ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАБОТЫ МОЗГА

В результате использования описанных выше новых методов наметились пути преодоления основных трудностей, в течение многих столетий воздвигавших непреодолимые преграды к раскрытию механизмов работы мозга. Открылись возможности организации комплексных исследований, объединяющих изучение информационных систем и реализующего их функционирование нейрофизиологического субстрата. Однако по мере реализации этих возможностей стали открываться новые картины сложной организации. Выяснилось, что алгоритмы не являются основными компонентами, определяющими работу мозга. Они объединяются в более сложные организации, имеющие характер специфических информационных механизмов. Были выявлены другие компоненты, составляющие основу построения таких организаций. Далее было выяснено, что и информационные механизмы не представляют собой той основы, на которой строится сложная работа мозга. Они имеют производный характер и возникают в результате преобразования особой категории информационных структур абстрактного вида.

Этот вывод оказался неожиданным. Исследователи привыкли использовать термин «структура» для описания морфологических, физических, химических систем. Информационные структуры имели ряд особенностей. Они могли быть реализованы на различном физико-химическом субстрате и не могли существовать вне такого субстрата. В то же время законы их построения и функционирования не сводились к законам морфофиэиологической организации. Такие структуры одновременно и существовали, проявляя свою деятельность в форме способности к

89

обучению, принятию решений, и как будто бы не существовали, так как их нельзя было обнаружить и описать в привычных для естественных наук формах. В связи с этим они ускользали от исследователя.

После того как были найдены способы обнаружения таких структур, их стали изучать. Один из наиболее важных принципов построения информационных структур — принцип многоуровневости. Наука уже давно столкнулась с проблемой изучения таких систем. Известны такие уровни исследования, как уровень изучения структуры атома, структуры молекулы, структуры химического соединения. Понятны сложные принципы соотношения уровней, необходимость их исследования специальными методами и описания результатов на различных языках. Однако наличие подобных принципов организации информационных систем все же могло показаться неожиданным.

Только после того, как были пройдены все перечисленные этапы исследования, открылись перспективы раскрытия механизмов работы мозга.

Блоки информационных

СИСТЕМ

Мы уже говорили о том, что многие ученые-физиологи свои надежды на разгадку тайны интеллекта тесно связывали с разработкой новых методических приемов исследования. Они полагали, что если окажется возможным изучать функции нервных клеток в условиях свободного передвижения животных, если будут найдены средства, позволяющие одновременно исследовать работу многих элементов в нескольких отделах мозга, то тайны мышления будут раскрыты.

На путях достижения этой цели в прошлом возникали, казалось, непреодолимые препятствия. Было трудно представить себе, каким образом можно регистрировать активность отдельных нервных клеток в процессе работы мозга. Удалось записывать только биоэлектрические явления, возникающие при совокупной работе многих тысяч элементов. Такие методики исследования не обеспечивали возможность анализа динамики активности и взаимодействия элементов

90

, они также не позволяли регистрировать активность элементов при осуществлении сложного поведения. Само движение вызывало такие большие изменения потенциалов, которые маскировали процессы, происходящие при работе нервных клеток. Казалось, что причина трудностей заключается именно в невозможности расчленить мозг на элементы, изучить, как реагируют отдельные нервные клетки и как они взаимодействуют друг с другом.

Шаг за шагом ученые преодолевали эти трудности. Новые методики позволяли регистрировать активность нервных клеток в условиях свободного передвижения животных. Был создан специальный станок, в котором обезьяна могла свободно двигать лапами. Чтобы получить лакомый кусочек апельсина или банан, обезьяна в этом станке могла производить различные действия, решать поставленные перед ней задачи, открывать крышки, заслонки, выдвигать ящики. Обезьяна могла обучаться новым системам действий, и в этих условиях эксперимента оказывалось возможным изучать работу нервных элементов одновременно во многих отделах мозга. Было достигнуто то, о чем ранее могли только мечтать исследователи.

Однако, когда казалось, что разгадка тайн механизмов работы мозга близка, выяснилось, что перед исследователями стоят новые мощные заслоны и преграды. В результате экспериментов было показано, что в основе даже самых простых форм поведения лежит комплексная работа многих отделов мозга. На различных стадиях формирования поведения изменяется характер констелляций, возникающих при функционировании нервных центров. Можно было выявить большую или меньшую степень участил того или иного отдела. Но оставались закрытыми пути для решения основных проблем: какую роль в общей системе играет каждый отдел мозга, почему создается та, а не другая констелляция, каким образом совокупная работа нервных центров приводит к формированию поведения? Без решения этих вопросов процесс исследования вряд ли можно было считать завершенным. Одно из перспективных направлений исследования, как уже говорилось, было связано с изучением нейрофизиологических механизмов

91

выработки условного рефлекса. Исследователи исходили при этом из предположения, что поскольку этот процесс — одна из основ работы мозга, то раскрытие физико-химических явлений, определяющих формирование временных связей, может привести к раскрытию механизмов высшей нервной деятельности. Однако и на этом пути ученых ожидали неожиданности и новые трудности.

Большой объем приведенных в этом направлении исследований показал, что при выработке условного рефлекса можно обнаружить активность нервных клеток практически во всех исследованных отделах мозга. Работами известного советского ученого Б. И. Котляра и его учеников было доказано, что при этом имеет место не только возникновение активности нервных элементов как ответа на включение сигналов, но и развитие комплекса длительных стационарных изменений в работе ансамблей нейронов (явление центрального тонуса).

Вместе с тем не удалось установить, какую именно роль играет каждый отдел и почему складывается та, а не иная интеграция в работе нервных центров. Оставалось неясным, почему для реализации простого явления, в котором как будто бы должны участвовать два нервных элемента, между которыми возникает временная связь, оказывается необходимой работа всего мозга в целом, всех его отделов. Фактически ученые не получили ответа на вопросы, которые составляют основу любого физиологического исследования. Создавалось впечатление, что полученные экспериментальные данные переросли те рамки, которые были созданы исходной теоретической концепцией. В таких условиях ни новые физические приборы, ни уникальные методы вживления тончайших электродов в структуры мозга не смогут обеспечить решение возникающих проблем.

По мере накопления данных нейрофизиологических исследований некоторые ученые стали сомневаться в том, что такой путь, определяемый старой концепцией, в конце концов может привести к раскрытию механизмов работы мозга. Академик П. К. Анохин в своей статье «В наших силах предотвратить угрозу», опубликованной в «Литературной газете», так охарактеризовал положение,

92

сложив-шееся в этой области науки: «Мы должны признать, что современная нейрофизиология — наука о мозге — не имеет большой теории, которая могла бы вывести исследователя из тупика, образованного нагромождением неорганизованных фактов.

