ЭВМ и живой организм

Вот около полутора десятка выбранных наудачу заголовков из свежих газет и журналов. Они свидетельствуют об обширном и многогранном интересе авторов и читателей к проблеме, которую можно условно обозначить «ЭВМ и живой организм».

Проблема эта столь широка, у нее так много аспектов, что сама ее формулировка представляется лишь условной. В самом деле, здесь и бионические аспекты – использование в конструкциях и программировании электронных машин патентов живой природы, и влияние математики на естествознание, взаимосвязь изучения памяти живых организмов и памяти ЭВМ, и более общая взаимосвязь эволюций живого и машинного миров... Все грани проблемы даже и перечислить-то нелегко.

Соответственно и любые рассуждения на эту тему неизбежно будут носить характер чего-то отрывочного, незавершенного.

Значит ли это, что нужно отказаться от научно-популярного рассказа об упомянутой проблеме? Думается, что нет.

Автор имел счастливую возможность встречаться с выдающимся советским ученым академиком П. К. Анохиным, имел возможность слышать его суждения о различных аспектах проблемы «ЭВМ и живой организм». «Домашний анализ» этих бесед и послужил материалом для книги, которая не претендует ни на что иное, кроме как на научно-популярный очерк некоторых сторон интереснейшей проблемы.

Работая над этой книгой, автор пользовался помощью и советами Петра Кузьмича Анохина, который просмотрел и отредактировал значительную часть рукописи.

Вспоминается...

Начало шестидесятых годов. Заснеженная, залитая зимним солнцем Москва. Просторный, мрачноватый кабинет. За окнами – закоченевшие деревья. А за деревьями – улица, бывшая Моховая. По какой-то странной ассоциации начинаешь думать, что налево – бывшая Тверская, а направо – бывшая Никитская. Может быть, на эдакий старинный лад настраивают фундаментальные шкафы с книгами, изданными много лет назад. Или карандашный портрет академика Ивана Петровича Павлова. Или писаная маслом картина – труп на демонстрационном столе, а рядом, в окружении учеников знаменитый хирург.

Вдруг совершенно неожиданно в поле зрения вторгается современнейший магнитофон. Развалившаяся стопка ярких иностранных журналов. Другая стопка – письма со штемпелями Нью-Йорка, Киева, Парижа, Лондона, Баку...

Но все эти впечатления – второй план, почти фон. На первом плане – хозяин кабинета. Будто самовозгораясь, он говорит о памяти, о предвидении, о будущих машинах, шутит – то старомодно, то на «атомно-молекулярном уровне». Подходит к висящей у стола грифельной доске и рисует схему удивительно интересного эксперимента.

– ...Как думаете, – говорит Петр Кузьмич Анохин, любуясь схемой, набросанной энергичными штрихами, – это напечатают когда-нибудь?

Для меня, в ту пору начинающего репортера, академические дискуссии представлялись иначе, чем сегодня.

– А как же, конечно, напечатают, разумеется, ведь это же наука, поиск святой истины.

Анохин моей уверенности не разделяет.

– Знаете, кое-кому видится в моих работах подкоп под рефлекторную теорию, под великие открытия Павлова. А это серьезное обвинение для ученого-материалиста.

Он задумывается, молча ходит по кабинету. Потом живо поворачивается к столу и начинает что-то искать в бумагах.

– Но ведь сам же Павлов называл классическую рефлекторную теорию первобытной, – бормочет он, перебирая листок за листком.

Я внимательно вглядываюсь в портрет Павлова у окна. Интересно, любил ли он спорить?

– Вот нашел, послушайте: «Эта теория давно уже стала, по словам Ивана Петровича Павлова, «первобытной» и в настоящее время в ее прежнем архитектурном выражении не может обеспечить дальнейшую успешную разработку нейрофизиологического фундамента поведения животного». Как вы думаете, проклянут меня за это оппоненты? – И, не дожидаясь моего ответа: – Проклянут, обязательно проклянут. Именем моего учителя Павлова проклянут. Но я не сдамся. Вот, дальше: «Отнимите у науки право на вероятное, на гипотезу, и она превратится в мрачный храм догмы, где за ученым останется лишь единственное право – спокойно гулять по каменным плитам общепризнанного». Ну, каково?

Я пытаюсь скрыться за надежные стены профессионального подхода:

– Для газеты это великолепно, по-моему. К первому сентября – напутствие студентам, например.

– Про газету я больше вашего знаю, – неожиданно реагирует Анохин. – Я еще сорок лет назад в печати комиссарствовал, а потом газету «Красный Дон» редактировал. Чувствую чутьем старого газетчика – не помилуют меня оппоненты.

– Петр Кузьмич, как бы к вашим работам отнесся сам Павлов?

– Вопрос поставлен по-современному, – смеется Анохин. – Из Павлова некоторым ученым хочется сотворить икону, как говорил Маяковский, – навести хрестоматийный глянец. Чтобы по этому глянцу спокойно в науку проскользнуть. А ведь Павлов был сам величайшим революционером в науке. Именно он писал – вот послушайте: «Все наши классификации, все наши законы всегда более или менее условны и имеют значение только для данного времени, в условиях данной методики, в пределах наличного материала. Ведь у всех на глазах недавний пример неразлагаемости химических элементов, которая считалась долгое время научной аксиомой». Вот так-то. И не иначе, потому что иначе науки не будет.

...В апреле 1972 года академику П. К. Анохину за монографию «Биология и нейрофизиология условного рефлекса» была присуждена Ленинская премия.

...О таких людях, как Петр Кузьмич Анохин, не поворачивается язык говорить в прошедшем времени – был. Поэтому, готовя эту книжку к печати, я не изменил ничего из написанного ранее, из просмотренного и отредактированного великим ученым.

Творческое воображение художника или инженера, способность разглядеть в бесформенной глыбе мрамора будущую скульптуру, провидеть за столбцами цифр будущую машину – во всем этом, хотя и в разной степени, присутствуют элементы предвидения.

В философском плане проблема предвидения есть проблема исторического отражения внешнего мира. Главный вопрос здесь – роль фактора времени в процессе отражения. И если допустить (пока предположительно), что время оказывает влияние на явления, связанные с отражением реального мира, то придется допустить также, что отражение это может как запаздывать относительно внешних событий, так и опережать их.

Теория отражения, разработанная В. И. Лениным, дает материалистическое объяснение всех процессов организма и особенно его психической деятельности в зависимости от первично существующих материальных воздействий внешнего мира на организм.

Эта теория является основной для понимания материальной обусловленности психики человека.

В последнее время стало возможным широко применить в биологии статистические методы анализа, характерные для точных наук. В результате мы имеем объективные числовые данные о реакциях организма на явления внешней среды, об их энергии и направленности. Микроэлектродная техника, исследования биотоков и другие методы изучения живого позволили выразить в математической форме многие виды отражательной работы организма вообще и в частности – отражательной работы мозга.

Вместе с тем нельзя исключать и других видов отражения. Известно, что среда накладывает свой отпечаток на формирование тех или иных особенностей строения тел животных. Причем влияние среды отнюдь не мгновенно отражается на строении или функциях организма. Данные экологии – науки, изучающей взаимоотношение организма с окружающей средой, – повседневно убеждают нас в этом. Например, плодовитость мака во много тысяч раз больше, нежели плодовитость могучего дуба, – так путем увеличения средств размножения беззащитное растение борется за свое существование. У льва, тигра и других хищников короткие челюсти, оснащенные немногочисленными, но острыми зубами; у этих же животных короткий кишечный тракт. Все это выявляет приспособленность к питанию высококалорийным свежим мясом. В то же время у коров огромные челюсти при большом количестве плоских зубов и длинном кишечном тракте. Их органы питания и пищеварения рассчитаны на усвоение малокалорийной растительной пищи, требующей длительного разжевывания и переваривания.

Конечно же, все приведенные особенности организмов, а их можно было бы привести еще множество, сформировались не вдруг, а явились результатом отражения всей совокупности экологических факторов прошлых тысячелетий. И это убеждает нас, что фактор времени играет не последнюю роль в процессе отражения, а следовательно, должен приниматься в расчет при всех исследованиях в интересующей области.

Ну, а коли так, коли, кроме среды и объема воздействия, процесс отражения включает в себя и фактор времени, следовательно, правомочной является постановка вопроса о неодновременности события внешнего мира и его отражения. В частности – об опережении события отражением.

Вопрос этот не нов. На его основе и в давние времена, да и в наши дни рождалось немало мистических спекуляций. Однако это не должно остановить исследователей. Ведь мы знаем, что суеверие часто эксплуатирует явления, представляющие научный интерес.

Мы попробуем остановиться на проблеме опережающего отражения результатов еще не совершенного действия, проблеме предвидения в том виде, в каком она представляет интерес для дальнейшего развития науки.

На этом пути небезынтересно вспомнить одно весьма любопытное высказывание Декарта. Он утверждал, что для целей исследования ученые применяют исключительно интуицию и дедукцию, ибо только благодаря этим средствам можно достичь познания вещей, не боясь ошибиться.

Столь большая роль интуитивного предугадания, которое рассматривается на равных правах с дедуктивным, логически выведенным, может показаться странной в рассуждениях одного из крупнейших ученых мира.

Однако если мы внимательно посмотрим, как проблема предугадания, предвидения, интуитивного поиска, воображения трактуется в современной науке, мнение Декарта не покажется чужеродным. Ученые не без основания считают, что гипотеза Эйнштейна, ставшая теорией относительности, гипотеза Опарина о происхождении жизни из первичной «жидкости», идеи Винера, послужившие отправным пунктом развития кибернетики, представляют собой творения, потребовавшие не меньшей интуиции, не меньшей способности к провидению, предчувствию, нежели «Давид» Микеланджело, «Гамлет» Шекспира и «Страсти по Матфею» Баха.

Вместе с тем наряду с «количественными» понятиями большей или меньшей интуитивности существуют и некоторые качественные особенности таких «прорывов в будущее». Предчувствие вспыхивает не само по себе, но в ответ на возникновение проблем. И в свою очередь, даже формулирование вопроса предполагает познавательный фон, в котором замечены прорехи. Средневековье не могло породить ни Бора, ни Эдисона, ни Курчатова.

Итак, интуиция, предчувствие, предвидение играют огромную роль в научной и творческой деятельности человека. Однако в самом объединении подобных понятий существует опасность ненаучного подхода – ведь эти понятия разнородны, хотя и имеют некоторые общие черты: опережающее отражение будущих событий в сознании. Такое положение дел свидетельствует об определенном уровне научного знания в затронутых областях. Как заметил недавно американский ученый М. Бунге, «интуиция – коллекция хлама, куда мы сваливаем все интеллектуальные механизмы, о которых не знаем, как их проанализировать, или даже как их точно назвать, либо такие, анализ или наименование которых нас не интересует».

Человек, ищущий правильный путь в этой «коллекции хлама», должен прежде всего четко сформулировать тезис, который он предполагает исследовать. С нашей точки зрения, тезис этот может быть выражен примерно так: «Предвидение – одна из биологических особенностей всякого организма».

Сформулировав положение, постараемся его доказать. Для этого обратимся к некоторым аспектам опыта человеческого общества, исследования существования праорганизмов на Земле, коснемся развития «второй природы» – машин и механизмов, созданных людьми.

Что такое средней величины тайфун? Это энергия, большая, нежели люди израсходовали за всю историю человечества. Это чудовищная энергия слепого буйства природы, испокон веков враждующей с человеком.

Землетрясения, несущие страшные разрушения. Гигантские морские волны, имеющие скорость реактивного самолета. Тучи саранчи, закрывающие небо: несколько минут – и нет годового труда земледельца. Дикие звери и неизлечимые болезни, лютое солнце пустынь и морозы северных стран... Против всего этого – человек. Хрупкий и беззащитный. Да вдобавок еще нуждающийся в весьма разнообразной пище.

Когда сопоставляешь более чем скромные возможности человека и неисчислимые потенции «негуманного» мира природы, невольно поражаешься, как же роду человеческому все-таки удалось выжить?

Для читателя не будет новостью, если я скажу, что вопрос этот возник не сегодня. И даже не позавчера. Отвечали на него по-разному. Вот, например, русский биолог академик К. Бэр в 1834 году писал так: «Вначале, сражаясь с окружающей природой за свое существование, он (человек – А. Д.) научается защищаться против физических влияний. Под покровом листьев или в пещере ищет он, подобно животному, крова от бурь и холода. Однако его душевные задатки научают его господствовать над мертвыми массами. Он делает себе из листьев подвижный покров и называет его платьем, он строит себе на удобном месте пещеру и называет ее домом. Его физические задатки не дали ему искусства плавания, однако доска переносит его через реку. Он строит себе из нескольких досок дом и вместе с женой и ребенком отправляется с берега в другое отечество, передвигаясь по воде с помощью весел, как бы искусственно удлиненных рук. Он прядет кусок холста и при помощи него, убирая весла, предоставляет двигать себя ветру. Сила, стремящаяся острием к полюсу, указывает ему дорогу, и он не нуждается более в береге. Однако при этом он все же продолжает зависеть от прихотей ветра. Тогда он запирает огонь и воду в узком помещении и заставляет их помесь, называемую паром, которая возникает в результате вынужденного смешения этих враждебных элементов и все время стремится убежать, чтобы снова разделиться на воду и огонь, – заставляет ее везти его по морю при помощи колес. Так делает он стихии своими рабами. Он, для физических сил которого ров в 6 футов ширины является непреодолимой преградой, делает океан мировым путем, который сплетает все страны в тесный союз. Уже серьезно ученые говорили о возможности при помощи отраженного света сноситься с Луною, и, быть может, все дело здесь сводится к счастливому пониманию знаков, чтобы давать нашему первому спутнику известие о наших радостях и горестях... Таким образом, вся земля является только пашней, на которой произрастает духовное начало человека, и вся история природы является только историей, идущей вперед победы духа над материей».

Конечно же, выводы Бэра находятся на уровне знаний и представлений его времени, на это нужно делать поправку. Между тем закономерность и преемственность эпизодов истории человечества, которые он рассматривает, представляет интерес и сейчас без всяких скидок. Только посмотреть на них надо под иным углом зрения – с точки зрения предвидения результатов еще не произведенного действия. При таком подходе вся история разумных деяний человека – от навеса из листьев до космических полетов – есть реализация предвидимых следствий еще несовершенных поступков.

Наивно было бы думать, что непознанное мы будем осваивать так же, как листаем толстую мудрую книгу, – спокойно, вдумчиво, страницу за страницей. Нет, история учит, что на длинном и нелегком пути познания были срывы и подъемы, ошибки и заблуждения, забвение истинных ценностей и возвеличивание ценностей мнимых. А за всем этим – предвидение неведомого и ощущение безграничности непознанного.

Стремление провидеть явления загадочной природы, сблизиться с ней оказалось поразительно устойчивым на протяжении всей истории людей. Рискуя утомить читателя цитатами, все же позволю себе напомнить не слишком известные слова великого русского биолога А. Бекетова: «Он (человек – А. Д.) сам есть часть этой природы и живет с нею одной жизнью, со всем, что ни есть в природе, находится он в связи, в стройном согласии, в гармонии. И если искусственная среда городской жизни подчас ослабляет сознание этой гармонии, то оно легко восстанавливается, лишь только человек попадает на волю, лишь только грудь его вдохнет свежий воздух полей и лесов».

То, что для Бекетова было «искусственной средой городской жизни», для нас стало «второй природой». И хотя машины, заводы, аэродромы, шахты и прочее и прочее созданы людьми, процесс познания человеком «второй природы» поразительно напоминает знакомство наших далеких предков с загадочной, «негуманной» естественной жизнью планеты.

Обратимся к фольклору наших дней. В Англии рассказывают такой анекдот об электронно-вычислительной машине, сделанной военными для военных целей (заметим, что машина эта должна была стать устройством уникальным – дисциплинированным, как солдат, и всевидящим, как господь бог). Так вот, когда эту машину сделали и, наконец, после бесчисленных переналадок сдали в эксплуатацию, к ней подошел очень важный генерал и спросил: «Атаковать немедленно или обождать?» Машина, помигав лампами, выбросила ответ: «Да, сэр!» – «Что да?!» – заорал взбешенный полководец. «Так точно, сэр» – бесстрастно ответила машина.

Когда слышишь такие анекдоты, невольно вспоминается длинный ряд простачков-хитрецов от Швейка до Иванушки-дурачка. Наше поколение сочинило Швейка-робота.

Если от анекдотов перейти к научно достоверным фактам, то весь процесс общения человека со «второй природой» можно разделить на две неравные части. Больше ста лет люди считали себя полными хозяевами машин. Лет двадцать назад, после ряда авиационных катастроф, в эту незыблемую уверенность заполз червь сомнения. В результате родилась инженерная психология, которая первым своим кредо заявила: возможности человека приспосабливаться к техническим устройствам не безграничны. Из-за несовершенства адаптации человек зачастую теряет контроль над техническим устройством (мысль, в общем-то, несложная. Попробуйте одновременно следить за показаниями 30 одинаковых приборов, и вы в этом убедитесь).

Так процесс познания «второй природы» стал для рода человеческого вопросом первостепенным.

Из многочисленных проблем, связанных со «второй природой», выделим одну – создание самоорганизующихся машин, устройств, без которых, по единодушному мнению специалистов, невозможен дальнейший технический прогресс.

