмотрения человеком шахматного поля различна. Обработка полученных в эксперименте данных приводила к интересным результатам, например были выявлены специфические особенности тактик рассмотрения, используемые опытными и начинающими игроками, но не удавалось выявить правил, отражающих основные, инвариантные механизмы работы мозга.

И П. Павлов разработал другой путь исследования. Он исключил из опыта конкретные объекты (палки, ящики), с которыми животные встречались уже раньше в процессе жизни и по отношению к которым уже имелся некоторый опыт, а также исключил «осмысленные» ситуации в опытах на человеке. Он использовал такие сигналы, как, например, свет. Сама физическая их природа не имела при этом значения. Было важно только их соотношение друг с другом. Например сигнал — вспышка белой лампочки — появлялся перед тем, как животное получало пищу. В других опытах создавалась ситуация, при которой пища в кормушке появлялась тогда, когда белая лампочка и звонок включались одновременно. Если же включались только белая лампочка или только звонок, то пища не появлялась Такие соотношения взаимного дополнения сигналов, как известно, определяли выработку рефлекса на комплексный раздражитель.

Что же достигалось при помощи данной методики и что при этом терялось?

Достигалась возможность обнаружения общих правил работы мозга, которые были применимы в любых конкретных ситуациях и не зависели от того, имело ли животное дело с ящиками или палками. Исключалось маскирующее влияние, которое вносили частные ситуации, и открывались пути для выявления основных законов информационной деятельности. Терялась возможность рассмотрения сложных целостных интеллектуальных процессов. Опыты И. П Павлова носили аналитический характер. Они

2 Зак 338

33

как бы вычленяли из сложных систем реальных процессов отдельные части и обеспечивали их детальное, точное исследование. Однако при этом оставались открытыми вопросы о том, выявлены все ли правила работы мозга. Достиг ли эксперимент того уровня, на котором можно объяснить, например, механизмы работы мозга обезьяны, которая строит планы для того, чтобы, взобравшись на пирамиду из ящиков, достать фрукты?

После того как мы познакомились с проблемами, возникающими при изучении алгоритмов работы мозга, мы можем с новых позиций оценить различие между методами, разработанными И. П. Павловым, и психологическими подходами к исследованию. Становится понятным, что методики, основанные на использовании конкретных объектов и понятий, не могут привести к раскрытию алгоритмов. Они обеспечивают выявление и описание только частных «внешних» результатов их деятельности. Таким образом, оказываются закрытыми пути и расшифровки механизмов работы мозга. Вместе с тем методика И. П. Павлова, основанная на абстрагировании от конкретных свойств объектов, может обеспечить выявление отдельных компонентов алгоритмов, правил работы мозга. Однако и она не раскрывает структуру алгоритма полностью.

Очевидно, что каждая из описанных методик самостоятельно не решала проблемы полного анализа механизмов поведения. Необходимо было их комплексное использование. На первом этапе нужно было изучить целостное комплексное явление, на втором — поставить аналитические эксперименты, а на третьем — доказать полноту проведенного анализа, вновь возвращаясь к целостному эксперименту.

В наше время описанная схема исследования обогащается за счет использования средств кибернетики и построения элементов искусственного интеллекта. После того как оказываются выявленными правила работы мозга, они должны быть представлены в виде алгоритма и реализованы в форме программы для вычислительной машины. Изучение работы такой «кибернетической системы» позволяет выяснить, возникает ли в этом случае в модели способность живых организмов к обучению или принятию

34

решения; если нет, то проводится анализ причин и организуется дополнительное аналитическое экспериментальное исследование.

Представления о необходимости организации комплексных исследований описанного типа пришли в науку не сразу. Им предшествовал период, когда сторонники каждого из перечисленных подходов доказывали преимущество используемого ими метода и отрицали достоинства другого. Между тем комплексный подход уже давно продемонстрировал свою эффективность при развитии других отделов науки и был детально изучен в области марксистско-ленинской теории познания. Известно, что, для того чтобы понять, как устроена такая сложная оптическая система, как глаз человека, было необходимо предварительное изучение простых «искусственных объектов» исследования типа систем линз. На таких объектах выявлялись общие, инвариантные по отношению к специфике частных оптических систем законы преломления света. Затем удалюсь подойти к анализу работы существующих сложных оптических систем и к построению полезных для человека приборов. Очевидно, что споры о том, какой метод лучше — метод выявления законов на основе использования систем простых, искусственно созданных линз или метод анализа работы целостной зрительной системы человека — в наши дни не имеет никакого смысла. Оба подхода необходимы. Они дополняют друг друга, создавая целостную систему.

Методы, используемые психологами и зоопсихологами, и методы, предложенные И. П. Павловым, в наши дни должны, видимо, рассматриваться как различные аспекты единого процесса исследования.

Следует подробнее остановиться еще на одной важнейшей особенности учения" И. П. Павлова. Мы уже говорили о том, что И. П. Павлов исключил из рассмотрения конкретные свойства объектов, а также анализ тех частных закономерностей, которые, например, определяют возможность построения пирамиды и устойчивость. Между тем поведение животных основано на раскрытии и использовании именно этих частных закономерностей. Можно ли, исключив их из рассмотрения, понять, как же происходит решение животным задачи? Можно ли

35

счи-тать, что свойства предметов, объектов окружающего нас мира не существенны, что ими можно пренебречь в исследовании работы мозга? Видимо, такой вывод привел бы к ошибкам. Как же тогда объяснить те положительные результаты, которые удалось достигнуть И. П. Павлову?

Характеристики

Список файлов книги