В такой ситуации нет ничего необычного. Отсутствие развернутой теории — довольно распространенный дефект в науке. Среди крупных ученых, подходящих к изучению мозга с совершенно различных позиций, укрепляется мнение, что дальнейшая детальная разработка отдельных вопросов приносит все меньше и меньше пользы, что надо заняться поисками общих принципов организации головного мозга. Многие выдающиеся исследователи с прискорбием констатируют нашу неспособность хотя бы в общих чертах описать эти общие принципы. И хотя ученые, исследующие работу мозга, трудятся не покладая рук, значительная часть их работы никогда и никем не будет использована, потому что опыты ставятся без всякой системы и специальная литература буквально наводнена сообщениями о весьма бессодержательных экспериментах» ¹.

П. К. Анохин и его ученики предприняли смелые и решительные шаги, для того чтобы вывести нейрофизиологию из возникшего тупика. Была создана концепция о работе функциональных систем и поставлена задача их теоретического и экспериментальногс исследования. Функциональная система — явление, которое не сводится к рассмотрению закономерностей формирования поведения или к рассмотрении нейрофизиологических систем. Это особая категория системных явлений, которые отражают функциональную сторону работы мозга. К их числу относится явление афферентного синтеза, формирования домини-рующей мотивации, акцептора результата действия, принятие решений.

П. К. Анохин пришел к выводу о том, что про стая система представлений об осуществлении реакций на внешние сигналы недостаточна для объяснения механизмов работы мозга. Любой деятельности мозга человека и животных предшествует процесс

¹Анохин. П. К В наших силах предотвратить угрозу—Литературная газета, 1969 г., 30 апреля

93

привлечения нужной информации, ее преобразование и объединение в новые организации. Не подлежит также сомнению тесная связь формирования нового поведения с возникновением различных мотивов. Мотивы возникают и видоизменяются в процессе активной деятельности человека. Часто имеет место «столкновение», конкуренция различных мотивов и в конечном счете определение главного, «доминирующего» мотива. Был сделан также вывод о том, что параллельно с формированием новых программ поведения осуществляется построение систем оценок его результатов. Возникают специальные комплексы сигналов, с которыми сравнивается поступающая извне информация. Если имеет место совпадение, значит, план поведения был построен правильно и можно идти дальше по «намеченному пути». Если возникает «рассогласование» между «ожидаемым» и полученным результатом, то осуществляется процесс пересмотра планов. Актуальность такого механизма при формировании поведения человека и животных была доказана многочисленными экспериментами. Таким образом, внимание исследователей было привлечено к функционированию целостных единиц, блоков работы функциональной системы.

Ученики и последователи П. К. Анохина В. Б. Швырков, Е. А. Умрюхин, К- В. Судаков, В. А. Шидловский применили эту концепцию при анализе работы различных биологических систем и показали ее эффективность. Е. А. Умрюхин построил кибернетические модели, отражающие работу описанных выше компонентов функциональных систем. А. Р. Лурия и Е. Д. Хомская использовали теорию функциональных систем при анализе нарушений в работе мозга больных, у которых в результате травмы или хирургической операции была исключена из работы та или иная часть мозга.

Наряду с изучением функциональных систем в настоящее время большое значение приобретают исследования, которые указывают на наличие при работе мозга более сложных принципов организации информационных систем, связанных с образованием и функционированием целостных агрегатов, блоков, несущих специфические функции.

Членом-корреспондентом АН СССР Л. В. Крушинским

94

была создана система представлений о роли так называемых «унитарных» реакций при осуществлении «рассудочной деятельности» животных. Было доказано, что сложную информационную деятельность мозга нельзя представить себе только как функционирование систем условных рефлексов. Решающее значение приобретает взаимодействие целостных «агрегатов», «блоков», каждый' из которых объединяет в своем составе системы как безусловных, так и условных рефлексов. При функционировании таких агрегатов (унитарных реакций) возникают специфические явления и законы, без знания которых невозможно подойти к пониманию сложных форм работы мозга и построению «искусственного интеллекта».

Л. В. Крушинский подробно изучил ряд таких организаций • и выявил законы, определяющие их функционирование. Он показал, что на этой основе можно подойти к анализу «рассудочной деятельности» животных. Выявление роли унитарных реакций привело к возникновению нового этапа в изучении работы мозга. Стало очевидным, что при анализе интеллектуальной деятельности необходимо проведение работ на различных «уровнях интегративной деятельности».

Оказалось, что механизмы интеллектуальной деятельности не могут быть поняты только как результат процесса формирования и использования систем условных рефлексов, алгоритмов работы мозга. Функционируют сложные автономные организации, каждая из которых несет свои функции. Такие организации имеют информационный характер, не связанный непосредственно с принципами построения морфофизиологических систем.

Описанные исследования создали существенные предпосылки для организации комплексных исследований, объединяющих изучение информационных систем и реализующего их работу нейрофизиологического субстрата. Стало очевидным, что только такие подходы могут обеспечить раскрытие механизмов работы мозга. Поясним эту мысль на примерах.

Попытаемся представить себе процесс исследования какого-либо механизма, например оптической системы глаза. Начав рассмотрение с какой-либо части объекта, предположим хрусталика глаза, исследователь

95

стремится понять функцию этого отдела, используя известные ему законы оптики. Определив функцию, в данном случае связанную, с преломлением лучей света, он устанавливает связь хрусталика с другими частями механизма, например с работой сетчатки, мышц, изменяющих форму хрусталика. На этой основе исследователь подходит к раскрытию общих принципов функционирования системы, объединяющей работу многих частей в различных режимах ее работы, в частности при адаптации глаза к интенсивности света, к восприятию предметов на различном расстоянии от глаза и т. д.

При попытках организовать подобную процедуру исследования при изучении высшей нервной деятельности возникли трудности. Спецификой работы мозга являлось то, что основные функции этой системы были связаны с переработкой информации.

Изучая процессы пищеварения, дыхания, работу печени, почек, физиолог имел дело с такими объектами, для которых было свойственно единство структурной организации и функции. Например, изучая пищеварение, биохимические процессы, лежащие в основе расщепления жиров, углеводов, удавалось создать тесное сочетание выявления новых компонентов системы с анализом решаемых ими задач, с задачами разложения сложных химических соединений на отдельные компоненты и синтезом новых специфических для организма веществ. Это имело большое значение для исследователей. Ученый, описывая новый компонент в работе системы, имел возможность сразу определить его функцию, что приводило к возможности установления связи между частями системы, раскрытия целостной организации механизма, планомерного выявления недостающих компонентов изучаемой системы.

При изучении мозга на основе изолированного применения электрофизиологических методик такие возможности комплексного исследования, опирающегося на изучение частей системы и определения их функций в связи с их ролью в целостной системе, отсутствовали.

Ученые делали попытки создать представления о функциях изучаемой системы, исходя из описания таких явлений» как обучение, память, мотивация.