Под самоорганизующейся системой принято понимать такую систему, которая по заданному конечному результату сама находит лучший путь его достижения. При этом она должна непрерывно учитывать вновь поступающую информацию, реагировать на изменение ситуаций «с дальним прицелом», имея в виду конечный результат. Только тогда она станет самоорганизующимся, «мыслящим» помощником человека.

Сейчас уже можно утверждать, что цель – создание такого устройства – никогда не будет достигнута, если машину не наделить даром предвидения.

Вот простейший пример. У человека можно удалить какую-то часть тела, например, вырезать мозговую опухоль вместе с частью мозга. И человек будет продолжать жить, ибо он как отличное самоорганизующееся устройство сам перестроит свои жизненные функции с учетом изменившейся конструкции мозга. Если же удалить несколько блоков из современной электронно-вычислительной машины, она не сможет автоматически перестроиться, а просто перестанет работать. Почему так? Упрощая ответ, можно сказать, что нервная система человека, динамически формируя цели поведения и аппараты предвидения результатов, сравнивает полученные результаты с заданными и немедленно перестраивает свои функции в зависимости от тех или иных обстоятельств. Машина же таких аппаратов предсказания не имеет. Сколь важно наделить машину предвидящими свойствами человеческой психики, разъяснять не приходится. По образному выражению академика А. Берга, человек и машина сегодня общаются между собой, как два глухонемых, не умеющих разговаривать на пальцах. Если же машину научить предвидеть, она станет могучим и понятливым помощником человека, сможет сама находить промежуточные решения по заданной конечной цели и изменять методы решений в зависимости от изменившейся обстановки. При этом значительно упростится и проблема «диалога с машиной», доставляющая сегодня столько забот и огорчений программистам новой счетно-решающей техники.

Не случайно поэтому во всем мире и физиологи, и инженеры уделяют так много внимания изучению свойств мозга. В этой области знаний советские ученые занимают почетное место среди мировых авторитетов. Именно в СССР раньше, чем в какой бы то ни было другой стране мира, были начаты исследования физиологических особенностей центральной нервной системы (условного рефлекса), которые сегодня стали важнейшим элементом не только бионических поисков, но и работ по программированию.

Теснейшее переплетение интересов инженеров и физиологов в проблеме создания предвидящей машины не случайно; одни без других обойтись не могут. Да и нужна такая машина, очень нужна. Представим себе, что подобное устройство станет помогать врачу. В этом случае машине нужно будет сообщить температуру тела, кровяное давление, частоту пульса и другие величины, которые должны характеризовать состояние пациента после курса лечения. Сама же машина сможет определить, как кратчайшим путем к этой цели прийти, какие нужны лекарственные препараты и процедуры. Если же то или иное промежуточное решение окажется неточным или резко изменится ситуация, машина, учтя полученные результаты, мгновенно внесет поправку.

Подобные устройства помогут не только врачу. Они научат капитана дальнего плавания находить выход из самого неожиданного положения и вести корабль наилучшим путем, диспетчер большого завода будет советоваться с такой машиной, планируя загрузку отдельных цехов, а агроном поручит ей распределение удобрений по полям.

Можно ли сейчас же, сегодня использовать в практике проектирования электронно-вычислительных машин последние достижения биологии, в частности, нейрофизиологии? Очевидно, это дело будущего. Будущего, потому что прежде чем перейти к такой стадии работы, необходимо ответить на целый ряд вопросов. Вот один из них: нужно ли наделять машину способностью чувствовать, желать чего-то? Как будто в этом нет технической необходимости. Термин «чувствующие машины» многими инженерами воспринимается исключительно в юмористическом плане. А между тем, забегая вперед, скажем, что мотивация, сортировка информации с позиций «самого главного в данный момент желания», помогает человеку отбросить, как выражаются инженеры, «избыточную информацию» и быстро обработать необходимую. Проще говоря, в этом случае появляется возможность использовать только те сведения, которые относятся к делу, быстро выуживая их из обширного информационного потока.

Очевидно, что такое качество было бы полезно и для машины. Если же допустить, что машина будет чувствовать, то можно допустить и появление таких понятий, как «награда машине» или «наказание машины». Кнут и пряник по отношению к роботу?

Продолжая рассуждать в таком комическом настрое, можно допустить, например, что машина, обидевшись, вдруг начнет решать не те задачи, которые нужны. Или будет их решать не так. Тема, казалось бы, для анекдота.

Однако вопрос этот в настоящее время выглядит уже не столь комически.

Как сообщалось в печати, некоторые исследователи склонны классифицировать машины на «враждебные», или «агрессивные», и доброжелательные.

Вот какие сложные проблемы затрагиваются в связи только с одним аспектом будущего машинного механизма предвидения. Однако это не отвращает создателей техники будущего от столь заманчивой цели. Наоборот, интерес к нейрофизиологическим и биологическим аспектам предвидения все время возрастает. Наличие специальных механизмов предсказания результатов будущих действий в живых объектах теперь уже, после разносторонних исследований и физиологов, и техников, не вызывает сомнений. Но на нынешней стадии развития науки одной констатации факта биологического предвидения недостаточно – необходимы точные сведения о нейрофизиологических закономерностях таких процессов. А для этого нужно изучать истоки способности к предсказанию, познать тончайшие процессы, происходящие в нервной системе.

Развитие электронной техники позволило нейрофизиологам проникнуть в процессы, протекающие в одной нервной клетке. Даже на молекулярном уровне загадочная «жизнь» молекул стала доступной для исследователей. Чем точнее и тоньше эксперимент, тем более достоверные сведения имеют ученые о работе отдельных звеньев нервной системы. Как будто бы с этим тезисом спорить невозможно. Однако на самом деле здесь скрыто глубокое противоречие. Оно выявилось по мере накопления результатов аналитических исследований.

Оказалось, что чем более глубокие и тонкие процессы изучает нейрофизиолог, тем дальше он уходит от истинной конечной цели всякого нейрофизиологического исследования – от понимания работы целого мозга, целостного поведения организма.

В соответствии с пословицей получалось, что за деревьями не было видно леса. А точнее это напоминало создание мозаики, где сравнительно много известно о каждом камешке, но еще не различима картина в целом. Нужен был принцип, который позволил бы привести в систему все данные разнородных, хотя и очень тонких, точных экспериментов.

Речь, таким образом, шла о процессе интеграции, объединения различных проявлений нервной деятельности в целом физиологическом акте. Здесь не было недостатков в суждениях, в том числе и в весьма пессимистических. Так, например, известный ученый Райз писал: «...очевидно, трудно проверить положительно, что каждая часть целого включена в данное проявление организма. Вообще говоря, из большого числа наблюдений того, как части кооперируются в целый организм, мы делаем вывод, что такая кооперация частей имеет место у всех организмов без исключения. Но эта логическая операция никогда не сможет превратить гипотезу в истину. Итак, истинность положения, что все части организма объединены в данном проявлении, не имеет эмпирических основ. Другими словами, интеграция не является фактом, установленным эмпирически, а является принципом».

Это отсутствие точных знаний о конкретных механизмах интеграции разных процессов привело к крайне неблагоприятному положению. Ученые располагали совершеннейшими инструментами для понимания элементарных процессов нервной системы, их химической природы, их течения и развертывания. Однако исследователи оказались совершенно бессильными, когда пришлось ответить на простой вопрос: как может ящерица почти мгновенно собрать многие тысячи элементарных процессов, рассеянных по всему организму для того, чтобы реализовать простейший акт приспособления, например, юркнуть в щель между камнями.

Тогда и обнаружилось, что важнейшим физиологическим принципом деятельности целого мозга, объясняющим целостное поведение животных и человека, является принцип условного рефлекса, сформулированный великим физиологом И. П. Павловым. Постепенно широкое признание завоевала мысль о том, что тончайшие процессы нервной системы приобретают определенный смысл, занимают свое истинное место в архитектуре действий организма только в том случае, если их исследование непрерывно сверяется с данными об образовании и проявлении условного рефлекса.

Материалы исследований И. П. Павлова уже давно стали классикой науки. Здесь же исключительно для терминологического удобства вспомним, в чем, собственно говоря, заключались опыты И. П. Павлова, на основе которых была сформулирована теория условных рефлексов.

Собаке много раз давали пищу (безусловный раздражитель), сопровождая ее звонком (условный раздражитель). После ряда таких опытов дали привычный звонок. Но пищи за ним не последовало. Слюна у собаки при этом выделялась так же, как и при реакции на пищу. Вот грубо схематично метод, который позволил исследовать приспособительные реакции организма (выделение слюны), возникающие в ответ на условный раздражитель (звонок).

Так был тщательно экспериментально изучен великий принцип стимул – ответ.

Рефлекторная теория, в общих чертах сформулированная еще Декартом, сыграла революционную роль в развитии физиологии нервной системы. В течение 300 лет она успешно направляла мысли тысяч исследований. Но вместе с тем на современном уровне знаний при помощи только этой теории трудно объяснить именно целостное поведение животных и человека. Принцип стимул (в нашем примере – пища, звонок) – ответ (выделение слюны) охватывает лишь часть деятельности организма, связанной с приспособлением к внешним условиям. Сам И. П. Павлов говорил о «первобытности» рефлекторной теории, как замечает академик П. К. Анохин.

В настоящее время рефлекторная теория в ее прежнем выражении, считает П. К. Анохин, не может обеспечить базу для дальнейшего изучения поведения животных.

При этом нельзя забывать, однако, важного факта. В школе И. П. Павлова в годы ее бурного роста, когда исследовались все более обширные проблемы поведения животных, было высказано много рабочих гипотез и предположений. Известно, что чем более плодотворна научная школа в творческих поисках, тем чаще она создает рабочие гипотезы для повседневной исследовательской деятельности. Это составляет естественный признак бурного роста школы. Однако логика научного прогресса такова, что в процессе исследовательской работы все большее количество «вероятных» положений получают свою проверку. В результате такой проверки они или переходят в разряд достоверных или, наоборот, отвергаются и заменяются другими приемлемыми рабочими гипотезами.

В сущности, важнейшим фактором в научном творчестве является способность исследователя с максимальной точностью провести границу там, где кончается «достоверное» и начинается «вероятное». Только правильное использование этого критерия обезопасит исследователя от догматизации случайных или закономерных на определенном этапе гипотез.

Можно привести много примеров этого правила. Например, достоверным фактом является то, что день переходит в ночь. А «вероятным» же, по существу, здесь было то, что смена дня обусловлена движением солнца и уходом его за горизонт. Известно, сколько трагедий в человеческой цивилизации происходило именно потому, что это «вероятное» было возведено в нерушимую и священную догму. Коперник не изменил «достоверного», но полностью перевернул «вероятное», сделав его столь же ощутимо «достоверным».

Условный рефлекс как временная сигнальная связь является достоверным фактом. И он уйдет в века как капитальное открытие. Однако хорошо известно, что И. П. Павлов был поставлен в начале нынешнего века перед тяжелой необходимостью. Он вынужден был использовать современную ему бедную нейрофизиологию, располагающую крайне скудными сведениями о биологических процессах мозга, для выработки представлений о конкретных механизмах условного рефлекса. И надо было быть действительно гением физиологии, чтобы на основе абсолютно недостаточного количества данных в то время построить такие рабочие гипотезы, которые послужили толчком к продуктивным научным исследованиям на протяжении десятков лет.

Но все же это были только гипотезы о реальных механизмах работы мозга. Выражаясь современным языком, И. П. Павлов гениально сформулировал предположительные принципы работы «черного ящика» – мозга. «Черный ящик» – популярное ныне в кибернетике понятие, которое предполагает, что при работе с неким устройством известна информация на «входе» в это устройство и на «выходе» из него. При этом конструкция устройства неизвестна. Однако всегда надо помнить, что со временем может появиться возможность заглянуть в этот «черный ящик» и проверить рабочие концепции.

Так, например, во времена И. П. Павлова считалось, что при выработке рефлекса в мозгу возникают два центра – условного раздражения и безусловного. Связь между этими двумя центрами и обусловливает рефлекс. Но что это за связь? Каков ее характер? Физиологи не могли ответить на такие вопросы. Просто связь. И все тут. Следовательно, и влиять на рефлекс не было возможности.

Сейчас, на основе изучения электрических и химических процессов в мозгу сформулирована иная концепция, более близкая современным научным данным. В соответствии с ней сигнал условного раздражителя и сигнал безусловного раздражителя прежде всего воспринимается одними и теми же нервными клетками (нейронами), расположенными в разных областях мозга. Сигналы эти вызывают различные химические взаимодействия. Когда несколько возбужденных таким образом нейронов начинают работать в унисон (подобно тому, как воинская часть шагает «в ногу») – вот тогда и складываются благоприятные условия для выработки условного рефлекса.

Можно было бы привести примеры того, как за последние годы с развитием электроники, допускающей исследования на клеточном уровне, изменились представления о природе основных процессов – возбуждения и торможения. Однако это уведет читателя далеко в сторону от выбранной темы. Цель же всех рассуждений о рефлекторной системе и механизме предвидения представляется в том, чтобы утвердить важнейшее положение: условный рефлекс есть объединяющая закономерность в деятельности мозга. Вместе с тем классическая рефлекторная теория в ее прежнем виде не может объяснить целостного поведения сложных живых организмов. Обогащение рефлекторной теории на базе современных достижений возможно лишь при преемственности ее стержневых понятий. Поэтому, говоря о предвидении, мы будем говорить и об условных рефлексах, однако не ограничиваясь привычными понятиями классической теории.

Задача такая сложна. Сложна она потому, что зачастую условный рефлекс берется как нечто определенное, законченное в своем развитии. С таких же позиций рассматривается и соответствующий биологический механизм рефлекса. А каковы биологические корни условного рефлекса?

Биологическими корнями рефлекса, очевидно, можно считать появление в ходе эволюции жизни на земле первых признаков приспособления организма к среде. В сущности, именно приспособление организма к внешнему раздражению есть характерная черта, свойственная условному рефлексу.

В самом деле, на протяжении сотен миллионов лет первичная жизнь развивалась вместе с эволюцией основных неорганических свойств самой нашей планеты. Наиболее ярко это положение отразилось в формулировке, очень популярной сейчас среди геохимиков: «эволюция жизни есть явление геологическое».

Только ли геологическое – сомнительно. Но ход неорганических процессов на Земле имел безусловно решающее значение для возникновения и развития жизни.

Сейчас ни у кого не возникает сомнения в том, что в процессе развития первичное живое существо могло «отстоять» право на существование, только приспосабливая свою организацию к внешним факторам. Безусловно необходимо было выработать такие формы реакции на разнообразные внешние раздражители, которые позволили бы этим примитивным существам избежать вредных воздействий, не совместимых с жизнью. Попросту говоря, позволили бы им выжить.

Немедленно возникает ряд вопросов. К каким внешним факторам должны были приспособиться первичные существа в древние эпохи развития планеты? С помощью каких доступных для них процессов они смогли отразить вредные для них воздействия и выжить?

Об опасностях, подстерегавших человека на его жизненном пути, разговор шел раньше. Во сколько же раз больше этих опасностей должно быть на пути развития какой-нибудь древней водоросли или беспомощного комочка слизи, праорганизма, предшественника многих форм жизни! И не зародились ли здесь, на первых стадиях существования живого, те характерные признаки приспособления, которые приобрели решающее значение в условном рефлексе? А если да, то какие именно факторы внешнего мира повлияли на выработку условнорефлекторных реакций?

Отвечая на эти вопросы, мы не будем рассматривать особенность проявления приспособительных реакций у млекопитающих в сравнении, скажем, с земноводными, не будем брать в качестве основополагающего признака и зоологическую классификацию. Решающим моментом здесь будет именно изучение формы приспособления, ее тесная связь с определенной чертой внешнего неорганического мира.

В пояснение – упрощенный пример. Сила тяжести как фундаментальный физический фактор, существовавший до появления жизни на Земле, обусловила приспособление к себе всех животных. Этот факт сам по себе имеет огромное значение. Для исследователя даже не обязательно касаться биохимических процессов, обусловленных силой тяжести, или особенностей зоологического строения животных, приспособившихся к силе тяжести. Точно так же важно знать: имеется ли какой-то общий фактор во всех проявлениях условного рефлекса?

Чтобы ответить на вопрос о ведущем или решающем признаке условного рефлекса, надо прежде всего разобрать те его характеристики, которые были впервые сформулированы самим И. П. Павловым.

Определяя сущность открытой им новой физиологической реакции, Павлов прежде всего обратил внимание на то, что эта реакция вырабатывается заново, что она раньше не была присуща организму данного животного. Он обратил также внимание, что эта реакция появляется только при особой совокупности условий, что без этих условий реакция не возникает. Поэтому изучаемое явление и получило характеристику условного.

Именно выработанностью, приобретенностью условный рефлекс отличен от другой формы приспособительной реакции – от врожденной деятельности, называемой соответственно безусловным рефлексом.

Не менее существенный признак условного рефлекса – его сигнальный характер. Рефлекс развивается как «предупредительная», по выражению И. П. Павлова, деятельность, то есть деятельность, предвосхищающая ход событий.

В самом деле, слюна, выделяющаяся в ответ на звонок (условный раздражитель), появляется совсем не для того, чтобы «переварить» звонок. Она «предупредительно» приспосабливает организм для переваривания пищи, которую животному только предстоит получить.

Если же теперь сопоставить два наиболее характерных признака условного рефлекса – «приобретаемость» и «сигнальность», то без труда можно увидеть их взаимосвязанность.

Но что такое сигнализация по самой сути своей? Сигнализировать – значит предупредить о чем-то предстоящем. Если же сигнал может относиться только к последующему развитию внешних явлений, приходится конкретизировать его принципиальную связь с временными соотношениями внешнего мира. Время – вот тот внешний фактор, на основе которого и по поводу которого могла возникнуть условнорефлекторная деятельность организма.

Связь двух понятий – «условный рефлекс» и «время» – нерасторжима.

Время имеет такое же значение для нервной системы, как сила тяжести – для физической деятельности.

С зарождением жизни на Земле материя приобрела принципиально новый фактор – активное отношение к пространственно-временной структуре мира. Время для живого стало иметь свое, специфическое значение.

Сравним некоторые полярно противоположные объекты.

Здание, например, как неорганическая материя не относится избирательно к климатическим и метеорологическим факторам, которые на него действуют. Для здания не существует той проблемы, которая возникла заново с появлением живой материи и которую можно сформулировать двумя словами: «приспособиться и выжить». Для живых существ с момента их формирования в процессе эволюции весь внешний мир со всеми его многообразными воздействиями стал «взвешиваться» только на весах – «вредно-полезно». Появилось активное отношение к внешним неорганическим факторам и неизбежное в связи с этим деление всех явлений на две большие и противоположные категории – способствующих выживанию и не способствующих выживанию.

В лаборатории академика А. И. Опарина исследуются коацерватные капли (капли, выделяющиеся из раствора белковоподобных веществ) как модели многомолекулярных комплексных систем, которые возникли в первичном растворе органического вещества и явились исходными образованиями на пути возникновения первичных организмов.

В этой лаборатории получены такие капли, которые воспроизводят элементарный обмен веществ с окружающей средой. Эти искусственные образования могут в процессе развития совершенствовать свою организацию. Основой такой эволюции, как это недавно было показано экспериментально, является предбиологический естественный отбор – процесс, при котором более совершенные капли быстрее отбирают нужные им для роста вещества, нежели капли, хуже организованные. В результате «сильные» образования совершенствуются за счет «слабых», которые постепенно распадаются и исчезают.

Интересны работы, посвященные эволюции макромолекул белков и нуклеиновых кислот. Как считает советский ученый М. Волькенштейн, они успешно согласуются с общими идеями о возникновении жизни из неживой природы, впервые последовательно сформулированными академиком А. И. Опариным.

...В 1971 году известный физико-химик М. Эйген (ФРГ) построил модельную теорию эволюции макромолекул. Особый интерес теория Эйгена представляет постольку, поскольку она охватывает добиологическую эволюцию – ведь говорить о живых молекулах бессмысленно: ни белок, ни ДНК сами по себе не живут и в этом смысле не отличаются от синтетических полимеров. Необходимое условие жизни – наличие различных веществ, способных взаимодействовать друг с другом (более подробно с этими проблемами читатель может познакомиться в работах члена-корреспондента АН СССР М. Волькенштейна, в которых автор популяризирует теорию Эйгена). Эйген анализирует, как пишет М. Волькенштейн, мысленное устройство, модель: ящик с полупроницаемыми стенками. Через такие стенки могут пройти активированные мономеры. Полимерные же молекулы сквозь стены не проникают.

Внутри ящика происходит полимеризация мономеров. Идет там и противоположный процесс – распад полимерных цепей. Кроме того, цепь может служить как бы матрицей для сборки собственных копий из свободных мономеров (репликации). При сборке копий возможны ошибки.

При условии, если обеспечено постоянство концентраций мономерных единиц и суммы всех полимерных цепей, в системе начнутся естественный отбор и эволюция.

В ходе работы Эйген анализировал особую величину – «селекционную ценность» цепей. Ее значение определяется соотношением скоростей репликации и распада с учетом наличия мутаций.

Таким образом, физико-химическое толкование эволюции и отбора на уровне макромолекул базируется на анализе скоростей реакций полимеризации и распада.

Как видим, фактор времени оказывает влияние даже на такие образования, которые находятся на предбиологическом уровне существования живого. С совершенствованием биологической структуры организмов фактор времени приобретает едва ли не решающее значение в их эволюции.

Пока что разговор о временных связях имел весьма общий характер. Если же посмотреть на дело более конкретно, то можно увидеть различия разительные. Скажем, действие относительно постоянных факторов отличается от действия повторяющихся внешних воздействий. Периодическое или непериодическое воздействие относительно постоянных внешних факторов при активном передвижении живых существ отличается от действия никогда не повторяющихся факторов.

В чем же особенность каждой из этих форм? Для простоты объяснения начнем с последней.

Символически такие воздействия можно обозначить «1», «2», «3» .... При этом под каждым числом понимается явление, никогда не повторяющееся в жизни организма.

Если от уникальных явлений перейти к повторяющимся последовательным событиям, то их можно символически выразить, например, как «1–2–3–4», «1–2–3–4»... Здесь под каждой цифрой понимается повторяемость компонентов в одном и том же порядке. Это могут быть смена утра, дня, вечера и ночи.

Мы можем иметь дело также с последовательными, но не периодическими явлениями (например, туча, молния, гром, обозначенные комплексом чисел «5–6–7»). В этом случае запись воздействия периодических и непериодических явлений может выглядеть так: «1(5–6–7)2–3–4», «1–2–3–4», «1–2–3–4»... Тем самым символически мы обозначили место грозы в ряду смены времени суток.

Если мы говорим о тех же самых воздействиях, но при активном перемещении живого организма (например, нерестовые перемещения рыб), мы должны будем дополнить нашу символическую запись еще одним числом, характеризующим такое перемещение. Так, после обозначений времени года появится обозначение «перемещение к нерестилищам», и последовательность событий вернется к началу периода.

Постоянно действующие факторы, такие, как, например, химический состав атмосферы, являются существенной, но, видимо, не требующей пояснений формой временной связи живой и неживой природы.

Очевидно, можно было бы дополнить эту характеристику понятием относительной устойчивости воздействия. Например, дерево, растущее на берегу реки, до тех пор дает приют птицам, пока вода не подмоет его корни и оно не рухнет. Однако для наших рассуждений относительность устойчивости не имеет решающего значения, ибо мы хотим обратить внимание на иной аспект ременной структуры мира – на последовательность воздействий внешних факторов и их повторяемость.

Можно утверждать, считает академик П. К. Анохин, что основой развития жизни и ее отношения к внешнему неорганическому миру были повторяющиеся воздействия этого внешнего мира на организм. Именно такие воздействия, как результат изначальных свойств пространственно-временной структуры неорганического мира, обусловили всю анатомическую организацию и приспособительные функции первичных живых существ. В этом отношении организация живых существ представляет собой в подлинном смысле слова отражение пространственно-временных параметров и конкретной среды обитания.

Ну, а как быть с неповторяющимися факторами?

Никогда не повторяющиеся воздействия не оказывали, очевидно, какого-либо решающего влияния на эволюцию форм приспособления животных к внешнему миру, хотя и могли привести, например, к гибели каких-то отдельных существ (достаточно вспомнить, как птицы во время исключительно сильных морозов замерзают на лету).

Представим себе на минуту иное положение: существуют только последовательные и никогда не повторяющиеся явления. Смогла бы тогда развиваться на Земле жизнь в нынешнем ее виде? Нет, не могла, считает академик Анохин. Живой организм не мог бы иметь устойчивой и прочной структуры, потому что структура появляется лишь как следствие отражения повторяющихся воздействий. Проще говоря, живые организмы не смогли бы приспособиться к неживой природе.

Как же обстоит дело с иными воздействиями – постоянными?

Сначала нужно договориться о том, что считать постоянным. Наличие кислорода в атмосфере есть фактор, действующий на протяжении всей истории существования живого на земле. Относительно менее постоянно, например, выветривание скальных пород. Наконец, еще менее постоянно влияние какого-либо мелиоративного преобразования – скажем, создание оросительных систем. Таким образом, все дело в том, как конкретно соотносится продолжительность того или иного жизненного цикла организма и длительность внешнего воздействия. В общем же случае так называемые постоянные факторы можно считать лишь очень большими звеньями в цепи последовательных явлений.

Итак, перебрав различные воздействия и явления, остается лишь сделать бесспорный вывод: повторяющиеся последовательные воздействия представляют собой универсальную форму связи уже сложившихся живых существ с окружающей их средой.

У любознательного читателя немедленно встает вопрос: с помощью каких же конкретных механизмов жизненно важные повторяющиеся события приспосабливают организм к себе? В каких интимных процессах живых клеток могли бы отразиться повторные воздействия внешнего неорганического мира на уже оформившиеся живые существа?

Чтобы ответить на этот вопрос, снова обратимся к упоминавшимся работам академика А. И. Опарина. Как считают ученые, простейшие живые существа нашей планеты представляли собой «открытые системы», которые были связаны с окружающей средой через ряд химических превращений. Эти превращения начинались на границе живого многомолекулярного образования. Они продолжались целой цепью отдельных реакций и заканчивались вредным или полезным для жизни итогом.

Каждое из внешних, по отношению к организму, явлений отражается в химическом составе самого живого существа в форме более или менее длинных цепей химических превращений. Эта цепь реакций может иметь характер обмена веществ между организмом и средой. Такая цепь поддерживает жизнь. Но может возникнуть и такая цепь превращений, которая не поддерживает полезного обмена и, следовательно, не поддерживает жизненный процесс. Повторявшиеся много раз одни и те же воздействия неизбежно приводили к облегченному и ускоренному развитию соответствующих химических реакций организма. Повторяемость была как бы тем «катком», который «укатывал дорогу» для быстротекущей реакции.

Как отметил академик А. И. Опарин, последовательность и быстрота реакций протоплазмы – решающие факторы материальной организации первых живых существ.

Таким образом, ускорение тех или иных реакций в результате повторяемости внешних воздействий, своеобразный «катализ» процессов имел существенное значение для развития живого. Заметим попутно, что такой «катализ» ускорял реакцию во множество раз. На первых стадиях существования жизни именно «принцип максимальной скорости» дал возможность сформулировать пути преимущественных реакций, которые развивались чрезвычайно быстро.

И здесь, когда одна определенная реакция (или группа определенных реакций) под воздействием многократно повторяющихся явлений стала доминировать над остальными, живые организмы приобрели некоторую особенность, которая в дальнейшем оказала решающее влияние на всю эволюцию живого.

Дело в том, что между последовательными воздействиями внешнего мира и реакциями на них со стороны живого вещества существует определенное несоответствие. Если рассматривать эти процессы с точки зрения времени их осуществления, то в глаза бросится одна закономерность. Внешние события могли происходить в самые разные периоды времени и иметь самые разные истоки. Вместе с тем все эти явления отражались на одном и том же живом существе. При этом в живой материи возникали различные химические реакции, развивавшиеся опять-таки в замкнутом объеме живого образования. Реакции эти могут протекать с различными скоростями, в том числе и с очень большими.

Живая материя «суммирует», «интегрирует» различные воздействия окружающего мира. Последовательно повторяющиеся ряды внешних воздействий, пусть даже разделенных большими интервалами, получили возможность объединять и отражать себя в быстрых химических превращениях живого вещества.

Время как бы разделилось. Одно время – для внешних событий, другое время – для их отражения в живом организме. Деление это, конечно, условное. Для наглядности. Для наглядности же приведем один пример. Внешние факторы (скажем, морской прилив и последующий отлив) воздействовали на организм в непрерывной последовательности в течение суток. Следовательно, химические реакции, развивавшиеся в организме и соответствующие каждой стадии такого воздействия, развивались тоже в течение суток. Однако поскольку химические реакции разыгрывались в небольшом, но весьма сложном образовании, отдельные части которого тесно связаны друг с другом, происходило, как считает П. К. Анохин, очевидное взаимодействие этих реакций. Различные последовательные воздействия на организм привели к образованию ответных реакций; причем реакций непрерывных и взаимозависимых.

В результате сложилась одна совершенно универсальная закономерность: быстрое отражение в цепных химических реакциях организма медленно развертывающихся событий внешнего мира. (Разумеется, мы упрощаем в высшей мере сложную, еще не до конца изученную проблему.)

Чтобы представить этот процесс более наглядно, вернемся к схематическому изображению явлений и событий, которые мы уже применяли раньше.

Допустим, что во внешнем мире развивается последовательный ряд некоторых явлений, которые мы обозначим через 1, 2, 3. Пусть они действуют на организм в течение длительного времени, допустим, на протяжении полусуток (под этими обозначениями могут быть зашифрованы, например, отдельные периоды дня). Каждое из этих явлений вызывает в организме химическое превращение. Обозначим эти ответные реакции через I, II, III.

Кроме того, примем, что ряд внешних воздействий на организм 1, 2, 3 (мы условились, что это может быть восход солнца, полдень и закат) систематически повторяется на протяжении многих лет и имеет важное положительное значение для его существования. Допустим, что под их влиянием устанавливаются определенные постоянные цепи химических реакций, помогающие стабилизации жизненного процесса. Тогда в результате длительного и многократного повторения реакций в организме живого существа между отдельными звеньями таких химических превращений, очевидно, может установиться связь, а весь ряд реакций I – II – III превратится в непрерывную цепь быстро развивающихся взаимодействий.

Все эти условия, создавшиеся уже на самых ранних этапах эволюции живой материи, привели к тому, что организм получил возможность отражать в микроинтервалах времени те последовательные события внешнего мира, которые по самой своей природе могут развиваться только в макроинтервалах времени. Так, можно представить себе постепенное развитие способности первичных организмов отражать внешний неорганический мир не пассивно, а активно, с опережением явлений внешнего мира, развертывающихся последовательно и многократно. Как указывают данные биохимиков, изучающих первичную жизнь, формирование цепей быстропротекающих химических реакций в организме, своеобразный катализ процессов, имел огромное значение для жизнедеятельности, поскольку обеспечил течение обменных Реакций именно в нужном направлении, а не в каком-либо другом. Ускоренное (по сравнению с внешними процессами) отражение внешних процессов в живой материи – вот один из фундаментальных принципов существования живого.

В самом деле, представим себе, что в живом организме установилась единая, общая цепь химических реакций. Ранее реакции вызывались последовательным действием внешних факторов 1–2–3. Если эти факторы разделены значительными интервалами времени, то теперь уже действие только одного первого фактора «1» способно вызвать всю последовательную цепь химических превращений организма.

Так, можно представить себе создание в живом организме условий, при которых скорость химических реакций организма опережала развертывание последовательных, много раз повторяющихся внешних воздействий.

Таким образом, эволюция уже очень рано пошла по универсальному и единственно возможному пути приспособления организма к внешнему миру. Глубокий смысл этого нового свойства первичного организма прежде всего состоит в универсальных и быстрых химических реакциях его. Благодаря их многочисленному повторению, они образуют «дорогу», по которой химические превращения «проносятся» с огромной скоростью. Достаточно подействовать только на комплекс «I», соответствующий первому фактору внешних воздействий «1», как вся цепь химических реакций организма оказывается «взорвавшейся», и процесс возбуждения почти мгновенно пробегает путь от «I» до «III».

Живой организм получил, очевидно, от такой формы реагирования на повторные группы воздействий огромные преимущества. По сути дела, без опережающего развертывания цепей химических реакций трудно представить себе даже существование амебы или усвоение ею пищи.

Вся история развития животного мира сегодня видится как наглядный пример усовершенствования универсальной и самой древней закономерности, которую можно было бы назвать опережающим отражением действительности.

Опережающее отражение действительности, как считает академик Анохин, есть основная форма приспособления живой материи к пространственно-временной структуре неорганического мира, в котором последовательность и повторяемость являются основными временными параметрами. Это опережающее отражение явилось основой процесса приспособления живого к окружающему миру.

Может создаться впечатление, что нет никакого качественного различия во влиянии на живой организм последовательно развивающихся событий внешнего мира. На деле это не так. Каждое такого рода событие имеет свои, специфические жизненно важные последствия для организма. Практически в жизни организма любые последовательности явлений состоят из жизненно важных событий, разделенных интервалами. Интервалы заполнены «индифферентными» воздействиями.

Вспомним ситуацию кормления подопытной собаки. Продолжая рассуждения при помощи схематичных обозначений, предположим, что события «4», «5», «6» безразличны для животного. Пусть это будет, например, «4» – открывание двери в комнату, где находится собака, «5» – появление человека с пищевой чашкой, «6» – движение человека с чашкой по направлению к собаке, «7» – прием собакой пищи из чашки. Если этот порядок действий много раз повторяется, то в нервных клетках мозга собаки не просто устанавливается тесная химическая связь на основе одной лишь последовательности явлений, но еще и благодаря подкрепляющему действию жизненно важного раздражителя «7».

Легко заметить, что при таком соотношении действующих факторов повторяющаяся последовательность отражается не только в реакции «I» на раздражитель «1», а немедленно распространяется на весь комплекс реакций от «I» до «III». Это и есть возбуждение, которое опережает течение внешних событий, развивающихся значительно медленнее. Итак, живая материя стала своеобразным «ускорителем» отраженных в ней внешних событий.

Но из факта опережения неизбежно вытекает, что в ряду последовательно развивающихся событий внешнего мира событие «4», вызывающее к жизни цепь процессов от «IV» до «VII», становится сигналом приближающегося, но еще не совершившегося события «VII». В данном случае сам химический процесс «VII» является «предупредительной реакцией» по отношению к событию «7».