96

Однако мы видели, что все эти явления представляют собой вторичный результат интегративной работы целого ряда алгоритмов.

Конечно, при осуществлении любого из перечисленных видов деятельности мозга имеет место работа нервных центров. Однако, поскольку алгоритмы не имеют прямого соответствия с организацией морфофизиологических систем мозга, оказывается необходимым участие многих отделов мозга. Каждый из них выполняет свою специфическую роль в комплексной работе. Но эта роль не могла быть выявлена нейрофизиологическими экспериментами. Между исследуемым процессом формирования поведения и активностью нервных структур возникает такая сложная система промежуточных информационно-структурных преобразований, что ученый лишается возможности устанавливать функции как всей системы в целом, так и ее отделов. Фактически не удавалось подойти к раскрытию механизмов работы мозга, выявить ту роль, которую играет каждый отдел, и такую специфику в организации взаимодействия нервных центров, которая могла объяснить, каким образом работа мозга в целом приводит к возникновению психических явлений. Подводя итоги экспериментальных и клинических исследований, ученые часто приходили к выводу, что в осуществлении любой психической деятельности и любого поведения принимает участие весь мозг как целостная система. Для того чтобы преодолеть возникающие трудности, ученые делали попытки глубже проанализировать строение отдельных нервных клеток, биохимические процессы, ответственные за процесс возбуждения, структуру проводящих путей, определяющих характер связей между отделами мозга. Однако чем успешнее они осуществляли детальный анализ, тем дальше уходили от раскрытия механизмов. Не удавалось подойти к выявлению тех задач, которые определяют работу мозга и его организацию. Выявляя новые факты о функционировании нервных элементов, исследователь не мог оценить их значимость в работе целостной системы. Новые факты связывались с анализом физических и химических явлений, в то время как целостные системы основывались на функционировании информационных механизмов. Выход из создавшегося

97

положения мог быть найден только на пути организации комплексного исследования. При этом уже на первой стадии исследования должны были быть определены информационные задачи, составляющие основу работы мозга. Далее на этой основе должны быть построены целостные гипотезы о работе информационных систем. Значение всех новых фактов, получаемых в электрофизиологических и нейрохимических исследованиях, должно быть определено на основе анализа схем, отражающих работу информационных механизмов. Какие же предпосылки были уже созданы? Нейрофизиология располагала нужными методиками исследования и большим объемом накопленных фактов. Хуже обстояло дело с изучением информационных механизмов. Мы говорили об изучении алгоритмов. Возник вопрос, могут ли алгоритмы являться основой сложных форм работы мозга. Исследования указывали на то, что помимо алгоритмов решающее значение имеют более сложные целостные блоки функциональных систем. Как совместить эти две концепции?

Было важно также выяснить, нельзя ли представить работу блоков, например блока акцептора результатов действий, как определенную композицию, состоящую из простейших, определенных И. П. Павловым компонентов (рефлекс на комплексный раздражитель, условный тормоз и др.). и тем самым построить единую концепцию о работе информационных систем, или для этого нужно привлечь новые понятия, выявить какие-то дополнительные компоненты организации системы.

ОРГАНИЗАЦИЯИНФОРМАЦИОННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Была сделана попытка решения описанных выше проблем на основе аналитико-синтетического подхода. Идея исследования состояла в том, чтобы на стадии анализа на основе уже имеющихся в распоряжении исследователей сведений об алгоритмах попытаться расчленить сложные формы работы мозга на отдельные компоненты. На этапе синтеза ставилась задача, используя метод моделирования, из

98

этих компонентов вновь синтезировать целостное явление. Имелось в виду, что сочетание этих двух этапов исследования позволит выявить существование недостающих звеньев информационных систем. На этой основе можно будет поставить новые эксперименты с целью их детального изучения. По мнению инициаторов и исполнителей работы, такой путь должен был позволить выявить все компоненты информационных систем, раскрыть принципы их организации и взаимодействия друг с другом, а также решить поставленную выше проблему возможности представления агрегатов (блоков) информационных функциональных систем как организаций, состоящих из простых элементов.

В одной из работ, проведенной нейрокибернетиком Московского университета Н. В. Целковой, в качестве примеров интеллектуальной деятельности человека была выбрана головоломка, игра в «15». Напомним, что в определенный период времени эта игра настолько заинтересовала людей, что ею занимались почти все, проводились специальные конкурсы. Подобный же интерес в настоящее время вызывает другая головоломка «кубик Рубика». Хотя внешне обе головоломки отличаются друг от друга, однако можно установить некоторое внутреннее единство в характере решаемых задач.

Было показано, что применение моделей изученных ранее алгоритмов оказалось недостаточным. В связи с этим была поставлена задача выявления недостающих звеньев системы на основе использования описанной выше методики (с. 44) на установке, позволяющей изучать работу алгоритмов. Ставилась задача выявить те механизмы, которые используются в ходе решения головоломки.

Было обнаружено, что в рассматриваемых условиях перед человеком возникали специфические трудности. В ходе поиска испытуемые настолько интенсивно изменяли внешнюю среду, что процесс формирования отдельных условных рефлексов и их последующее объединение в систему оказывалось невозможным. Вместе с тем на каждом этапе поиска возникала необходимость переработки и запоминания такого большого количества вариантов, что их было трудно удержать в памяти.

99

Эти трудности предопределяли ряд специфических вторичных задач, которые решались в процессе работы мозга Одна из них была связана с выделением автономных подсистем информационной деятельности. Решение этой задачи приводило к существенному сокращению объема переработки информации на каждой из стадий поиска. При этом возникали более частные задачи, такие как задача выбора автономных подсистем, допускающих их изолированное изучение и использование, задача совмещения в единое целое результатов работы над отдельными частями. Другая задача — первоначальное, выявление общих принципов организации схемы, реализованной на экспериментальной установке с тем, чтобы затем оказалось возможным формирование отдельных условных рефлексов. И наконец, возникала задача исключения возможности захода в тупиковые ситуации, в которые попадали испытуемые и из которых затем трудно было выйти.

При проведении исследования было показано, что использование ранее описанных компонентов Информационных систем (правил работы мозга, алгоритмов) недостаточно для решения этих информационных задач. Решение достигалось только в результате работы целостных информационных механизмов, которые включали алгоритмы только как одну из составных частей своей целостной организации. Был выявлен ряд других компонентов, из которых слагались информационные механизмы и были изучены принципы, определяющие объединение этих компонентов в целостные системы. Один из них — «вспомогательные системы условных рефлексов». Такие системы существенным образом отличались от изученных ранее систем условных рефлексов. Они сами по себе не становились основой выработки программ поведения и составляли тот костяк, на котором строилась работа механизмов. Эти факты были в значительной степени неожиданными для ученых, изучающих высшую нервную деятельность.

Как известно, в экспериментах И. П. Павлова условные рефлексы были связаны с получением биологически полезного результата и включались в формируемое у человека или животных «целесообразное» , поведение. Н. В. Целковой были получены  

100

резуль-таты, которые, казалось бы, противоречили этому основному принципу. Вспомогательные системы рефлексов не имели в качестве подкрепления какого-либо безусловного раздражителя. Основной функцией систем рефлексов нового типа не являлось получение полезного результата в форме удовлетворения какой-либо биологической потребности. Системы рефлексов формировались на основе других принципов и обеспечивали только создание основы для построения информационных -механизмов.

Было обнаружено и другое интересное явление. Оказалось, что такие вспомогательные системы рефлексов включали незаполненные участки, т. е. участки, в которых отсутствовали конкретные раздражители. Этот факт на первых этапах рассмотрения результатов опытов вызывал недоумение. Основные принципы выработки условных рефлексов, разработанные И. П. Павловым и его учениками, предусматривали осуществление реакции животного на определенный раздражитель (например, звонок). В данном случае вырабатывалась структура, которая не содержала конкретных сигналов, а отражала только отношения между ними, типа взаимного дополнения или взаимного исключения компонентов. Вместе с тем такой путь выработки условных рефлексов имен очень большое значение при формировании поведения в сложных условиях внешней среды. Как уже говорилось, эксперименты показали, что в таких ситуациях выработка отдельных условных рефлексов оказывалась принципиально невозможной, так как человек закрывал себе пути поиска, все время изменяя внешнюю среду. В этих условиях трудности преодолевались за счет того, что первоначально имело место установление характера отношений, т. е. осуществлялась выработка системы с пустыми, незаполненными участками и таким образом определялись те места в структуре, на которых должны формироваться новые рефлекторные реакции. Затем вырабатывались условные рефлексы, включающие конкретные сигналы. Такой путь выработки обеспечивал возможности преодоления трудностей.

Большое значение имело также формирование при работе мозга новых сигналов со специальными функциями. Мы уже говорили о выработке системы

^101

под-крепляющих раздражителей. Такие раздражители играют существенную роль при формировании новых систем условных рефлексов. Их формирование и использование определяется комплексом правил (алгоритмами).

В работах П. К- Анохина была выявлена специфическая роль сигналов другого типа — акцепторов результата действия. Эксперименты показали, что в процессе работы мозга у испытуемых формировались сигналы новых типов: так называемые «сторожевые сигналы», позволяющие избегать попадания в тупиковые ситуации; «опорные сигналы», играющие специфическую роль при выделении подсистем информационной деятельности; сигналы, обеспечивающие процесс управления при формировании новых систем условных рефлексов, и др. Были описаны алгоритмы, которые определяли формирование таких сигналов, и правила, регламентирующие процесс их использования.

Изменилась система представлений о системе отношений между врожденными (передаваемыми по наследству) и вновь вырабатываемыми в процессе жизни системами рефлексов. Было экспериментально доказано, что человек использует уже имеющиеся у него врожденные так называемые «эталонные системы рефлексов», не включающие конкретных раздражителей и отражающие только различные типы отношений между сигналами, например отношения взаимного исключения, взаимного дополнения или взаимозаменяемости элементов.

При осуществлении процесса формирования поведения человек анализирует внешнюю среду, оказывает на изучаемые объекты различные воздействия и, получая в результате информацию, по специальным тестам определяет применимость тех или иных имеющихся моделей эталонных структур (отражающих системы отношений). Затем он осуществляет специальные пробные действия, которые приводят к доказательству эффективности используемой целостной модели или комплекса моделей. Таким образом формируется новая структура вспомогательных систем условных рефлексов, которая в процессе работы мозга последовательно заполняется теми или иными сигналами.

102

Полученные выводы подтвердили созданную ранее концепцию Л. В. Крушинского о природе «унитарных» реакций как систем, объединяющий условные и безусловные рефлексы. Стало очевидным, что по наследству передаются структуры безусловных рефлексов типа «специфических матриц», которые отражают типы отношений и не включают конкретных сигналов. Эти матрицы определяют позиции, на которых затем формируются условные рефлексы.

Таким образом, был выявлен ряд новых компонентов, определяющих высшую' нервную деятельность: а) различные типы вспомогательных систем условных рефлексов, б) эталонные врожденные системы рефлексов, в) различные типы «определяющих» сигналов, которые несут специальные функции, и конструкций, состоящих из таких сигналов.

Перечисленные выше компоненты составляли основу целостных информационных организаций. Было показано, что определенные формы объединения вспомогательных систем рефлексов, определяющих сигналов, эталонных систем рефлексов приводили к формированию новых информационных задач, на основе которых осуществлялось формирование и функционирование вторичных алгоритмов. В целом возникала организация информационных механизмов, в которых алгоритмы играли только роль одного из компонентов.

Полученные результаты внесли существенные коррективы в созданные системы представлений. Раньше мы говорили о правилах работы мозга, об алгоритмах. Теперь выяснилось, что работа алгоритмов осуществляется на основе функционирования определенной структурной организации: вспомогательных систем условных рефлексов и определяющих сигналов со специальными функциями. Такая организация имела чисто информационный характер. Возникла необходимость рассмотрения особой категории «информационных структур».

Этот вывод сначала показался неожиданным. Исследователи привыкли говорить о структуре в области физиологии, физики, химии. В этом случае ученые имели дело с некоторой реальной субстанцией, например организацией нервных клеток. Информационные структуры имели существенные отличия.

103

Они также были основой возникновения реально ощутимых явлений, таких как способность к обучению, решению проблем и др. В то же время такие организации не проявились при исследовании непосредственно. Их функционирование всегда должно было быть реализовано на некотором физико-химическом субстрате. Создавалась видимость того, что изучение этих систем могло быть достигнуто на основе использования методических приемов, разработанных в области физики и химии.

Однако при таком подходе информационные структуры неожиданно для исследователей исчезали из поля зрения. Организация информационных структур не совпадала с организацией реализующего их деятельность субстрата. Информационные структуры сохраняли постоянство своей организации при переходе с одного субстрата на другой и таким образом оказывались инвариантными по отношению к своим носителям. Вместе с тем в проведенных исследованиях было показано, что по сложности своей организации информационные структуры не уступали физическим и химическим системам. Одно из наиболее ярких проявлений сложности — многоуровневость и целостность организации информационных систем.

При изучении физико-химических систем, как известно, были выделены следующие уровни: структуры атомов, молекул, сложных химических соединений, объединяющих большое количество атомов, целостных систем (пищеварения, дыхания и др.). Была выявлена достаточно сложная картина взаимоотношений между функционированием отдельных уровней. Это создавало существенные трудности в исследовании. Известно, например, какая сложная и длительная работа была проведена исследователями, прежде чем оказалось возможным расшифровать организацию структуры атома или молекул сложных химических соединений.