Следовательно, самый факт появления «сигнальности» и «временных связей» может быть признан одной из древнейших закономерностей развития живой материи. Именно в таком смысле сейчас актуально высказывание И. П. Павлова о том, что временные связи есть универсальное явление природы.

Эта закономерность сопутствовала самому происхождению и совершенствованию живой природы. В ходе эволюции она отбиралась в наиболее совершенных своих формах естественным отбором и закреплялась все глубже и глубже в биологических структурах. Следовательно, принцип предвосхищения в процессах организма предстоящих событий внешнего мира может считаться основой для создания и закрепления всех тех структур организма, которые целесообразно приспосабливают его к внешнему миру на основе сигнальности и временных связей.

Едва ли следует удивляться, что эта функция организма, предоставляющая ему широчайшие возможности приспособления и прогресса, стала специализироваться, концентрироваться в нервной системе. Основная роль нервной системы состоит в том, чтобы быстро «сцепить» одновременно и последовательно развивающиеся химические реакции.

Следовательно, нервное вещество можно рассматривать как аппарат максимального и быстрейшего опережения последовательных и повторных явлений внешнего мира.

На базе исследований И. П. Павлова было доказано, что реальный факт приближения служителя с кормом к собаке по мере его подъема с первого этажа на третий вызывает у животного несколько различных реакций. Такое продвижение человека с миской требует значительного времени. Оно ограничивается физико-механическими возможностями пространства: скоростью человека, крутизной лестниц, количеством дверей и так далее.

Совсем другие соотношения возникают в головном мозге животного. Тут процессы разыгрываются в долях секунды. Следовательно, по самой своей сути мозг имеет возможность уже при первом событии (стук дверью нижнего этажа) моментально воспроизвести всю цепь химических реакций. Эти реакции были зафиксированы в прошлом медленно протекавшими событиями действительности, если, конечно, одна и та же последовательность этих событий в прошлом повторялась много раз.

В этом нельзя не видеть грандиозного достижения эволюции, которая оказалась способной создать аппарат, позволяющий дать в тысячи раз ускоренное отражение действительности, значительно опережающее ход реальных явлений внешнего мира. Именно различие скоростей течения явлений в натуральной действительности и в нервном веществе мозга животного создает условия для распространения такого опережающего возбуждения.

Если сравнить организацию живой материи на различных этапах эволюции – от праорганизмов до высших животных, – совершенно очевидным станет, что принцип опережающего отражения внешнего мира является неотъемлемой стороной жизни, ее приспособления к окружающим условиям.

Конечно, существует значительное различие между той формой опережающего отражения у высших животных, которая представлена условным рефлексом (явлением чрезвычайно сложным), и опережающим отражением у примитивных существ. Но речь пойдет о ведущем признаке.

А какой признак условного рефлекса является наиболее для него характерным, делающим рефлекс тем, что он есть? Из всех возможных его качеств признак «предупредительности» или «сигнализации» о предстоящих событиях внешнего мира является наиболее решающим качеством рефлекса. Ни изменчивость, ни приобретенность не могут сравниться по значению с этой его биологической особенностью.

Именно потому, что животные имеют возможность подготовиться по сигналу к еще только предстоящим звеньям последовательно развивающихся событий, условный рефлекс стал узловым пунктом эволюции.

Но если этот основной признак является древнейшим, то, следовательно, по нему вполне можно сопоставлять приспособительные возможности низших и высших животных, считает академик П. К. Анохин.

Естественно, что усложнение самих аппаратов предупреждения, обеспечивающих первоначально прием небольшого количества различных сигналов, привело к качественным изменениям в поведении животных. Конечно же, поведение собаки мало общего имеет с поведением червяка. Однако сигнальность как универсальная черта приспосабливаемости живого к внешнему миру не теряла от этого своего принципиального значения.

Следовательно, условный рефлекс высших животных, оцениваемый с точки зрения сигнальности, есть только частный случай «предупредительной деятельности» опережающего отражения действительности, то есть приспособления организма к будущим, но еще не наступившим событиям.

При таком подходе легче становится отвечать на многие «проклятые» вопросы: когда в эволюции появился условный рефлекс? есть ли «условный рефлекс» у простейших организмов и растений? может ли врожденная деятельность иметь сигнальное значение?

Очевидно, что универсальным принципом всех форм приспособления живой материи к условиям окружающего мира является опережающее отражение событий, развивающихся последовательно и повторно.

В широком смысле толкования проблемы речь идет о «предупредительном» приспособлении организма к предстоящим изменениям внешних условий или, точнее, о формировании подготовительных изменений для будущих событий.

Этот принцип имеет силу уже с первых этапов формирования живой материи. Следовательно, вопрос может быть только о форме и конкретных аппаратах, в каких этот принцип реализован на том или ином уровне эволюции. У одноклеточных организмов он представлен в форме цепей химических преобразований протоплазмы, опережающих развитие последовательного ряда внешних событий. У высших животных он реализован в специальных нервных аппаратах. Эти аппараты позволяют охватить широкий круг внешних явлений, а также и опередить их отражение. Однако во всех случаях формы опережающего отражения имеют одну и ту же решающую черту – сигнальность. Для животных же, обладающих нервной системой, это и будет условный рефлекс.

При оценке положения вещей с таких позиций теряет смысл и другой вопрос: можно ли выработать временную связь у простейших организмов и растений?

И растения, и простейшие организмы представляют собой живые образования со сложным многоклеточным строением. Поскольку они испытывают на себе последовательные и повторяющиеся воздействия, постольку можно утверждать, что те и другие имеют предупредительную сигнализацию или ее можно выработать заново. Но надо соблюсти изложенные раньше условия: внешние воздействия должны быть длительными и повторяющимися и иметь существенное значение для жизни растения или простейшего организма.

Ни одно растение не смогло бы существовать и немедленно было бы отброшено естественным отбором, если бы оно реагировало только на наличный фактор среды, то есть только на то, что действует в данный момент, а не реагировало бы по принципу опережающего отражения.

Например, сезонные изменения температуры обычно таковы, что могут быть самые неожиданные «тепловые скачки». Следовательно, внезапный мороз мог бы полностью погубить дерево, не имей оно механизма сигнализации.

Дерево (миндаль, например) отсчитывает холодные дни с осени, с самого первого дня, когда температура спустилась ниже плюс 18 градусов. По этому сигналу растение уже приготовилось к зиме. Даже если ударят жестокие морозы – не страшно. Растение выживает.

Потеплело. Растение начинает вести счет теплым дням. Однако оно не снимает еще зимней защиты. И лишь когда накопится теплых 650 градусо-дней, растение откроется навстречу весне. Почки, правда, еще не распускаются, они лопнут еще через 620 градусо-дней. Но растение уже направило все силы на подготовку к весне. И если сейчас ударит мороз – оно погибнет.

Конечно, бывает, что даже столь тонкая сигнализация не спасает растение от гибели – заморозки случаются поздние и сильные. Однако сам механизм приспособления, его целесообразность и необходимость для эволюционного развития не вызывают сомнений.

Теперь осталось ответить еще на один вопрос – о врожденной сигнализации. Установлено, что сигнальность является наиболее характерной чертой условного рефлекса. Однако согласно распространенным взглядам врожденные, то есть безусловные, рефлексы не могут иметь самого характерного свойства условного рефлекса – сигнальности, предупредительности.

Так, между условным и безусловным рефлексом воздвигалась неодолимая стена.

...Из яйца вылупился птенец грача. Он безотказно реагирует на такие раздражители, как движение воздуха, звук «кар-р-р», сотрясение гнезда. При этом на такие раздражители птенец реагирует пищевой реакцией – поднимает голову и раскрывает клюв – хотя раздражители не имеют сами по себе пищевого значения. Анализ ситуации, в которой живут грачи с первых дней рождения, показал, что все три эти раздражителя служат сигналами предстоящего вкладывания пищи отцом-грачом в раскрытый клюв птенца. Налицо, казалось бы, парадоксальный случай – «врожденный условный рефлекс», который обладает всеми чертами опережающего отражения действительности и сигнальной деятельности.

Между тем никакого парадокса здесь нет. В жизни птиц наличие воздуха и его движение являются важнейшим фактором существования. Не удивительно, что в процессе развития приспособительных реакций грача реакция на движение воздуха как на неизбежное следствие движения крыльев отца и матери была включена в функции нервной системы.

Таким образом, на основе исторической повторяемости последовательных изменений в нервной системе, предшествующих кормлению и связанных с движением воздуха, произошло закрепление наследственностью этих взаимосвязей. Так у новорожденного грача появилось опережающее отражение внешних событий. Здесь произошло принципиально то же, что уже было видно на примере первичных простейших организмов.

В самом деле, движение воздуха не есть пищевой продукт, не есть безусловный раздражитель, в том смысле как его обычно понимают в трактовке павловской школы. Оно служит сигналом кормления. А сигнал этот включает «пищевые центры» нервной системы.

Почему же раздражение кожи птенца движением воздуха связано и готовит его организм именно к приему пищи? Тут дело в том, что движение воздуха – это лишь одно звено в длинной цепи внешних явлений, которая заканчивается кормлением. Цепь эта выглядит так: мать уходит из гнезда; птенцы, раньше защищенные от движения воздуха телом матери, теперь этой защиты не имеют; раздается повторный звук «кар-р-р»; мать обмахивает крыльями птенцов, лежащих в гнезде; гнездо резко сотрясается – отец-грач, прилетевший с пищей, сел на его край; птенцы раскрывают клювы; пища вкладывается в клюв; возбуждаются органы пищеварительного тракта; переваривается пища.

Здесь не отмечены еще многие факты, реально предшествующие перечисленным явлениям. Дело в том, что отец-грач прилетает с кормом и садится на дерево так, чтобы он оказался в пределах зрительного поля матери, сидящей на птенцах. Мать, завидя отца, дает начало всему ряду явлений, о котором уже говорилось.

Раздражение кожи птенца движущимся воздухом является одним из промежуточных этапов данного ряда событий. Движение воздуха воздействует на нервную систему птенца наряду с другими факторами (звук «кар-р-р», сотрясение гнезда). Само раздражение кожи не является, как уже говорилось, пищевым раздражителем. Но возбуждение от него благодаря многовековому опыту предшествующих кормлений с огромной скоростью по готовым (врожденным) нервным связям доходит до пищевого центра – птенец поднимает голову и раскрывает клюв. Здесь природа дала исключительно наглядный пример опережающего отражения последовательных событий внешнего мира и его приспособительного значения в эволюции.

Как видим, даже единичные раздражители из привычной цепи событий «включают» всю цепь реакций организма, не дожидаясь, пока на птенца окажут влияние остальные звенья этой цепи. Такое опережающее действительность распространение возбуждения зафиксировано наследственностью в нервных структурах. Оно приобрело решающее приспособительное значение для птенцов. Если же у птенца к моменту появления на свет не созрела нервная связь между раздражением кожи от колебания воздуха и «пищевым центром» нервной системы, такой птенец должен быть немедленно отброшен естественным отбором. Он погибнет.

Интересно, что тщательные исследования нервных клеток привели к тому же самому выводу. Эти исследования показали: к моменту вылупления птенца из яйца созрели лишь те нервные клетки, которые способны воспринимать звук «кар-р-р».

Можно привести поразительные примеры опережающих отражений внешних событий другими организмами. Например, птица мухоловка-пеструшка выводит своих птенцов в дупле, куда лучи света поступают лишь через маленькое отверстие. Именно через это отверстие должны пролезать мать или отец, прежде чем кормить птенцов. Естественно, что когда мать или отец просовывают голову в дупло, исходная небольшая освещенность дупла исчезает и на какой-то момент воцаряется полная темнота. Родители не имеют никакой физической возможности сохранить свет. Временная темнота как раз и служит сильным стимулом для птенцов дуплянки: они немедленно все вытягивают шеи, раскрывают клювы и таким образом оказываются готовыми к приему будущей пищи.

В том, что именно временное и неизбежное исчезновение луча света стало здесь важнейшим фактором подготовки к кормлению, подтверждает и еще одна деталь. Птенцы кормятся регулярно потому, что они сами перемещаются по кругу против солнца. При этом, разумеется, в зоне луча оказывается поочередно каждый алчущий. Мать в темноте не может разобраться, кого кормит. Такое поведение птенцов хорошо компенсирует эту особенность семейной жизни: поел – и в сторону. Однако если птенцов заставить несколько поголодать, то есть повысить их пищевую возбудимость, между ними начнется борьба за то место, на которое падает луч света через отверстие дупла. Птенцы предвидят, что свет несет им пищу.

Чтобы представить себе, сколь сложные экспериментальные методы приходится применять, изучая механизмы предвидения и приспособления, целесообразно обратиться к работе американского ученого Кенеса Д. Роеда, который поставил ряд интереснейших опытов с ночными мотыльками.

Для того чтобы защищаться от нападения, всякий представитель животного мира должен уметь быстро распознавать сигналы, поступающие из внешней среды, и быстро реагировать на них. Какие нервные механизмы позволяют живым существам осуществлять этот процесс?

Те из них, которые имеют центральную нервную систему, получают сигналы через специальные органы, связанные с мозгом многими тысячами нервных волокон. Исполнительные сигналы в виде последовательных импульсов передаются нервными волокнами двигательным мышцам, мускулам. В этих сложнейших процессах соприкасаются явления, которые изучаются многими отраслями зоологии, физиологии и психологии.

Даже высшие, последние достижения технической мысли позволяют создать аппаратуру, при помощи которой можно изучить импульсы всего лишь пяти или десяти (из многих тысяч) типов нервных волокон, связанных с мозгом млекопитающих. Попытки сделать на этой базе какие-то обобщения о характере получения и переработки информации всей нервной системой животного подобны изучению общественного мнения жителей большой страны на основе двух-трех интервью. (Кстати, если продолжить сравнение, то процесс выработки сигнала к действию на основе полученной информации можно уподобить формированию общественного мнения, которое складывается из различных взглядов, но в котором побеждает мнение большинства).

Дальнейший прогресс техники эксперимента может дать нам возможность исследовать сигналы в тысячах разных нервных волокон. В то же время не менее важно изучение живых организмов, обладающих простейшей системой нервного возбуждения.

Кенес Д. Роед и его коллеги долгое время изучали связь уха и центральной нервной системы ночного мотылька, который имеет всего лишь по два чувствительных нервных окончания в каждом ухе.

Многое в поведении этих насекомых не изучено. Исследования носили поисковый характер и сулили многое: ведь предстояло познать «механизм выживания» мотылька, который только благодаря своим ушам, своевременному распознаванию сигнала опасности и предвидению следующих за сигналом действий может уцелеть в борьбе за существование со своим главным врагом – насекомоядной летучей мышью.

Нужно сказать, что летучие мыши способны обнаружить свою жертву во время полета в полной темноте. Эти ночные хищники испускают серию ультразвуковых сигналов и по характеру их отражения от предметов («ультразвуковая локация») определяют местоположение, направление полета и расстояние до возможного объекта нападения.

Механизм «ультразвуковой локации» мыши настолько совершенен, что она может обнаружить насекомое много меньше москита.

Некоторые ночные мотыльки имеют уши, способные различать ультразвуковые сигналы мыши. Эти насекомые, услышав приближение врага, резко меняют направление своего полета, начинают петлять или взмывают вверх с огромной скоростью, удаляясь от источника ультразвука. Любопытно отметить, что такое насекомое меняет направление своего полета раньше, чем ультразвуковой сигнал, отразившийся от его тельца, возвращается обратно к мыши.

Слуховые органы мотылька размещены на задней части его грудной клетки и имеют выходные отверстия в районе сужения между брюшком и грудной клеткой. Каждое ухо выглядит, как маленькая раковина, внутри которой ясно видна барабанная перепонка, закрывающая воздушную полость. Внешние сигналы, воспринимаемые барабанной перепонкой через воздушную полость, передаются в центральную нервную систему мотылька к нервным волокнам, поддерживающим скелет, по тончайшему каналу. Внутри этого канала размещаются два акустических нервных волокна, известные, как А-волокна. Они-то и передают «волну ощущений» от барабанной перепонки к скелетным нервным волокнам. (Используя техническую терминологию, можно сказать, что два А-волокна собирают всю информацию о звуках и передают ее в центральную нервную систему.) Рядом с двумя А-волокнами в том же канале расположено неакустическое В-волокно. Все эти волокна продолжаются как «барабанный нерв» внутри центральной нервной системы.

Нервные импульсы в простом нервном волокне проявляются как электрическая «разность потенциалов» в несколько милливольт, возникающая на доли миллисекунды последовательно между отдельными точками волокна.

Скорость распространения этих сигналов может быть охарактеризована одной цифрой: по А-волокну от чувствительного органа до центральной нервной системы сигнал проходит менее чем за 2 миллисекунды.

Продвижение электрического сигнала по нервному волокну может быть воспринято специальным тончайшим электродом и передано затем на осциллограф, на экране которого возникает при этом характерная «пика».

Делается это следующим образом. Одна из мышц мотылька рассекается под микроскопом, и из нее выделяется «барабанный нерв». Тончайшие серебряные электроды соединяются с нервом. Они передают электрические сигналы, проходящие по нервным волокнам, на осциллограф. С мотыльками, подготовленными таким образом, и проводили эксперименты в импровизированной лаборатории на открытом воздухе.

Чтобы сделать точные измерения электрических явлений в нервах, был нужен контрольный источник ультразвуковых импульсов, подобных сигналам летучих мышей. Искусственный ультразвуковой электронный стимулятор в точности воспроизводил такие сигналы.