В наши дни стало очевидным, что подобная многоуровневая организация существует и в мире информационных систем. На каждом из уровней возникают новые в качественном отношении явления. Вместе с тем структуры каждого более низкого уровня служат компонентами при построении системы более

104

высокого уровня. Такой принцип организаций можно условно определить как атомно-молекулярный принцип. При изучении этих сложных систем путем проведения экспериментов, как правило, не удается проникнуть в тайны строения промежуточных уровней организации. Они остаются вне поля зрения исследователя. Описанные выше методики раскрытия алгоритмов в этом случае также не могли оказаться полностью результативными.

Вновь перед учеными возникла проблема, как же проникнуть в тайны работы мозга. Каким образом, идя от рассмотрения простых элементов и тех организаций, которые возникают при их объединении в системы, выяснить структуру целостных блоков и законов их взаимодействия? Другими словами, как перейти от анализа «атомов» к пониманию строения «молекул» информационной деятельности? Каким образом проследить весь путь, идущий от определения элементов к формированию блоков, к анализу их свойств, правил взаимодействия и в конечном счете к пониманию того, что же такое интеллектуальная деятельность человека? Видимо, для решения этой проблемы было недостаточно использования одних только экспериментальных методов. Что же тогда необходимо?

Чтобы ответить на эти вопросы, ученые обратились к истории науки. Видимо, химия впервые столкнулась с существованием сложных систем, построенных по атомно-молекулярному принципу. Прошел целый ряд столетий, прежде чем из алхимии сформировалась и выкристаллизовалась современная научная химия. Существенную роль в ее построении играет символический язык описания структуры молекул сложных веществ и формул, отражающих законы их преобразования. Для чего служит такая система? Для нас такая форма представления настолько естественна, что мы не задумываемся над ее смыслом. Однако такой вопрос приобретает значение в связи с проблемой изучения информационных систем. Поэтому мы попытаемся на него ответить. Без использования символического языка описания было бы трудно представить целостные системы процессов и имело бы место неорганизованное нагромождение экспериментальных фактов. Невозможно было бы

105

формулировать общие законы, понять, как из атомов возникает структура молекул, изучить свойства целостных химических систем, законы взаимодействия веществ. Только на основе использования такого языка можно понять целостные процессы, лежащие в основе синтеза белков, жиров. Формулы используются для того, чтобы построить целостные гипотезы и поставить эксперименты для их подтверждения. Результаты экспериментов интерпретируются и получают свое обоснование также на языке формул.

Символические описания — одна из основ развития химии и биохимии. Это очевидно. Если попытаться представить себе современную науку без средств символического описания, то все стройное здание современной химии и биохимии распадется.

Другая существенная предпосылка развития науки — использование метода анализа и синтеза. Чтобы понять организацию систем различного уровня, оказалось необходимым искусственно создавать их из элементов. В процессе синтеза удавалось выявить основные законы взаимодействия компонентов и отразить их в символическом виде (типа систем формул и уравнений).

Ученые, изучающие информационные процессы, пришли к выводу, что и при исследовании мозга необходимы такая же совершенная система символического представления организации информационных структур и такие же эффективные методики анализа и синтеза, как и в химии. Как же создать такую систему? Проблема символического описания правил работы мозга была достигнута на основе использования формальной записи алгоритмов. Однако эксперименты показали, что алгоритм — это только одна из составных частей работы информационных механизмов, другая составная часть — это вспомогательные системы условных рефлексов, определяющие сигналы, т. е. информационная структура, на которой возникают задачи, определяющие работу алгоритмов. Значит необходимо иметь средства, позволяющие, исключив из рассмотрения частные случаи организации систем рефлексов, создать такую абстрактную систему, которая позволила бы выявить и описать общие законы построения и взаимодействие систем этого типа, понять, как из них образуются более

106

сложные блоки, как их организация порождает новые задачи, а на их основе формируются алгоритмы.

Рассмотрим, каким образом можно решить эту проблему. Известно, что построение абстрактных систем стало основой развития математики. При этом имело место выделение элементов, например в случае построения геометрии — точки, линии. Далее из таких элементов строились более сложные конструкции, в которых обнаруживались новые в качественном отношении явления, закономерности. Каждый отдел этой области науки абстрагирует определенный тип отношений, объективно существующий в окружающей действительности.

В результате осуществления процесса интуитивного творчества выдающимися мыслителями на основании анализа действительности (сотен примеров решения частных задач) выделялся тот или иной тип отношений внешнего мира и формулировались исходные абстрактные понятия типа «число», «высказывание», «множество», «вероятность» и др. Эти понятия обычно формально не определялись. Они вводились на основе демонстрации ряда примеров. Однако они определяли выбор типа отношений и в дальнейшем становились основой построения формальной системы.

Математику как науку до сих пор не интересовал описанный выше процесс становления и первых этапов развития формальных систем, связанных с взаимодействием человека-исследователя с внешним миром. Ее развитие начиналось только после того как в результате интуитивного мышления ученых основные абстракции были сформулированы. Возник вопрос, можно ли при изучении мышления использовать такие же пути построения теории. На этот

вопрос был дан отрицательный ответ. Подобный путь рассмотрения явлений не мог создать предпосылки для изучения высшей нервной деятельности, для выбора элементов, определяющих построение абстрактной системы. Для работы мозга характерен процесс взаимодействия с внешним миром, процесс выявления новых систем отношений, а эти процессы не рассматривались в области математики.

Если бы исследователи попытались использовать элементы, положенные в основу формирования  

107

какого-либо одного из отделов Математики, то они сузили бы область рассмотрения и потеряли бы возможность анализировать процесс интеллектуальной деятельности, приводящий, в частности, к развитию многих отделов формальной теории. Очевидно, что любые попытки построения абстрактной системы, полезной при изучении работы мозга, должны были быть связаны с рассмотрением процессов взаимодействия организма и внешней среды.

Мы уже говорили о том, что предпосылки' для решения этой проблемы созданы И. П. Павловым. Великий физиолог исключил из рассмотрения конкретные свойства объектов, используемых в зоопсихологических экспериментах (в экспериментах на обезьянах ящики, палки и др.). Он построил исследование на основе изучения соотношения сигналов, не имеющих смысловой нагрузки, например, соотношения между условным сигналом и подкреплением. Таким образом исключалось маскирующее влияние частных ситуаций и обеспечивалось выявление общих закономерностей информационной деятельности. Такая абстракция позволяла выявлять правила работы мозга. Однако она была недостаточна для решения поставленной проблемы изучения организации информационных механизмов.