Используя электронную аппаратуру для выявления последующих ответных реакций А-волокон, удалось определить, какая акустическая информация доступна мотыльку. Ухо мотылька передавало к осциллографу такие импульсы, которые оно обычно посылает в центральную систему. А именно это интересовало исследователей.

Оказалось, что чувствительность слуховых органов мотылька примерно в 100 раз выше, чем у человека. Так, например, на расстоянии более 200 метров мотылек может слышать ультразвуковые сигналы мыши, чего человек не может вовсе.

Ухо мотылька принимает сигналы с частотой 10 килоциклов так же хорошо, как с частотой 100 килоциклов, одинаково хорошо воспринимает звуковые и ультразвуковые колебания. И еще: мотылек обладает свойством воспринимать чрезвычайно короткие звуковые сигналы, подлинные взрывы звуков.

Реакция А-волокна на искусственный или естественный сигнал-раздражитель отражалась на экране осциллографа в виде кривой с пиками, характеризующей электрический поток в нервных волокнах. Анализ кривых позволил установить, что насекомые пользуются четырьмя видами акустической информации.

Первый вид. Возникновение «пик» на экране осциллографа, что свидетельствует о наличии источника звука. Этот вид информации нельзя признать достаточным, так как пики, возникающие от длинных «вялых» криков далеко летящей, и потому безопасной мыши, могут быть похожи на пики коротких сильных сигналов приблизившегося хищника.

Поэтому мотылек должен «учитывать» и второй вид информации – частоту «пик». Чем чаще эти «пики», тем ближе мышь к мотыльку, ибо по мере их сближения на орган слуха насекомого действуют уже не только слышимые, но и «неслышимые» ультразвуковые колебания.

Третий вид информации характеризует непосредственную опасность. Если раньше в обоих рассмотренных случаях работало только одно А-волокно в каждом ухе, то после «опасного» сближения мотылька и мыши интенсивность сигналов становится так велика, что их воспринимают уже оба А-волокна.

И наконец, четвертый вид информации указывает, откуда приближается опасность: «пики», возникающие от действия звуков в одном ухе, появляются раньше, нежели подобные «пики» от звуков в другом ухе.

Эти выводы требовали экспериментальной проверки. Исследователи совместили «атаку звуками» от громкоговорителя со специальной фотографией, которая позволила зафиксировать, как мотылек в поле меняет направление полета в момент подачи сигнала.

Было установлено, например, что мотыльки, которые летели на большой высоте над источником звука, после подачи сигнала, меняли направление своего полета в горизонтальной плоскости. Те же, которые двигались непосредственно над источником звука, взмывали прямо вверх или резко поворачивались под острым углом к первоначальному пути. (Изменение полета в горизонтальной плоскости, очевидно, было связано с тем, что одно ухо мотылька воспринимало сигнал раньше другого).

Однако оставался нерешенным вопрос: как мотылек, имеющий только четыре А-волокна, то есть обладая очень примитивными органами чувств, точно ориентируется и по горизонтальным, и по вертикальным осям в зависимости от сигнала опасности?

Результаты опытов позволяют предположить, что существует взаимосвязь между положением крыльев мотылька и раздражением А-волокон акустическими сигналами. В зависимости от того, в каком положении находятся крылья мотылька – горизонтальном или вертикальном, – изменяется и степень «легкости» получения звуковой информации. Звук доходит до слуховых органов насекомого, преодолевая большие или меньшие помехи, создаваемые крыльями. А это, в свою очередь, определяет вертикальное направление его полета. Так, отсутствие различий между акустической информацией левого и правого уха, наличие четких колебаний в левом и правом «барабанных нервах» в момент взмаха крыльев сигнализируют мотыльку, что мышь – над ним. Если же различия в восприятии звуковых сигналов обоими ушами нет – значит, мышь ниже или сзади мотылька (заметим, что мотылек делает крыльями 30–40 взмахов в секунду; следовательно, информация о необходимости изменить или сохранить прежним направление полета по вертикали поступает в его нервную систему практически непрерывно).

Конечно, все сказанное здесь несколько идеализирует реальную природную ситуацию. Взаимодействия мыши и мотылька очень сложны. Мотылек может опознать врага на большем расстоянии, нежели мышь свою жертву. Но мыши передвигаются с большей скоростью.

Если мотылек быстро среагировал на опасность, раньше чем его заметила мышь, у него много шансов спастись. Если же мышь «засекла» мотылька и получила отраженный сигнал от своей мишени, мотылек подвергается огромной опасности. Хотя и в этом случае положение не безнадежно – мотылек маневреннее «противника» и может проделать фигуры высшего пилотажа, которые сбивают мышь с толку.

Прибавьте к этому умение некоторых видов мотыльков издавать лапками ультразвуковые колебания, слышимые мышью. Мотылек как бы говорит мыши: «Приди и съешь меня». Это кажется невероятным. Ученым еще предстоит разгадать цель этого сигнала.

Сейчас исследована лишь часть комплекса проблем, лежащих в основе изучения акустических систем мотылька.

Описанная работа американских исследователей представляет большой интерес для разных отраслей науки. Прежде всего нужно отметить высокую технику эксперимента: ввести в лапку мотылька крошечное передающее устройство, позволяющее следить за работой акустического нерва насекомого в свободном полете, – чрезвычайно сложная задача. Однако здесь техника не ради техники. Физиологи давно мечтали о возможности изучать различные процессы живых организмов в привычной, а не в искусственной среде. Для этого нужны были сигнальные устройства, которые не мешали бы исследуемому объекту жить обычной жизнью. Работа американских ученых наглядно показала возможность создания микроминиатюрных датчиков, источников сигналов, не нарушающих обычной деятельности даже таких «хрупких» подопытных объектов, как насекомые. Подобные наблюдения могут быть расширены и с успехом применены для изучения процессов жизнедеятельности многих животных.

И наконец, знание структуры слуховых органов мотылька принесет немалую пользу инженерам, работающим в области ультразвуковых устройств. Ведь ухо мотылька «сконструировано» поразительно просто. Технические устройства, созданные людьми для подобных целей, много сложнее.

Нельзя не отметить здесь и замечательное явление природы: организм в процессе борьбы за существование может с поразительной точностью отразить в своей структуре внешние факторы, имеющие существенное значение для жизни. Нападающий в процессе естественного отбора «изощряется» в средствах поиска и нападения (локация мыши), а защищающийся (мотылек) в ответ на это развивает еще более совершенные средства защиты (органы чувств).

В рассматриваемом примере видно величие природы, которая использует все возможные средства материи, лишь бы выжить и продолжить в своем потомстве существующие виды.

Кто-то из философов однажды образно сказал: «Только человек считает для себя приемлемым переплыть океан слез, чтобы приобрести каплю радости». Сказано красиво и возразить как будто трудно. Но опыты, связанные с проблемой предвидения, убеждают нас в неточности этого высказывания. Вот один характерный пример. В мозг крысы вводились электроды, по которым сама крыса, нажимая педаль-включатель, периодически подавала слабый электрический ток. При определенном положении электродов в мозгу электрическое воздействие, видимо, доставляло крысе наслаждение. Животное предвидело, что нажим на педаль вызовет в ее мозгу приятное раздражение, и замыкало цепь с поразительной интенсивностью до 1400 раз в час.

Затем опыт был усложнен. Между крысой и включателем поместили раскаленные прутья. Зверек бежал по этим прутьям, пренебрегая болью от ожогов, бежал к вожделенной кнопке, чтобы включить ток.

Мозговое вещество является материальным воплощением основной закономерности живой материи: опережающего отражения внешнего мира. Но каковы сходства и различия предвидения на уровне примитивной жизни и на уровне условного рефлекса?

Развитие органов чувств у животных связано с необходимостью более совершенного приспособления к внешнему миру. Органы чувств переводят различные (по видам энергии) внешние раздражители в единый химический процесс организма. Смысл этого состоит в том, что даже в ответ на одиночный раздражитель создается определенная, состоящая по крайней мере из миллиона микроочагов система реакций нервной системы. Эта система имеет сложную архитектуру и дает обширную информацию целому организму не только о том, «как» и «какое» раздражение было нанесено, но и о том, «где» и «когда» оно было нанесено.

По сложности распределения микроочагов химических реакций, по количеству и качеству перерабатываемой информации мозг не идет ни в какое сравнение с любой другой формой живой материи.

Достаточно напомнить, что мозг устанавливает связи и с отложенным в памяти, и с опытом прошлого, и с грандиозными планами на будущее.

Однако если оба этих явления – опережающее отражение действительности у примитивных существ и условный рефлекс у высших животных – сравнивать исключительно с точки зрения отражения последовательно развивающихся явлений внешнего мира, то можно сделать вывод: механизм формирования отражения действительности в том и в другом случае соответствует одной, уже рассмотренной схеме.

Химическое объединение реакций, возникавших раздельно, последовательно и повторно, а затем «запуск» всей этой системы с одного звена – вот что является принципиально общим для обоих столь различных уровней эволюции.

Вместе с тем это же есть историческая основа для развития всех видов сигнальных приспособлений, то есть подготовка организма к предстоящим событиям.

Рассмотренные закономерности делают еще более убедительным то положение, что условный рефлекс в его основных биологических и нейрофизиологических механизмах есть частный случай той универсальной закономерности, которая в простейшей форме появилась уже на стадии примитивных живых существ.

Накопление материалов на этом пути все больше расширяло рамки представлений об условном рефлексе. В настоящее время можно твердо сказать, что И. П. Павлов вскрыл кардинальную и всеобщую черту исторического развития и усовершенствования живого мира. Понадобились миллиарды лет, чтобы примитивная форма цепных химических реакций, присущая праорганизмам, развилась в самой совершенной форме живой материи – в нервном веществе.

Однако несмотря на весь грандиозный путь такой эволюции и значительные преобразования самих форм предвидения, ее основной закон – опережающее отражение последовательно повторяющихся рядов внешних явлений – остался в силе. Он приобрел лишь специальный аппарат – мозг, вещество которого высокоспециализировано именно на «химическое сцепление» последовательных и повторных воздействий внешнего мира. Это обстоятельство и обусловило столь широкое и совершенное овладение будущим, какое выявляется в поведении высших животных и человека. Энергетическая сторона отражения, то есть изучение превращения организмом внешних энергий (свет, тепло, химические агенты) в информацию о материальных свойствах внешнего мира, несомненно является одной из основных проблем науки. Сейчас этот «первичный узел отражения» может быть изучен на очень высоком уровне, если только будет применен весь арсенал современных достижений биофизики, теории информации, теории кодирования других смежных отраслей знаний.

Но есть и другая форма отражения – отражение в свойствах организма временной структуры мира, о которой мы уже вели речь. Мы видели, что лейтмотивом такой формы отражения служит опережающее отражение, что дает мозгу на высшем этапе развития организмов совершенно точную информацию о последовательных и повторяющихся рядах явлений внешнего мира. Здесь следует отметить, что на основе именно этого вида отражения был сформирован и специализировался сам мозг как орган психической деятельности, то есть орган всеобщего отражения мира в мыслительной деятельности человека.

Все сказанное явно убеждает, что опережающее отражение последовательного хода внешних событий – предвидение – не является чем-то исключительным, а есть лишь одна из форм отражательной способности живой материи.

Механизм предвидения основывается на химических процессах, происходящих в нервных клетках. Скорость этих химических реакций значительно выше скорости любого человеческого действия. Поэтому сигналы, которые определяют результат действия, заранее «обегают» все нужные нервные клетки.

Рассмотрим более подробно процесс, происходящий как в целом мозге, так и в одной нервной клетке. Он представляет собой суммирование, объединение всей входящей в мозг информации. Наибольшее значение имеют четыре ее вида.

Прежде всего – мотивация. Под мотивацией мы понимаем то основное состояние, которое присуще организму на стадии выработки решения о действии. Мотивационное возбуждение составляет необходимый элемент любого действия, ибо смысл всякого действия – создать достаточно благоприятные условия существования организма, исходя из данного его состояния. Всякое действие удовлетворяет какую-то потребность организма.

Насколько важно учитывать мотивацию, видно хотя бы из того, что условный раздражитель (звонок, обычно сопровождающий кормление) не может вызвать условнорефлекторного эффекта (выделение слюны у собаки), если животное плотно накормлено.

Особая роль мотивации объясняется тем, что невозможно представить себе какое-либо действие без соответствующих предпосылок, соответствующего побуждения. Причем побуждения могут быть самые различные, в зависимости от совершенства организма – начиная с чисто биологических потребностей и кончая специальным поведением. Суть дела от этого не меняется.

Таким образом, мы можем принять, что практически любая внешняя информация, попадающая в нервную систему, неизбежно сопоставляется и оценивается на весах этой доминирующей в данный момент мотивации, грубо говоря – рассматривается с точки зрения «самого главного в данный момент» желания. Мотивация представляет собой фильтр, через который просеивается вся избыточная информация и остается нужная.

Весь процесс сопоставления внешней информации с мотивацией отнюдь не прост. «Перебор информации» должен идти именно в направлении наибольшей пригодности получаемой информации для реализации данной цели. При этом очень важно помнить, что в каждый данный момент наши, например, органы чувств способны передать астрономическое количество информации. В то же время нервные структуры способны перерабатывать значительно – в тысячи раз меньшее количество информации. Отбор нужных сведений может превратиться в поиски иголки внутри стога сена. Задача эта чрезвычайно сложная и ответственная. Без мотивационного возбуждения решить ее невозможно.

Следующий элемент механизма предвидения – обстановочная информация. Под этим понимаются сведения об условиях, в которых должно протекать действие. Например, если я хочу пить (мотивация) во время урока (обстановка), я не могу покинуть класс до тех пор, пока занятия не кончатся.

Кроме мотивации и обстановочной информации, решающее значение имеет также сигнал к действию (в нашем последнем примере – звонок, сообщающий о конце урока).

Физиологический смысл сигнала заключается в том, что он приурочивает выявление скрытых возбуждений к определенному моменту, наиболее выгодному с точки зрения успеха.

Теснейшим образом связана с предвидением и память. Синтез всех трех компонентов был бы невозможен, если бы он не был тесно связан тончайшими нитями с прошлым опытом, отложенным в аппаратах памяти (в нашем примере именно память подскажет, куда нужно пойти после звонка, чтобы выпить стакан воды).

Мы проанализировали, из каких элементов складывается решение действовать. Тем самым стала очевидна схема механизма предвидения, вернее его части – той, что связана с выработкой решения, с так называемым «афферентным синтезом информации» (т. е. синтезом информации, предшествующим действию).

Формирование цели – это критический пункт в развитии действия. Именно затем должно начаться формирование сложного комплекса возбуждений, которые, распределяясь по рабочим аппаратам (исполнительным органам), обусловливают получение результатов, точно соответствующих поставленной цели. С точки зрения существа этого переходного момента важно подчеркнуть, что здесь происходит пока еще малопонятная трансформация. Результаты афферентного синтеза трансформируются в возбуждение исполнительных органов, точно отражающее этот синтез. Путь таких превращений пока точно не установлен.

Рассмотрим теперь другие нервные механизмы, образующиеся также немедленно после стадии «принятия решения» и также имеющие непосредственное отношение к предвидению. Как только определены цель действия и программа действия, в нервной системе формируется своеобразный комплекс возбуждений. Физиологический смысл его состоит в том, что с его помощью производится оценка той информации, которая только еще будет поступать в центральную нервную систему от будущих результатов действия. Это подлинный аппарат оценки и сличения результатов с поставленной целью. На существование этого аппарата уже давно имелись косвенные указания в экспериментах с условными рефлексами. Первый эксперимент, который заставил думать в этом направлении, был проделан более 40 лет назад с подменой безусловного подкрепления.

Смысл эксперимента заключался в следующем. Собака в течение нескольких лет работала с условным рефлексом при постоянном безусловном подкреплении в виде 20 граммов сухарей. За это время собака привыкла, что звонок связывается с появлением определенного количества сухарей (безусловное подкрепление). С точки зрения обычных представлений об условной пищевой реакции для животного не было радикальной разницы между подкреплением рефлекса сухарями или мясом. Ведь с общепринятой точки зрения и сухари, и мясо являются безусловными раздражителями, подкрепляющими действие условного раздражителя (звонка). Более того, с точки зрения биологической значимости подкрепление мясом, несомненно, имеет большее значение, чем подкрепление хлебом.

Опыт же показал явления неожиданные. Когда внезапно после одного из очередных звонков перед собакой в кормушке вместо сухарей оказалось мясо, собака это мясо не взяла, хотя и была голодна. Стало очевидно, что на неожиданно появившееся мясо собака реагирует совсем иначе, нежели на привычные сухари. У нее появилась ориентировочно-исследовательская реакция: «Что это такое?»

Естественно, возник вопрос: каковы причины появления такой ориентировочно-исследовательской реакции? Условный раздражитель был обычным – звонок. К кормушке после звонка собака пошла как обычно. Что же не хватило животному, чтобы и дальше прореагировать обычным образом?

Анализ этого вопроса показал, что применение условного раздражителя (звонка) вызывает как бы параллельное формирование двух нервных механизмов. В результате действия первого механизма возникает пищевая реакция–движение в сторону кормушки, выделение слюны и так далее. Второй механизм создает в мозгу собаки комплекс возбуждений (комплекс сличения), соответствующих виду, запаху, вкусовым качествам сухарей. Была высказана гипотеза: для того, чтобы пищевая реакция животного закончилась планомерно и стандартно, надо, чтобы раздражение от внешнего вида сухарей поступило в центральную нервную систему и было соотнесено с комплексом сличения (который сформировался сразу же после начала действия условного раздражителя).