При описании вспомогательных систем рефлексов, составляющих основу работы алгоритмов и построения механизмов работы мозга, решающее значение имели не только и не столько сами сигналы, сколько отношения между ними (отношения взаимного дополнения или взаимного исключения элементов). Вместе с тем для каждого из рассмотренных нами выше информационных механизмов, например механизма формирования новых подкрепляющих сигналов, механизма выделения частей, предотвращения выхода в тупиковые ситуации и других, была характерна своя собственная специфическая система организации отношений между сигналами. Каждая такая система имела свои особенности, которые не позволяли изучать общие свойства и законы функционирования систем. Каждый механизм приходилось выявлять и изучать самостоятельно. Для того чтобы обнаружить общие законы, нужно было, по-видимому, абстрагироваться не только от значения

108

сигналов, но и от рассмотрения тех или иных частных схем механизмов, составляющих их основу отношений, и построить систему более общего типа. Было важно «посмотреть» на всю организацию информационных систем как бы «сверху» и вывести изучаемые явления как следствия из общей теории.

Интересный путь решения этой проблемы был найден в 1973 г. Н. В. Целковой. Она предложила абстрагироваться не только от конкретного значения сигналов, но и от специфики тех связей между ними, которые определяли особенности построения различных информационных механизмов.

Мы уже говорили, что свойства выявляемых алгоритмов зависели от структурной схемы эксперимента, от специфики вспомогательных систем рефлексов. Новая идеализация приводила к исключению возможности изучения и описания отдельных алгоритмов и информационных механизмов работы мозга. В чем же ее смысл? Подобные вопросы невольно возникали у физиологов при первом знакомстве с предложенной системой. Данные о конкретной структуре систем рефлексов и информационных механизмов были получены в результате длительного экспериментального поиска. Мы говорили, например, о выявлении принципов организации и работы отдельных алгоритмов, о роли подкрепляющих и сторожевых сигналов и т. д. При создании абстракции нового типа все эти явления исключались из рассмотрения. Создавалось впечатление, все исследование теряет смысл. Ведь именно их конкретное содержание и составляло основу анализа работы мозга! Если исключить из рассмотрения эти явления, то что же останется?

Однако возникали и контраргументы: построение каждой абстрактной системы более высокого уровня, конечно, исключает возможность рассмотрения той или иной категории процессов, но абстракция одновременно обеспечивает выявление другой, более общей системы законов, которая ранее была скрыта в результате маскирующего влияния более частных закономерностей.

Какие же соображения были положены в основу построения абстракции нового типа? Решает ли она задачу выявления новых законов? Вернемся к рассмотрению изложенных ранее представлений о

109

вспомогательных системах условных рефлексов, создающих основу для работы алгоритмов и целостных механизмов. Было обращено внимание на то, что они включают одни ни те же компоненты: рефлекс на комплексный раздражитель, условный тормоз, структуру типа цепочки. Все эти компоненты отражают процесс взаимодействия организма с внешним миром. В то же время они включают и основные системы отношений между сигналами: отношения взаимного дополнения, взаимного исключения и взаимозаменяемости компонентов.

Основная идея построения новой абстракции была в достаточной степени проста. Были описаны эти компоненты и начато осуществление процесса теоретического синтеза — объединение компонентов в более сложные конструкции. В процессе синтеза изучались те новые в качественном отношении явления, которые возникали в таких конструкциях. Была разработана их классификация и изучены свойства систем каждого из классов. Такое теоретическое рассмотрение и построение новых конструкций осуществлялось в тесной взаимосвязи с проведением экспериментов, направленных на изучение конкретных Информационных механизмов. Преимущество этого подхода заключалось в том, что оказалось возможным теоретически рассмотреть разные формы информационной деятельности, дать анализ работы сложных целостных систем, построить эффективные гипотезы для проведения новых экспериментов. Тем самым были созданы предпосылки для преодоления описанных выше трудностей, возникающих при изучении многоуровневых систем, построенных по «атомно-молекулярному» принципу. Сочетая разработку теоретических схем с проведением экспериментов, оказалось возможным успешно переходить от изучения одного уровня системы к другому (от анализа атомов и структуры молекул) и таким образом получить возможность выявления принципов организации тех отделов системы, которые ранее оставались недоступными при использовании одних только экспериментальных методик.

Рассмотренный нами выше путь выбора элементов, тесно связанный с развитием учения И. П. Павлова, обеспечил преодоление ограничений, свойствен-

110

них математике. Он базировался на основных положениях диалектического материализма о наличии причинно-следственных отношений и на теории отражения как основы информационной деятельности.

Возник вопрос: удастся ли использовать вновь созданную абстрактную систему так же эффективно, как это имело место ранее в области развития химии? Если бы удалось выявить общие законы и явления, определяющие функционирование любых информационных систем работы мозга, то поставленные цели исследования можно было бы считать достигнутыми. Тогда оказалось бы оправданным исключение из рассмотрения конкретных свойств систем рефлексов. В противном случае попытка была бы оценена как одна из ошибок в исследовании.

Поясним на хорошо известном всем примере развития и применения геометрии, что можно ожидать от использования абстрактной системы. Нам кажется привычным, что при рассмотрении формы предметов используются такие понятия, как линия, точка, квадрат, куб, прямоугольник. Однако до тех пор, пока эти идеальные объекты не были определены в области абстрактной теории — геометрии, решить вопросы, связанные с анализом формы предметов, например расчета площадей, было весьма трудно. Теперь, когда в рамках общей теории были сформулированы законы, описаны новые явления, возникающие в сложных системах, положение изменилось. В том случае, когда перед человеком возникают новые проблемы (например, связанные с анализом фермы предметов), достаточно описать реальные объекты и явления внешнего мира, новые задачи на языке абстрактной теории, в частности опознать в них наличие квадрата, куба, треугольника, шара.

Поскольку в области теории уже определены привила, законы, то установление соответствия между реальными объектами исследования и идеальными конструкциями приводит к возможности выявления новых свойств рассматриваемых объектов реального мира и решения относящихся к ним задач, в частности задачи расчета площадей, объемов. На идеальных моделях возможно проведение теоретического рассмотрения принципов организации более сложных систем, установление возникающих в них новых

111

явлений, доказательство теорем. Теория обеспечивает возможность анализа работы сложных систем.

Можно ли рассчитывать на то, что абстракция, используемая при изучении информационных процессов работы мозга, приведет к подобным результатам? Удастся ли на основе представления реальных процессов на абстрактном языке теоретически вывести свойства более сложных информационных систем, а затем обнаружить их существование в реальных явлениях внешнего мира? Можно ли найти законы и описать новые свойства, которые имеют общее, универсальное значение? Удастся ли анализировать новые сложные формы информационной деятельности на основе обнаружения в них уже известных конструкций и описания объекта на языке теории? Окажется ли возможным на основе ранее уже установленных правил и законов, типов конструкций и законов их взаимодействия обнаружить в исследуемом объекте то, что не удавалось выявить ранее, или такая сложная система, как мозг человека, отличается от всего, что до сих пор знала наука?