Внешние признаки мяса, конечно, тоже возбуждали собаку. Однако комплекс этих возбуждений оказался не подобным «заготовленному» возбуждению. Произошло, таким образом, «рассогласование» между результатами афферентного синтеза и реальным комплексом раздражений, поступивших в нервную систему.

Это была единственная физиологически мыслимая причина того, что мясо не оказало немедленного пищевого воздействия. Очевидно, комплекс возбуждений, связанных с мясом, оказался не подобным чему-то. Но чему? Установить это удалось лишь значительно позже.

Постепенно завоевала право на существование гипотеза о наличии специального механизма. Этот механизм возникает вследствие афферентного синтеза раньше, чем совершится действие и появится его результат, но вместе с тем содержит в себе все признаки этих будущих результатов. Этот механизм был назван П. К. Анохиным «акцептором результатов действия».

Его существование мыслилось в связи с необходимостью сличать результаты действия с результатами афферентного синтеза.

Однако сформулировать еще не значит доказать. Нужно было подтвердить существование этого весьма предположительного механизма, нужно было выяснить его устройство.

С этой целью специальные наблюдения были произведены на людях.

В то время, когда мясом в кормушке собаки подменяли сухари (1932 г.), еще не существовало ни кибернетики, ни бионики. Не возникло еще и проблемы предвидения. Поэтому встреченное новое физиологическое явление было названо «заготовленным возбуждением».

18 лет спустя, после ряда новых опытов, это явление было изучено еще глубже и названо «опережающим возбуждением». Тогда уже была возможность применить новейшую аппаратуру и измерять электрические токи, возникающие в человеческом мозге – в частности, при возбуждениях, опережающих течение событий.

Опыт поставили таким образом. Регистрировались биотоки мозга, появляющиеся при воздействии на человека тремя последовательными раздражителями «звонок – сирена – свет». После длительной тренировки последовательность этого ряда воздействий была изменена: вместо света внезапно был опять включен звонок. А мозг реагировал на повторный звуковой сигнал так же, как на свет. Из этого следовало, что возбуждение пришло в зрительную область раньше, чем туда мог прийти внешний раздражитель.

Стало очевидным, что при организации цепи раздражений возбуждение распространяется по мозгу от пункта к пункту гораздо более быстро, чем сами реальные, последовательно появляющиеся внешние раздражители. Возбуждение опережает реальный раздражитель, который должен еще только в будущем подействовать на центральную нервную систему, и занимает те области мозга, которые он в будущем должен возбудить. Так возникла идея о приспособительной роли возбуждений, названных «опережающим возбуждением».

Способность нервной системы создать цепь опережающих возбуждений является древней основой, на которой развивается условный рефлекс и любое предсказание, или «прогнозирование», будущих явлений. Стала ясна и ориентировочно-исследовательская реакция животного на подмен сухарей мясом. Она могла возникнуть только потому, что возбуждение от условного раздражителя, сигнализирующего вполне определенные вкусовые ощущения, развивается в тех клетках, где оно должно появиться лишь в будущем, то есть в момент поедания пищи. Между тем, признаки мяса оказались несовпадающими с этими «заготовленными возбуждениями».

Принцип развития опережающих возбуждений является следствием свойств нервной ткани и потому имеет место всюду, где возникает необходимость, выражаясь языком И. П. Павлова, «предупредительной реакции». Практически он «предсказывает» вероятные результаты действия при данном решении и данной цели действия. Вместе с тем комплекс возбуждений, в котором закодированы свойства будущих результатов, полностью обеспечивает сопоставление полученных результатов с тем, что задано, или с совокупностью признаков данной ситуации. Механизм «акцептора действия» имеет универсальное распространение, и вряд ли возможен какой-либо даже самый простой акт (будь то акт поведения или чисто физиологический процесс) без предварительного его формирования.

Однако все это еще не дает ответа на вопрос о конкретном устройстве механизма, который обеспечивает предсказание результатов и их сличение с реально получаемыми сведениями.

Для его изучения была избрана система дыхания. Достоинства и удобства ее как объекта исследования очевидны. Система дыхания характеризуется значительно упрощенным афферентным синтезом по сравнению даже с самым простым актом поведения. Сопоставив мотивацию, обстановку, сигнал и память в случае, когда человек идет выпить стакан воды, с мотивацией, обстановкой, сигналом и памятью при дыхании, мы ясно видим, что в первом случае число возможных вариантов поступка, число «степеней свободы» человека неизмеримо больше. В самом деле, если дыхание мотивируется только необходимостью воздухообмена в легких, то наряду с мотивом «жажды» у человека может быть еще множество других желаний, которые усложняют картину его психической деятельности. То же самое положение и в других составных частях афферентного синтеза.

Словом, процесс дыхания прост с точки зрения психической деятельности да вдобавок и хорошо изучен физиологически.

Был поставлен опыт. На пути распространения команд от мозга к органам дыхания (на диафрагмальном нерве) было поставлено специальное электронное устройство. Задача этого электронного устройства состояла в том, чтобы расшифровать сигналы, поступающие по нерву, и превратить их в команду для специального аппарата искусственного дыхания (аппарат искусственного дыхания, естественно, выполнял в данном случае функции легких). Благодаря такому способу преобразования естественной команды дыхательного центра, прибор искусственного дыхания становился самоуправляемым – в точном соответствии с запросами организма. Весь процесс забора воздуха в этой установке управлялся самим «дыхательным центром» мозга, то есть точно так же, как и в обычной ситуации.

Такой способ самоуправляемого искусственного дыхания позволяет самому организму выбирать наиболее благоприятный для его окислительных процессов режим дыхательной деятельности. Это, естественно, может представить большой интерес для практических целей в медицине.

Однако нас сейчас интересует не эта сторона дела. Для изучения проблемы «акцептора действия» важна возможность «рассогласовывать» команды, посылаемые мозгом и передаваемые электронным устройством.

Рассогласование производилось следующим образом. Получив команду от мозга забрать, скажем, 500 кубических сантиметров воздуха, электронное устройство уменьшало эту цифру до 300 и ее-то передавало аппарату искусственного дыхания. В соответствии с измененной командой в легкие поступало воздуха на 200 кубических сантиметров меньше, чем «запрашивал» мозг. Естественно, сведения о таком уменьшении дозы мгновенно поступали от легких к мозговому дыхательному центру. Как прореагирует он на это внезапное «рассогласование», на это несоответствие между решением и истинной его реализацией?

Опыт показал, что, получив информацию от легкого только о частичном выполнении приказа, дыхательный центр мозга немедленно реагирует на это увеличением запроса с 500 кубических сантиметров до, скажем, 700.

Такая быстрая и точная реакция дыхательного центра на информацию с периферии о внезапно сниженном результате имеет свои причины. Она может возникнуть только в том случае, если одновременно с посылкой команды легким в дыхательном центре создается и нервный комплекс, способный проверить соответствие будущих результатов исходному решению, то есть акцептор действия.

Будь дело иначе, получай мозг команду о нехватке кислорода, например, по изменению состава крови, его реакция не была бы столь быстрой и точной.

Здесь же следует обратить внимание на одну важную деталь. Как сказали бы кибернетики, информация о результатах подается здесь «в другом коде», нежели она «записана» в акцепторе действия. Нужно сказать, что организм вообще с поразительной легкостью проводит перекодировку сигналов, значительно превосходя в этом ныне существующие устройства. Тут лежит одна из интереснейших областей поисков для конструкторов будущих электронно-вычислительных машин.

Возвращаясь к нашей теме, можно констатировать существование некоторой универсальной закономерности в работе мозга, которая, по-видимому, относится как к актам поведения, так и к физиологическим актам.

Эту закономерность можно сформулировать следующим образом: во всех случаях посылки мозгом возбуждений к рабочим аппаратам одновременно с «командой» формируется некоторая модель, способная предвосхитить параметры будущих результатов и сличить в конце действия это предсказание с параметрами истинных результатов.

Особенное значение эта закономерность имеет в случае сложных актов поведения человека. Здесь могут быть поставлены самые разные цели – и большие, и малые. Всюду акцептор действия, формирующийся в момент принятия решения, определяет степень совпадения между задуманным и полученным. Не претендуя на точность определения, можно сказать, что каждый из нас состоит как бы из двух индивидуумов – один действует, а другой поглядывает и поправляет.

Предсказание результатов действия является универсальной функцией мозга, предупреждающей всякого рода «ошибки», то есть свершение действий, не соответствующих поставленной организмом цели.

Единственная возможность построить гармоническое поведение и избежать ошибки состоит именно в сличении результатов сделанного с ранее предсказанными данными этих результатов.

Акцептор действия – универсальный механизм для всех видов поведения. Известен такой эксперимент.

Птицам (воронам, курам) показывают движущийся в определенном направлении корм. При этом они его видят только на небольшом отрезке, затем корм уходит за ширму и продолжает двигаться в том же направлении.

Смысл «экстраполяционных рефлексов» состоит в том, что птицы (особенно вороны) определяют направление движения корма и бегут к тому месту ширмы, где корм должен показаться из-за нее. Иногда птицы обегают ширму с нужной стороны. То есть, видя движущийся предмет и определив направление движения, птицы «экстраполируют», продолжают это направление. «Экстраполируя» предмет на дальнейшее положение, они реагируют двигательной реакцией именно на это, невидимое им, положение кормушки.

Такой вид предсказания целиком отвечает той общей закономерности предвидения будущих результатов, которые были нами рассмотрены. В самом деле, для животного несколько видимых положений движущейся в определенном направлении кормушки служат материалом для афферентного синтеза. После завершения этого синтеза принимается решение о движении в определенном направлении и формируется акцептор действия, включающий характеристику будущего положения кормушки.

Точно так же, как и во всех остальных случаях, акцептор действия и здесь является аппаратом сличения и, следовательно, предсказывает возможные результаты замеченного движения объекта.

Другой пример относится к речи. Анализ ее структуры (с позиций нейрофизиологии) показывает весьма любопытные вещи. Решение сказать какую-либо фразу или высказать суждение складывается абсолютно так же, как и всякое другое решение, то есть после стадии афферентного синтеза. При этом решение что-то высказать формирует акцептор действия со всеми признаками будущей фразы.

Следовательно, здесь нет, как обычно представляют, каждого слова в отдельности. Акцептор действия формируется на каждую фразу с последовательным расположением слов, на целую смысловую систему. Последующее произнесение слов фразы с поэтапным контролем исключает возможность ошибки в выражении целой мысли, сформированной в стадии «решения». Никакой другой возможности произнести длинную фразу без смещения слов или даже, наоборот, с вариацией их расположения, но без потери смысла, нельзя представить себе, если не учитывать существования акцептора действия.

Это становится особенно явным, когда слово, произносимое первым, имеет смысл, находящийся в прямой зависимости от слова, произносимого позднее.

Например, в английской фразе «It is a book» артикль «а» может быть употреблен только в том случае, если неопределенность книги была известна перед началом фразы.

Еще нагляднее та же закономерность в стихосложении.

Эта фраза требует продолжения в определенном стихотворном размере:

Размер будущего произведения «зашифрован» в первой фразе, с его учетом сформирован соответствующий акцептор действия.

Таким образом, мы видим, как аппарат предвидения результатов будущего действия, видоизменяясь, присутствует во всех жизненных актах самых разных индивидуумов. Отсюда следует непреложный вывод: наличие акцептора действия как аппарата контроля результатов действия и сличения их с поставленной целью абсолютно необходимо всему живому. С учетом этого вывода многие сложные акты поведения животных уже не покажутся чем-то парадоксальным.

Например, в конце пятидесятых годов были проделаны весьма интересные опыты с канарейкой. Птице подвязывались крылья так, чтобы она не могла взлететь, а могла лишь подпрыгивать. В высоко закрепленную кормушку насыпали пищу. Канарейка беспомощно прыгала около кормушки, не имея возможности добраться до зерен. Однако продолжалось такое безуспешное движение сравнительно недолго. Испробовав различные прыжки и не достигнув результата, канарейка подтащила клювом к кормушке картонную коробку, взобралась на нее и уже оттуда, подпрыгивая, добралась до зерен. Очевидно, что столь сложный поведенческий акт птица могла реализовать только по изложенной схеме: афферентный синтез – решение – акцептор действия – сличение результатов. Между тем еще совсем недавно, когда подобные опыты ставились И. П. Павловым на обезьянах, было принято считать, что такое целенаправленное поведение может быть присуще только высшим животным – человекообразным.

Интересно отметить, что необходимость анализа биологического предвидения актуальна сегодня и для физиологии, и для специалистов в области кибернетики. Это как бы встреча двух групп, ведущих прокладку туннеля навстречу друг другу. Поскольку с физиологической стороной вопроса мы более или менее познакомились, дадим слово представителю точных наук. Недавно крупный американский кибернетик Мэран писал, что мозг обладает, кроме всех прочих, способностью предвидения будущих ситуаций, причем не только непосредственно в следующий после получения информации момент, но также и в некотором отдаленном будущем. Поэтому все теории организации мозга, которые не отражают способности к предвидению, должны считаться несостоятельными. Система биологическая или искусственная не может быть признана мыслящей, если она не обнаруживает способности к предсказанию.

Такое заключение имеет, несомненно, большой практический смысл. Как мы видели, любая дробная функция организма, представляющая собой часть системы поведенческих или физиологических актов, оказывается возможной только в одном случае – если в момент формирования решения и команды к действию формируется сразу же и аппарат предсказания. Мы уже говорили раньше, а теперь на новом материале подчеркнем еще раз, что машины, имеющие возможность на каждом этапе своего действия «заглядывать в будущее», получат значительное преимущество перед современными.

Однако хотя мы и констатировали, что функция предсказания результатов является универсальной, имеется в любом виде деятельности организма и представляет собой реальный факт, от этого еще далеко до познания механизма ее действия. Дальнейшее изучение предвидения должно быть посвящено тонкому нейрофизиологическому и психологическому анализу его сущности.

Как видно, секрет формирования функционального аппарата предсказания ученые ищут в структуре командных импульсов, возникающих после принятия решения, импульсов, поступающих на исполнительные органы. При этом команды исполнительным органам мы должны сопоставлять с результатами действий, передаваемыми в мозг органами чувств.

Для изучения этих тонких процессов очень удобна уже рассматривавшаяся система дыхания. Тут очевидно следующее: аппарат предсказания, сформированный в момент выхода командных сигналов органом дыхания, должен быть в состоянии ожидания ровно столько, сколько потребуется для цикла дыхания. Время нужно, чтобы сократить диафрагму, расширить грудную клетку, растянуть альвеолы и сформировать обратную сигнализацию, идущую к дыхательному центру мозга. В ходе всех этих действий аппарат предсказания должен ждать их результатов.

При 15 дыханиях в минуту этот интервал равняется примерно 1 секунде. Следовательно, акцептор действия должен быть готов воспринять обратную информацию, информацию легких о заборе воздуха, в течение 700–800 миллисекунд.

Тут возникает несколько вопросов:

Каким образом импульсы команды могут положить начало формированию акцептора действия?

В какой форме, в каком состоянии аппарат предвидения находится в течение 800 миллисекунд?

В чем состоит механизм встречи акцептора действия и импульсов, характеризующих результаты действия?

Рабочая гипотеза, которую академик П. К. Анохин рекомендует принять для ответа на все эти вопросы, состоит в следующем. Вероятнее всего, что командные импульсы, управляющие в нашем случае процессом дыхания, поступают одновременно и к органам дыхания, и к тем нервным клеткам, которые получают от легких информацию о фактически взятом количестве воздуха. Это напоминает известный процесс «рассылки копий». Предположим, что некое министерство посылает какой-то приказ на завод. Чтобы можно было проверить ход выполнения распоряжения, копия этого приказа рассылается различным отделам министерства. В нашем примере центр мозга, управляющий дыханием (министерство), посылает приказ легким (заводу) и одновременно рассылает «копии» тем клеткам, которые будут получать информацию от легких о фактическом ходе дела. Чтобы «копию» приказа и информацию о его исполнении можно было сличить, нужно чтобы эта копия сохранялась достаточно долго, до получения информации с периферии. В нашем случае клетки, получившие «копии» дыхательных импульсов, должны быть ими возбуждены достаточно долго (около 800 миллисекунд) – до тех пор, пока не придет информация от органов дыхания.

Рассмотрим процесс, совершающийся в первый раз, например, первый вдох ребенка. От нервного центра команда к действию поступает в легкие. Одновременно ее «копии» возбуждают клетки А, В, С. Эти клетки удерживаются в возбужденном состоянии до тех пор, пока не придет с периферии информация о выполнении команды.

Информация о результатах действия поступает к тем же клеткам А, В, С. Так создается некое сложное образование, которое и есть, в сущности, акцептор действия. Теперь это уже полный аппарат предсказания, который может произвести сличение «предсказанного» с реальными результатами действия. Малейшее рассогласование импульсов ведет к изменению команды, как мы это уже отмечали раньше.

Подчеркнем: предлагаемая модель аппарата предвидения – воплощение рабочей гипотезы, наиболее удобной для исследовательской работы. Возможно, что она будет уточнена. Однако некоторая закономерность, важная и для целей исследования, и для нашего изложения, представляется установленной: мы не можем рассматривать изолированно какую-либо часть предвидения, не представляя всей архитектуры выполняемого акта, а главное – не представляя себе важнейшей роли самого предвидения во всей деятельности организма.