Ответы на эти вопросы на первых этапах исследования не были однозначными. С одной стороны, были получены положительные результаты в изучении новых механизмов, с другой — не удалось решить задачи полной расшифровки механизмов сложных форм работы мозга, таких, например, как способность к самостоятельной постановке задач, к формированию новых алгоритмов.

Анализ возникающих трудностей привел Н. В. Целкову к выводу о необходимости построения абстрактной системы еще более высокого уровня. Мы говорили выше, о том, что идеализация первой категории привела к рассмотрению абстрактных информационных структур различных видов. Было высказано предположение о возможности и целесообразности исключить из рассмотрения конкретную организацию таких структур. Был введен символ  , который обозначает структуру любого вида, и определены операции над такими символами. Операция  в частности, означает процесс «порождения» структурой более высокого уровня абстракции множества конструкций  более низ-

112

кого уровня. Символы  означают уровни

структуры. Символ позволяет отличить одну структуру от другой. Примеров таких операций можно привести очень много. Так, любой закон в области физики может быть по-разному интерпретирован при создании различных конкретных приборов, математическая формула может быть применена для различных конкретных расчетов и т. д. Все эти примеры кажутся непохожими друг на друга. При изучении мышления было важно исключить из рассмотрения специфику частных примеров и иметь возможность изучать «порождения новых частных интерпретаций» как таковое.

Операция заполнения одной из информационных структур пустых мест (локусов), включенных в другую структуру, обозначается  Можно привести много примеров для иллюстрации этой системы отношений. Так, при решении математических задач имеет место подстановка конкретных чисел в формулу. При построении новой абстрактной системы II категории из таких отношений строятся композиции. Например, была сформулирована структура II категории следующего типа: из двух структур более высокого уровня строятся такие частные интерпретации  которые не имеют противоречивых участков и в наибольшей степени удовлетворяют заданным критериям  Такие комплексные системы отношений определялись формулой

Важно подчеркнуть, что поскольку символ означал любую из информационных структур I категории, то все выводы, сделанные на основании рассмотрения таких схем II категории, приобретали общее значение. Они должны были оказаться справедливыми при изучении любых алгоритмов и информационных механизмов.

При рассмотрении описываемых структур II категории возникал вопрос, удастся ли при их

113

изучении выявить какие-либо существенные новые свойства и закономерности. Мы видели, что такие абстрактные системы исключали возможность рассмотрения алгоритмов и информационных механизмов и оказывались непригодными для решения многих актуальных проблем. В то же время, если бы удалось обнаружить в таких конструкциях новые в качественном отношении явления и законы, можно было бы вывести многие частные закономерности. Потеряв в области рассмотрения отдельных алгоритмов, исследователи приобрели бы возможность решать другую, не менее важную проблему раскрытия механизмов создания новых алгоритмов и информационных механизмов при работе мозга.

Дальнейшие исследования подтвердили справедливость этих прогнозов. Использование абстракции II категории открыло возможности для анализа сложных механизмов интеллектуальной деятельности человека. Удалось подойти к решению таких основополагающих проблем, как проблема анализа способности человека к самостоятельному формулированию задач и к созданию новых алгоритмов их решения. При этом выяснилось, что абстрактные языки обоих описанных выше категорий — это не только средство для изучения работы мозга. Было доказано, что описанные информационные структуры и законы их преобразования используются мозгом человека в процессе его деятельности. Именно они определяют способности к интуитивному творческому мышлению, в частности к разработке новых отделов математики. Человек располагает структурами двух описанных категорий и использует в процессе Мышления специальные механизмы их преобразования. При восприятии и анализе сложных ситуации, складывающихся во внешней среде, имеет место опознавание и последующее доказательство применимости таких структур. На этой основе осуществляется переход от восприятия конкретной информации к постановке задач и их решению на абстрактном уровне. Результаты затем представляются вновь в конкретном виде.

В результате использования описанной абстрактной системы была выявлена сложная организация механизмов, ответственных за такие явления, как

114

восприятие информации, формирование новых мотивов поведения, изменение поведения при возникновении эмоций и ряде других явлений, определяющих работу мозга. Эти данные оказались важными для расшифровки организации целостных морфофизиологических систем работы мозга.

Были созданы предпосылки для нового пути исследования, основанного на построении целостных теоретических гипотез и их экспериментальной проверке. В связи с этим открывались возможности рассмотрения целостных функциональных систем на различных уровнях организации экспериментов.

Такой подход к решению проблем может показаться неожиданным. Мы привыкли думать о физиологии как о науке экспериментальной. Однако поставим вопрос иначе. Можно ли было надеяться, ,что при изучении механизмов такой сложной системы, как мозг, удастся ограничиться использованием только одних экспериментальных методик исследования? Опыт развития других областей науки заставляет усомниться в этом. Еще в XV в. Николай Коперник ввел в науку новый принцип, сущность которого заключалось в том, что не всякое кажущееся, видимое движение действительно и не всякое действительное движение заметно, ощутимо.

В науке самый точный эксперимент может привести к ложным выводам. Так, любая самая точная экспериментальная методика может только подтвердить ошибочное заключение о том, что Солнце вращается вокруг Земли, Только путем построения целостной абстрактной модели можно было доказать обратное. Вспомним в этой связи о дискуссии, которая была описана И. С. Тургеневым в его романе «Рудин». Один из героев романа Пигасов утверждал, что истиной можно считать только то, что человек видит, в чем он может непосредственно убедиться. Если бы все люди думали так, возражал ему Рудин, то до сих пор не была бы создана гелиоцентрическая теория организации солнечной системы.

Роль абстракции не вызывает сомнения там, где наука уже совершила восхождение на новые вершины. Но в то же время, когда ставится вопрос о создании абстракции в какой-то новой области науки, то это часто кажется неестественным. Психологу

115

трудно представить себе, что можно изучать мышление, абстрагируясь от таких понятий, как «подумал», «решил». Как можно организовать исследование, не используя экспериментальные методики, основанные на изучении конкретной деятельности человека?

Ученые, работающие в области медицины и отдающие все свои силы тому, чтобы понять причины болезней и найти способы их лечения, иногда с трудом могут представить себе, как можно изучать развитие гипертонической болезни, не используя таких понятий, как «кровяное давление», «изменение стенок сосуда склеротического типа» и т. д. Абстрагируясь от них, исследователь как будто уходит от реальной науки в область беспредметных общих рассуждений. Казалось бы, при анализе заболевания ничем нельзя пренебрегать, ни от чего нельзя отказаться, все детали очень важны.