Последнее утверждение можно лучше всего проиллюстрировать примерами из области психологии человека. Что такое обращение правомочно, безусловно подтверждается многими соображениями. Мы же приведем лишь одно высказывание И. П. Павлова. В своих трудах он неоднократно подчеркивал необходимость идти как «вниз», к исследованию элементарных физиологических процессов, так и «вверх», к психологии. А однажды он пришел в лабораторию в веселом, шутливом расположении духа и, обратившись к присутствующим, сказал: «Рефлекс, рефлекс. Все-таки, не слишком ли много рефлексов? Я предлагаю ввести какой-нибудь новый термин. Например, «психология».

Весь юмор этой полушутливой фразы заключен в сопоставлении слов «новый термин» и «психология». Ведь разрыв между физиологическими и психологическими исследованиями, как показал опыт, не приносит пользы науке. Поэтому, говоря о физиологии высшей нервной деятельности, в частности, об аппарате предвидения, мы всегда должны помнить и о проблемах психологических.

Так начинался последний день Трои – легендарного Илиона.

А дальше – резня и разрушения: воины, спрятавшиеся внутри фантастического коня, открыли ворота осаждающим город врагам, которые уничтожили древнюю Трою.

Не помогла мудрость царя Трои Приама. Не помогли пророчества дочери его Кассандры. Ибо судьба решила:

Пророчество свершилось – дымятся руины некогда цветущего города. А среди развалин бродит старец Приам – мудрый, но бессильный.

В начале нашего века судьба молодой отрасли знаний – научной психологии представлялась ученым судьбой Приама – мудрость и бессилие среди хаоса.

Прошло не так уж много времени, и оценки резко изменились: теперь психология рассматривается как одна из важнейших наук, преобразующих мир.

В наш просвещенный век часто приходится слышать слово «чудо». «Чудо» экономическое. «Чудо» кибернетическое. «Чудо» футбольное. Так, может быть, произошло еще одного «чудо» – психологическое?

Думается, чудеса здесь ни при чем. У каждой науки есть свои звездные часы и свои сумерки. Недавно один из известнейших математиков назвал эвклидову систему доказательств геометрических теорем победой науки над здравым смыслом. Действительно, в эпоху нынешнего бурного развития науки методы Эвклида представляются скорее принадлежащими логике, нежели математике. Сегодня, как считают некоторые математики, задачи геометрии можно решать значительно проще, нежели это делали древние греки.

Научной психологии чуть более ста лет. Что ж за сила в столь короткий строк преобразовала эту науку?

Внешняя обусловленность внутренних явлений и их отражение в сознании человека – вот идейный фундамент научной психологии.

Подлинной ариадниной нитью, которая ведет ученых правильным путем через запутаннейшие лабиринты человеческой психики, назвал теорию отражения лауреат Ленинской премии А. Леонтьев. В этом секрет столь широкого интереса к психологии. Как только во главу угла была поставлена теория отражения реальной действительности в человеческом сознании, психология стала наукой, нужной всем.

– Не далеко ли мы уходим от темы нашего разговора? – может спросить читатель.

Нет, ответим мы. Ибо теперь стало совершенно ясно, что нет такой области психологии, где физиологические причины и, в частности, «физиология предвидения» не играли бы существенной роли.

Нужно сказать, что такой подход к проблемам взаимосвязи, взаимовлияния физиологии и психологии давно интересовал не только специалистов, но и многих широко мыслящих представителей интеллигенции. Сошлемся, например, на весьма примечательное письмо Н. П. Огарева, написанное им А. И. Герцену: «Груба еще физиология, Герцен! Наука не берет еще в расчет всю тесную цепь нервных потрясений, а между тем жизнь интегрирует их в каждом росте организма. За непониманием этой постоянной интеграции ни физиология, ни история не поставили еще своей формулы и потому, с одной стороны, только рассеянные наблюдения, а с другой – натянутые теории по крупным данным. Обе науки, которые должны составлять одно целое, хромают в разбивку».

К сожалению, то, что писал Огарев об истории, сегодня в значительной степени применимо к психологии и другим гуманитарным наукам. И если мы хотим (а мы этого хотим) попытаться сблизить столь далекие, казалось бы, области науки, попытаться пополнить наши сведения о духовной жизни человека за счет всех возможных источников знания, попробуем сделать еще один шаг – от физиологии к психологии, а затем от психологии вообще к психологии интеллекта.

Поколения наших далеких предков глядели на Луну. Но лишь одному из них пришла в голову светлая мысль: создать по образу и подобию небесного светила вещь, дотоле неведомую, – колесо.

Сотни завсегдатаев балов и гостиных знал чопорный Петербург. Но лишь один из них написал: «Средь шумного бала, случайно, в тревогах мирской суеты...»

Мы говорим – талант. Мы говорим – гений. Говорим – искра божия. В последнее время можно услышать даже, что изобретатель колеса был гениальнее Эйнштейна.

Гениальность обрастает сравнительными категориями – больше, меньше.

Но все эти слова не более, чем звук пустой.

Потому что нам не известно ровным счетом ничего о «механике таланта». Смутно мыслится, что связан талант с умением анализировать, членить явления на элементы и с умением обобщить разные части одного явления, создать из мозаичных осколков цельную картину. Тут же проглядывается и способность схематизировать информацию, отбросить побочные штрихи, оставив только главные. Наконец, нельзя, наверное, забывать и о редком даре сравнения, соотнесения видимого с неким эталоном, абстрактным идеалом.

И как ни расплывчаты эти интуитивные характеристики, они позволяют сделать вывод на первый взгляд неожиданный: ведь все перечисленные признаки есть признаки научного мировоззрения. А следовательно, можно допустить, что и творчество поддается анализу на основе точных научных категорий. Останемся сегодня в стороне от дискуссии о различиях мышления художника и ученого. Наоборот, попробуем выделить здесь некоторые общие черты. Очевидно, первой из них будет понятие (заметим кстати, что в точном, энциклопедическом значении слово «интеллект» есть «понятие»). Так как же формируется понятие? Как из потока разнообразнейшей информации кристаллизуется образ? Заметим сразу же, что, хотя интеллект и связан со знанием, связь эта значительно сложнее расхожих количественных отношений.

Демокрит, например, знал смехотворно мало с точки зрения человека XX века. Некоторые его «научные данные» кажутся нам просто забавными. Так, объясняя устойчивый вяжущий вкус, который оставляет во рту айва, Демокрит писал, что атомы айвы имеют винтообразное строение и, ввинчиваясь в нёбо, затем с трудом удаляются оттуда. Однако вспомним и другое – как формулировал Демокрит понятие о единстве и изменчивости мира. Он считал, что существует несколько типов мельчайших неделимых частиц–атомов. Перегруппировка атомов есть основа изменения всего сущего. А их неизменность – залог неизменности мира.

Это понятие пережило тысячелетия.

Ныне психология интеллекта, психология понятий стала одной из важнейших областей психологической науки. Тщательнейшим образом исследуется все: история возникновения тех или иных представлений, их изменения, возможности влияния на процесс формирования понятий. И немалая роль здесь принадлежит экспериментам зоопсихологическим.

Человек нерасторжимыми узами подобия связан с животным миром – это не раз доказывалось как теорией эволюции, так и новейшими исследованиями биоников. Многие наши понятия, как утверждает советский ученый А. Гальперин, есть не что иное, как более или менее развитые представления животных. И следовательно, истоки их лучше всего изучать на животных.

Например, разве только человеку принадлежат количественные представления, основа точнейшей науки – математики? Нет, известный опыт подтверждает, что даже куры с их вошедшими в поговорку «куриными мозгами» успешно ориентируются в понятиях «больше– меньше». Суть опыта такова: перед голодной птицей клали несколько зерен разного размера – кукурузные, пшеничные и просяные; курица прежде всего набрасывалась на более крупные – кукурузные, слегка утолив голод, она переходила к пшеничным, а затем уже к зернам проса.

Аналогичное положение и с представлениями пространственными: если к банану-приманке ведет несколько ниток (причем наряду с закрепленными нитями есть и такие, которые до банана не доходят или, наоборот, свободно продлеваются за приманку), обезьяна очень точно из мешанины коммуникаций выбирает те, воспользозавшись которыми, можно подтянуть к себе лакомство.

Этот опыт имеет и еще один вариант. Нитка свободно присоединяется к банану, но не скрепляется с ним. Здесь животное ошибается. Оно дергает за нить, не соединенную с приманкой. Обезьяна привыкла к тому, что в ее среде все прилегающее друг к другу – едино. Растущая на дереве ветка едина со стволом. Висящий плод не может быть отдельным от сучка. Исходя из этого принципа, животное так же оценивает все явления мира. И ошибается. Ибо не все близкое едино.

Кажется, очень просто: формировать понятие о предмете или системе на основе одного признака, придавать этому признаку значение глобальное ошибочно.

Проверим очевидность этого тезиса. Самый простой пример. Возьмите в руку карандаш. Правильно ли характеризовать его понятием «один»? Очевидно, правильно. Это привычно. Но не совсем верно, ибо у вас в руках предмет, который весит 30 граммов, длиной 25 сантиметров, имеющий шесть граней. Как видим, от единицы далековато.

В данном случае одна характеристика предмета – его изолированность от остальной пачки карандашей – возведена в общий принцип, определяющий понятие «единица». Но, как видим, изолированность совсем не означает единичность. Отвечая на вопрос «сколько?», следует обязательно спросить «чего – сколько, в сравнении с каким эталоном – сколько?»

Конечно, такой подход связан с необходимостью абстрагироваться от реальных условий. А это уже чисто человеческое качество. Животным, как считают психологи, оно не свойственно. Не выделяя самостоятельного значения цвета, обезьяна тем не менее точно знает, какие плоды не дозрели, какие поспели, а какие переспели. Опыт позволяет предположить, что у нее цветоощущение указывает на все остальные свойства предмета – годится он в пищу, годится про запас или вообще несъедобен. Переход от такого обобщающего использования одного признака к подлинно научному формированию понятий, от биологического восприятия мира к интеллектуальному, есть величайшее достижение человеческого разума.

К сожалению, мы очень мало пока еще знаем об эволюции тех или иных понятий.

Тем интереснее исследовать историю понятий. Выберем для примера некоторые аспекты понятия «Вселенная».

Известно, что наиболее доступны для изучения и наблюдения те объекты, которые соизмеримы с размерами человека. Ну, а что должно было бы произойти с исследователем, который так вот запросто захотел бы потрогать атомное ядро? Очевидно, для реализации этого фантастического намерения наблюдателю пришлось бы уменьшиться в миллион миллиардов раз.

Но это еще не все. Ведь атом – одна крайняя область поисков. Другая – космос. Представим себе, что человек решил вырасти до космических масштабов – прогуляться по Млечному Пути и передвинуть галактики. Для этого он должен увеличиться в такое число раз, какое и общепонятного названия не имеет: единица с двадцатью нулями.

А теперь сопоставим эти фантастические цифры. Оказывается, к микромиру атома человек значительно ближе, чем к макромиру космоса.

Видимо, этим и объясняется, что революция в физике произошла раньше революции в астрономии.

10 миллиардов лет назад размеры окружающей нас части Вселенной – Метагалактики – были значительно меньше, чем сейчас, а плотность ее во много тысяч раз больше плотности атомного ядра (которое в миллион миллиардов раз плотнее воды). Потом началось расширение. В результате образовались галактики и звезды. Вещество тогда имело огромную температуру. Не претендуя на абсолютную точность, расширение можно сравнить с гигантским взрывом.

Эта гипотеза, высказанная американскими физиками Альфером и Гамовым – так называемая «горячая модель Вселенной», не встретила поддержки при своем рождении.

Для проверки существовал один-единственный путь. Излучение, сопровождавшее начало расширения Вселенной, должно было вызвать электромагнитные колебания, которые могут быть и сейчас зарегистрированы в виде определенных радиосигналов. Обнаружить эти сигналы в эфире значило доказать реальность «горячей модели».

Советские ученые провели своеобразную «инвентаризацию» неба: они рассчитали величину всех известных во Вселенной электромагнитных колебаний.

Эта работа была выполнена, и ученые сделали следующий шаг: они рассчитали, каким должно быть сейчас радиоизлучение, возникшее 10 миллиардов лет назад, когда вещество было сверхплотное и горячее. Итак, величина излучения была рассчитана. Оставалось найти эти радиосигналы.

На решение наткнулись случайно американские радиоинженеры. При отработке системы связи со спутниками они обнаружили загадочное радиоизлучение. Оно оказалось точно совпадающим с расчетами советских ученых.

Теперь «горячая модель Вселенной» признана. Получено еще одно подтверждение возможности гигантских взрывов в космосе.

Чтобы представить себе величину выделяемой энергии, сравним ее с тайфуном. При этом окажется, что самый сильный земной тайфун меньше космического взрыва в фантастическое количество раз – единица с тридцатью шестью нулями.

Это одна сторона вопроса. Посмотрим теперь на понятие «Вселенная» с другой стороны.

«В невообразимо огромной бесконечности пылающих звезд и черного космоса, на столь небольшом каменистом кусочке, что смешно даже упомянуть о нем, слабые создания, которые называются людьми, пытаются точно определить, где они находятся. Они дали имя той звездной бесконечности, в которой вращается их планета. Они зовут ее Вселенной. Они узнали о ней совсем немного, ровно столько, чтобы поражаться все больше и больше. Как она появилась? Что с ней будет? Что она собой представляет?»

Эти строчки взяты не из беллетристики, а из научной статьи.

В «звездные часы разума», когда на смену периоду накопления сведений приходит период переработки этих разрозненных данных в стройную теорию, язык науки становится поразительно красочным, образным. Так было уже на нашей памяти с генетикой и кибернетикой. Нечто подобное происходит сейчас с космогонией – наукой о происхождении и развитии небесных тел и их систем.

Еще сравнительно недавно космос казался людям пустым, безграничным пространством, в котором небесные тела удерживаются за счет гравитационных сил. Считалось также, что этим одним законом можно объяснить все то, что происходит в галактиках и скоплениях галактик.

Доказательства возможности колоссальных взрывов во Вселенной изменили наши взгляды на окружающий мир. Космос оказался ареной самых различных процессов. Космос в нашем представлении стал тесным.

Ну, а если Вселенная возникла из единого центра, не логично ли будет допустить, что нас ждет открытие не изученных ранее взаимосвязей между все еще разлетающимися частицами некогда единой трудновообразимой «глыбы»?

Наука отвечает на этот вопрос утвердительно.

Однако от столь общей формулировки до всеобъемлющей космогонической теории еще очень далеко.

Наиболее пристальное внимание ученых приковано сейчас к Солнцу, к нашей звезде, о которой, несмотря на ее близость, мы располагаем весьма скудными сведениями.

Исследования, проведенные во время Международного геофизического года (когда солнечная активность была наибольшей), а также наблюдения во время Года спокойного Солнца показали, что взаимосвязь земных явлений с процессами на Солнце глубока и многообразна. Мы ограничимся разговором о влиянии космических причин на земной магнетизм.

Совершим небольшой исторический экскурс...

Колумб открыл Америку. Эта хрестоматийная истина документально подтверждается многочисленными географическими картами. Другое открытие Колумба пользуется значительно меньшей популярностью, хотя и не менее важно. Колумб открыл магнитное склонение. Во время плавания он однажды заметил, что стрелка компаса ведет себя странно – отклоняется от магнитного меридиана. В те времена безусловно установленным считалось магнитное притяжение Полярной звезды, и всякое иное положение путеводного указателя считалось противоестественным. По преданию, Колумб засунул под компас топор, чтобы выровнять положение стрелки и успокоить команду. Когда же на горизонте показалась земля, топор был извлечен и стрелка обрела то положение, которое диктовалось законами земного магнетизма.

Трудно сказать, чего больше в этой легенде – правды или вымысла. Но одно очевидно: на рубеже XV и XVI столетий люди заколебались в существовавшем убеждении, что причина земного магнетизма таится в притяжении Полярной звезды.

Вслед за магнитным склонением в 1576 году английский инструментальный мастер Норман открыл магнитное наклонение – изменение положения стрелки компаса относительно горизонтальной плоскости в разных местах земного шара. Он же впервые высказал мысль, что причина магнетизма не есть влияние небесных тел, а имеет свои истоки в строении Земли. Вывод: величина магнитной силы зависит от географических факторов.

Однако вывод этот был далеко не исчерпывающим.

В джунглях Сиама священник Гюи Ташар наблюдал любопытнейшее явление. В устроенной им примитивной обсерватории большая магнитная стрелка, подвешенная на прочной нити, непрерывно колебалась в течение суток. Так было открыто явление, позднее получившее название суточных вариаций магнитного поля Земли.

Следовательно, магнитные явления зависят и от факторов географических и от каких-то иных причин, связанных с внеземными процессами.

На первый взгляд это взаимоисключалось. Действительно, если источник магнитного притяжения лежит вне Земли, если на магнитную силу оказывают влияние планеты и Солнце, то как объяснить значительные изменения склонения и наклонения в разных точках земного шара? (Забегая вперед, скажем, что позднее ученые обнаружили резкие колебания магнитной силы в точках Земли, лежащих по космическим масштабам буквально рядом – на расстоянии 200–300 километров друг от друга). Можно было бы допустить, что источник магнетизма находится внутри нашей планеты. Это объяснит влияние географических факторов на магнитную силу: ведь Земля неоднородна, по образному выражению М. В. Ломоносова, она состоит из частиц «различной доброты», имеющих разные магнитные свойства. Но тогда чем объяснить суточные вариации, открытые Гюи Ташаром (и открытые позже годичные и вековые изменения магнитного поля), цикличность которых может быть объяснена только причинами космическими?