Между тем, если взглянуть на вещи с более общих позиций развития методологии науки, то такой новый этап развития может быть оценен как вполне закономерное явление. Все области науки проходили стадию экспериментального исследования и стадию построения абстрактной теории. Проведенные исследования подтвердили то, что можно было ожидать и раньше, а именно что и при изучении мозга как сложного явления природы, как системы, возникшей в процессе эволюции, также возникнет проблема построения абстрактной теории.

Все перечисленные выше предпосылки привели к возможности построения эффективных методических приемов изучения работы мозга, которые обеспечивали создание единства в исследовании структуры и функции. Функции работы мозга непосредственно связаны с переработкой информации. Поэтому новые подходы предусматривали анализ работы информационных механизмов. Исследование начиналось с определения тех основных задач, решение которых составляло основу работы мозга. Выше мы уже говорили о путях их выявления.

Далее создавались целостные схемы, отражающие работу информационных механизмов. На этой основе осуществлялся анализ всех получаемых в эксперименте фактов, устанавливалась их роль в целостной

116

системе и планировались новые эксперименты с целью доказательства правильности сделанных предположений о наличии ранее неизвестных компонентов системы. После того как оказывались выявленными основные информационные механизмы, открывались возможности для анализа сложных комплексных систем, например процесса проектирования, административной деятельности, конструирования. В этом случае выявлялась скрытая информационная основа этих явлений. Известно, что процесс проектирования промышленных зданий, культурных объектов представляет собой реализацию комплекса методических приемов, которые приобретаются специалистами в процессе их обучения в вузах. Однако наряду с этим большое значение имеет и использование более общих механизмов интеллектуальной деятельности, например проектирования.

Было показано, что основу этой деятельности составляет целый ряд информационных механизмов, в частности механизмы принятия решений при наличии противоречивых ситуаций, механизмы выделения автономных подсистем информационной деятельности, механизмы предотвращения захода в тупиковые .ситуации, механизмы перехода от чувственного восприятия информации к постановке абстрактных задач и др. Алгоритмы, являющиеся компонентами этих механизмов, были ранее изучены в результате проведения аналитических экспериментов.

При изучении процесса проектирования были построены композиции из этих алгоритмов и таким образом была создана система представлений о сущности информационных задач и алгоритмов, составляющих основу этого вида интеллектуальной деятельности. Фактически была создана абстрактная теория проектирования. Эта теория используется при решении практических задач.

В настоящее время, когда создаются автоматизированные системы проектирования (САПР), встает задача организации тесного взаимодействия человека с вычислительной машиной. На первых этапах оказалось возможным воспроизвести в виде программ для вычислительных машин частные профессиональные навыки. Были использованы также математические методы расчета. Например, на основе опроса

117

экспертов-проектировщиков создавалась система оценки различных вариантов проекта, а затем специальные программы, реализуемые на вычислительных машинах, осуществляли количественные расчеты, приводящие к выбору оптимального варианта. Такие методы приносили большую пользу.

Однако в то же время возникали и определенные сомнения. Дело в том, что современный процесс проектирования — это работа большого коллектива специалистов, осуществляющих творческую деятельность. Использование вычислительной техники приводило не только к возможности более точных расчетов, но и к существенному изменению всей организации работы. Исключались или существенным образом видоизменялись методы и процедуры решения и многие стадии интеллектуальной деятельности.

Возникал вопрос, не приведет ли это к снижению эффективности процесса проектирования, к тому, что будут упущены некоторые реальные возможности оптимизации проектных решений. Эти проблемы в настоящее время широко обсуждаются специалистами. Вывод, к которому обычно приходят участники дискуссий, заключается в необходимости построения абстрактной теории проектирования, в рамках которой могла бы быть определена значимость всех' отдельных интеллектуальных операций.

Такая теория должна создать надежную основу для решения вопроса о том, какие именно компоненты целостного процесса следует передать вычислительным машинам и как организовать их взаимодействие с человеком. Описанные выше методы исследования, обеспечивающие возможность анализа сложных форм интеллектуальной деятельности человека, оказались полезными при решении этих проблем. Специалисты в области автоматизации процесса проектирования совместно со специалистами-физиологами осуществили большую работу, которая привела к решению многих спорных вопросов и позволила организовать новые формы взаимодействия человека с вычислительной машиной.

Новые возможности возникли и для развития медицины. Ученые пришли к выводу о том, что сложность организации информационных механизмов и их свойства, связанные с «порождением» новых

118

систем, изменением формы существования этих механизмов, создают потенциальную опасность для человека. Если в таких системах в результате неправильной оценки значимости сигнала, поступившего из внешнего мира, ошибочного использования алгоритма или сбоя в работе какого-либо элемента управляющей системы произойдут нарушения, то их последствия могут быть очень серьезными. Может начаться целый цикл вторичных процессов, возникнут новые алгоритмы и новые ненормальные, вредные для организма системы управления работой печени, сердца и других органов. .

Такие изменения могут внешне не проявляться. В этом случае можно будет обнаружить только отдельные симптомы, проявляющиеся в виде изменения кровяного давления, уровня сахара в крови, возникновения инфаркта миокарда и других болезней. Истинная причина болезни окажется при этом замаскирована частными проявлениями. Врач, тщательно исследующий работу отдельных органов, проникающий в тайны биохимических систем, составляющих основы их деятельности, окажется бессильным в распознании истинных причин болезней.

Для того чтобы понять механизмы появления болезни, ученые расчленяют сложные объекты на части, но когда они, казалось бы, достигают возможности рассмотрения таких элементарных процессов, которые не допускают дальнейшего расчленения, оказывается, что они не приблизились к разгадке причины болезни. Чем детальнее исследователь изучает отдельные элементы системы, тем дальше он оказывается от раскрытия информационных механизмов. Они существуют в целостных системах и в то же время не могут быть обнаружены при простом. экспериментальном анализе, основанном на изучении частей.

Поясним эту мысль на примере. Чтобы выявить причины некоторых заболеваний, необходимо исследовать роль различных отделов центральной нерв--ной системы в регуляции работы сердца. Как известно, раздражение блуждающего нерва приводит к замедлению ритма его сокращений. Ученые проводили аналитические эксперименты, в ходе которых путем использования специальных приборов осуществлялось

119

раздражение одного из отделов мозга — гипоталамуса. Эксперименты по изучению изменения реакции сердца, вызванного раздражением блуждающего нерва, привели к интересному, но противоречивому результату. Оказалось, что активность гипоталамуса может в одних случаях подавлять, а в других — усиливать эффект, вызванный раздражением блуждающего 'нерва, т. е. оказывать и тормозное, н возбуждающее действие. Для того чтобы получить более однозначные результаты, исследователи предприняли попытки расчленить систему на части, изучить ее более детально. Проводилось раздражение или перерезка различных отделов центральной нервной системы, но этот путь не привел к успеху.