Эта дилемма возникла около 400 лет назад и существует до сих пор.

Из крупиц опыта, накопленного разными исследователями, складывалась все более полная картина действия земного магнетизма. На основе формул, выведенных великим немецким математиком Карлом Фридрихом Гауссом, появилась возможность определять величину и направление магнитной силы в любой точке земного шара. Были составлены точные карты магнитных склонений, без которых немыслима навигация – будь то морская, воздушная или космическая.

И все-таки магнетизм остался величайшей научной загадкой, не разгаданной, несмотря на многолетние усилия десятков ученых, не разгаданной, несмотря на то, что сами изменения магнитной силы точнейшим образом рассчитаны для разных районов земного шара.

Современные ученые выдвигают несколько предположений, объясняющих природу земного магнетизма. Очевидно, считают многие геофизики, внутри земного шара есть токопроводящее ядро, которое, вращаясь в первичном магнитном поле, усиливает это поле. Так возникает сила земного магнетизма. Теория эта получила название гидромагнитного динамо. У нее есть горячие сторонники и не менее горячие противники. Но как бы там ни было, а именно эта теория позволила объяснить целый ряд странных магнитных явлений.

Вот хотя бы мировые аномалии. Существуют области земной поверхности, где стальная стрелка ведет себя странно, – магнитное поле Земли в этих районах явно нарушено. Когда дело касается сравнительно небольших областей, здесь решающими оказываются состав и свойства залегающих пород, как, например, у нас на Курской магнитной аномалии. Ну, а если аномалии сопоставимы с размерами целого материка? В чем их причина?

Ученые давно заметили, что в сейсмических районах во время землетрясений увеличиваются изменения магнитного поля Земли. Японские сейсмологи даже конструируют прибор, который на основе анализа геомагнитных явлений сможет прогнозировать землетрясения в зависимости от магнитных колебаний.

Так что же, земной магнетизм есть только результат перемещения гигантских масс внутри Земли? Нет, отвечают ученые. И здесь мы подходим к «космическому действию солнечных лучей», о котором говорил, в частности, профессор А. Л. Чижевский.

Установлено, что изменения солнечной активности приводят к изменениям в токопроводящих слоях атмосферы (в ионосфере). Ионосфера будто металлическим шаром (если иметь в виду ее электрические свойства) охватывает нашу планету. Токи, циркулирующие в ней, меняют свои величины под действием электромагнитных изменений на Солнце. Такие колебания отражались на стрелке Гюи Ташара, их улавливают все компасы и радиоприборы.

Однако тут лишь одна сторона проблемы. Как показали измерения, сама Земля небезразлична к «космическому действию солнечных лучей».

На радость всем опаздывающим и спешащим, сутки непрерывно увеличиваются. Правда, увеличение это не столь велико, чтобы существенно повлиять на дела житейские: измеряется оно тысячными долями секунды за столетие. Но тем не менее факт остается фактом: наша старушка Земля вертится вокруг своей оси все медленнее и медленнее. Ученые даже прикинули примерно, через сколько миллиардов лет она остановится совсем.

И вдруг в последнее время выяснилось: сутки, вместо того чтобы удлиняться на одну миллисекунду за 120 лет (как это было раньше), вдруг начали расти на ту же величину за год. Потом замедление резко уменьшилось. Затем снова увеличилось.

Астрономы терялись в догадках. Раньше как будто все было ясно: замедление вращения Земли вызвано действием приливных волн в морях и океанах, а также в твердом теле планеты. Влияют на этот процесс и метеорологические явления – снегопады, ветры, бури. Однако перечисленные причины существовали испокон веков. Откуда же появились нерегулярные «таинственные» изменения скорости вращения Земли? Создавалось впечатление, будто что-то находящееся вне Земли заставляет нашу планету вращаться с неравномерным замедлением.

В Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн родилась смелая гипотеза: изменение скорости вращения нашей планеты связано с активностью Солнца.

Первые расчеты как будто опровергли это предположение. Они показали, что поток солнечного излучения даже во время сильнейших взрывов обладает крайне малой энергией. Энергии этой недостаточно, чтобы устроить сколько-нибудь значительную магнитную бурю в атмосфере Земли, уж не говоря о том, чтобы повлиять на скорость вращения этого весьма массивного тела. Но в опровержении таилась и будущая разгадка непонятного явления. Ведь если энергия солнечного потока недостаточна даже для вызова магнитной бури, а магнитные бури существуют, следовательно, мы неправильно представляли себе структуру и мощь потока. Значит, ноток этот не могучая однородная спокойная река, льющаяся из Солнца, а цепь гигантских облаков плазмы, плазмоидов. Плазмоиды, как огромные бусины, вырываются один за другим из бурлящих недр Солнца и устремляются в мировое пространство. Часть из них движется к Земле.

Каждое такое облако обладает собственным мощным магнитным полем. Взаимодействуя с магнитосферой Земли (а относительные размеры участников этого взаимодействия можно представить так: Земля – горошина, плазмоид – небоскреб), оно и вызывает магнитные бури.

Ну, а теперь отвлечемся от космоса и представим себе школьный опыт. На тонкой нити висит металлический шар. Мимо него в горизонтальной плоскости движется магнит. По мере перемещения магнита шар начинает вращаться. Причем направление вращения шара будет зависеть от того, с какой стороны от него пройдет магнит.

Если теперь представить себе, что описанный нами шар – Земля, а магнит – плазмоид, механизм изменения скорости вращения планеты станет ясен. Если плазмоид-магнит пересекает орбиту движения Земли вокруг Солнца в том месте, откуда Земля недавно только ушла, скорость вращения возрастает, во втором случае плазмоид и Земля как бы движутся навстречу друг другу, и вращение замедляется.

Так сотрудниками Института земного магнетизма была установлена космическая причина изменения скорости вращения Земли. Величины, которыми в этом случае оперируют астрономы, не превышают тысячных долей секунды. Но, незаметные для нас, эти доли чрезвычайно важны для науки, ибо с их помощью математически точно рассчитаны величины взаимодействия Земли с потоками солнечной плазмы.

Но только ли в изменении скорости Земли проявляется действие космического «магнитного союза»? Нет.

Работники Института геофизики АН Груз. ССР установили, что колебания так называемого «постоянного магнитного поля» связаны с 22-летним циклом солнечных пятен. Заметьте, не процессы в ионосфере, а глубинные процессы в ядре планеты зависят от солнечных циклов.

Более того. Недавно обнаружена и еще одна удивительная связь. Ученые нанесли на земной глобус центры землетрясений. Потом точки, относящиеся к одному году, соединили между собой. И создалась поразительная картина. Оказывается, на Земле существуют пояса сейсмически активных зон. Причем пояса эти, близкие по своему направлению к широтным линиям, «сползают» от приполюсных районов к экватору. Такое «сползание» повторяется каждые 11 лет.

А эта цикличность, в свою очередь, совпадает с одиннадцатилетним перемещением зон активности на Солнце – тоже от полюсов к экватору.

Так, «космическое действие солнечных лучей» перемещается в область поисков и экспериментов.

Так эволюционируют понятия – через множество экспериментов и наблюдений, через тщательный анализ, проводимый поколениями исследователей – к сегодняшнему дню, к нынешнему уровню науки. И дальше – в будущее, к исследованиям завтрашнего дня – от безграничности познания к безграничности того, что мы должны познать.

Поступай с другими так, как хочешь, чтобы поступили с тобой...

Одно и то же изменение внутренней энергии может быть достигнуто как путем совершения механической работы, так и путем сообщения тепла системе...

Этика и термодинамика, весьма несходные потоки информации, как может человек объединить их?

Что если для такого синтеза ему необходим какой-то специальный аппарат? Ведь человека можно уподобить радиоприемнику, воспринимающему лишь сигналы определенной частоты. А чтобы за эти рамки диапазона выйти, очевидно, нужно новое, иное устройство, рассчитанное на восприятие и переработку иной информации.

Объединение термодинамики и этики (разумеется, оно выбрано исключительно для примера и имеет характер символический) становится насущно необходимым, если человечество хочет выжить: ведь точные науки (и среди них – выбранная для примера термодинамика) позволяют сказочно увеличить могущество человека, создать невиданные потенции для созидания и для разрушения. Если же эти потенции не будут соотноситься с этикой, они могут быть реализованы во вред человеку, во вред человечеству.

Следовательно, человеку нужно расширить свои возможности воспринимать и синтезировать весьма различную информацию.

Может показаться, что такая постановка вопроса – нечто новое. Действительно, она несет на себе отпечаток нашего времени: никогда еще вопрос об этических ограничениях разрушительных возможностей человеческого разума не стоял столь остро. Однако эта новизна – лишь внешняя. Человек в своей истории неоднократно сталкивался с подобными вопросами, хотя они и не имели глобального значения.

В процессе эволюции живого создавалось равновесие между возможностями и потребностями того или иного организма. Человек это равновесие нарушил: будучи биологически приспособленным к жизни в доисторических лесах, имея в своем распоряжении весьма скромный (по сравнению с многими видами животных) потенциал физических возможностей, человек «достроил» себя, научившись использовать различные орудия.

Известно, что коршун видит добычу с огромной высоты. А крот не видит ничего прямо перед собой.

Представим себе, что коршун и крот поменялись органами зрения. Совершенно очевидно, что коршун очень скоро погибнет, потому что не сможет распознать добычу, не сможет охотиться. Погибнет и крот, поскольку ненужное ему под землей зрение коршуна будет сообщать слишком много побочной информации, бесполезной, а зачастую и мешающей, и потому вредной для его повседневных кротовых дел.

Так выглядит то самое равновесие между потребностями и возможностями организма, которое сложилось в результате эволюции живого: гипотетические судьбы крота и коршуна, поменявшихся органами зрения, наглядно подтверждают равную губительность недостатка и избытка информации, несоответствия физиологической структуры особенностям среды обитания.

К человеку это имеет самое непосредственное отношение. Он, собственно, и стал человеком, когда взял в руку палку и привязал к ней камень, создал простейшие орудия труда – молоток, топор, рычаг....

С этого времени ранее ненужная избыточная информация, например, о расположении камней, заваливших вход в пещеру (безоружный человек ничего с ними не мог поделать) стала насущно необходимой, поскольку при помощи рычага оказалось возможным камни передвинуть в целесообразном направлении.

Создание первобытным человеком простейших орудий было первым актом «достройки» организма, сообщения ему возможностей, не предусмотренных биологической эволюцией.

С тех пор человек далеко ушел по этому пути. Праща, рычаг, подъемный кран, баллистическая ракета фантастически расширили возможности его весьма скромных мышц, на которые только и мог полагаться наш далекий предок в борьбе с противником.

Очки и телескоп, микроскоп и бинокль дополнили ограниченные возможности человеческого зрения.

Радиосвязь усилила его голос, и человеческая речь огласила далекие космические миры.

Когда человеку понадобилось быстро перемещаться, он изобрел колесо, форма которого весьма далека от формы ноги: так исчезли аналогии в структуре человеческого тела и в структуре «достроенных» систем.

Однако исчезновение конструктивных аналогий отнюдь не означало отмену принципа «достраивания». Герберт Уэллс даже утверждал, что все несчастья человека объясняются очень просто: несоответствием его физиологической структуры сложнейшим структурам технического и социального миров, им созданных.

Автор не предполагает полемизировать с выдающимся английским фантастом (и ученым) по существу его взглядов. Отметим лишь, что с течением времени нагрузки человека, который должен перерабатывать огромные потоки информации, стали, действительно, чрезвычайно велики. Эти нагрузки потребовали «достройки» и естественной системы управления – человеческого мозга.

Неизбежным стало создание искусственного «мира машин», дополняющих человеческий мозг.

Этот мир вскоре обрел свои законы, о них мы поговорим немного позже. А сейчас попробуем разобраться в тех сложностях, которые встали перед людьми, когда им понадобилось «достроить» мозг, дополнить его деятельность работой машин.

В мире все взаимосвязано. Изучая самого себя, равно как и окружающий мир, человек разделил объекты и методы изучения – так появились отдельные отрасли знания: физика, химия, математика, биология и множество других. Такое разделение помогло сосредоточить исследования в определенных информационных каналах, позволило специализировать науку и тем самым повысить ее эффективность. Но в природе нет отдельно существующих географии и геологии, физики и биологии. Познать человека (и, в частности, законы работы его мозга) невозможно без синтеза физики и истории, биологии и психологии, математики и химии.

Вспомним Гёте:

Дабы не уподобиться такому исследователю, «достраивая» мозг, предстояло с максимальной полнотой выяснить его возможности и особенности. Приведем несколько примеров, на которые ссылается советский ученый И. Фейгенберг.

В отделении одной из клиник, которым руководил профессор А. Р. Лурия, лечился необычный больной. Он был ранен в голову во время Великой Отечественной войны и потерял способность читать. Больной видел буквы, но не узнавал их. Писать он мог – не забыл «двигательные образы» букв.

Чтобы продолжать работать, больной – инженер по специальности – должен был прибегать к помощи секретаря, который читал ему вслух текст. Конечно, такая форма работы была неудобна.

Врачи начали создавать у больного заново функцию чтения. Обводя букву пальцем, больной узнавал ее очертания. Так функция чтения была передана руке.

Постепенно больной научился читать бегло и отказался от услуг секретаря. Но достаточно было врачу снять пальцы пациента с текста, как тот сразу же терял способность читать. Такой своеобразный способ чтения представляет несомненный интерес при создании электронных машин, распознающих зрительные образы.

Советский физиолог Л. Орбели установил, что вегетативная нервная система оказывает влияние почти на все функции организма. Ряд опытов показал, что активное напряжение слуха (равно как и реальный звук) повышает остроту зрения, а запахи (так же, как и напряжение органов обоняния) снижают ее.

Это имеет свои причины, вытекающие из особенностей структуры нервной системы человека. Звук – сигнал о том, что в поле действия органов слуха появилось нечто новое, – мобилизует и зрение, и мышечную систему. Причем такая мобилизация свойственна не только человеку – вспомним, как меняется поза волка при внезапном звуке: подготовка к бегству или к атаке, связанная с звуковым сигналом, настораживает животное, приводит в готовность мышцы конечностей.

Что же касается запаха, то по крайней мере для человека он является сигналом о каком-то близком объекте и не требует напряжения зрения – ведь зрение в основном анализатор дальнего действия. Знание столь совершенной структуры, как слух или зрение, может оказать бесценную помощь создателям электронных машин. Ведь различная реакция «машинного мозга» на различную информацию имеет большое значение для его совершенствования.

А соощущения, которые нередко возникают у людей? Синестезия (соощущение) связана с действием определенного раздражителя на определенный орган чувств, причем одновременно возникает и добавочное ощущение, характерное для другого органа чувств. Композитор А. Н. Скрябин «видел» звуки, они вызывали у него цветовые ассоциации. Профессор А. Р. Лурия наблюдал синестезию у Т. – человека, обладавшего феноменальной памятью. Каждый звук, который слышал Т., вызывал у него не только световые и цветовые ощущения, но и ощущения вкусовые, осязательные. Один голос казался ему «желтым и рассыпчатым», другой – «как будто пламя с жилками надвигалось на меня». Обладая поразительной памятью, он не обращался к отвлеченным понятиям, решая ту или иную задачу, но видел перед собой конкретную картину: «Другие думают, а я вижу».

Все это представляет огромный интерес при конструировании электронных машин, при исследовании процессов «перекодировки» информации – перевода одних сигналов в другие.

Но особое значение в процессе «достраивания» мозга имеет логика мышления.

Основоположники кибернетики и, в частности, Н. Винер, неоднократно подчеркивали теснейшую связь кибернетики с логикой. Связь эта не сегодня возникла и не вдруг стала насущно потребной. Здесь целая история, связанная с развитием различных отраслей знания.

Было время, когда логика крайне слабо связывалась с математикой и совсем не связывалась с техникой. Однако это не значит, что между ними постоянно зияла непреодолимая пропасть.

В XVI–XVII веках в математике стали применяться буквенные обозначения. Античная и средневековая наука их не знала.

Современному школьнику это может показаться пустой формальностью – он так привык к иксам и игрекам в алгебраических формулах, что никак не склонен считать сам факт их использования чем-то существенным. А между тем именно введение буквенных обозначений в математические расчеты открыло возможность для разработки общих методов решения однородных задач, каких не знала предшествующая наука. Абстрагирование от конкретных объектов, замена их буквенными выражениями, значительно расширили возможности математики как науки.

В то же время развивался и иной процесс. У ученых возникло представление о возможности сопоставлять логические рассуждения и вычисления. В дальнейшем возникла идея создания универсального логико-математического метода, пригодного и для логики, и для математики. Великий Лейбниц был приверженцем создания искусственного научного языка и основанного на нем логического исчисления. Такой язык, по его мысли, служил бы для мышления «нитью Ариадны». При этом Лейбниц указывал на возможность механизации логических процессов на основе этого искусственного научного языка, что представляет интерес с точки зрения эволюции идей, приведших к созданию кибернетики. Формализованный язык и логический аппарат для «осуществления открытий и доказательств в науке» в сочетании со специальными механизмами уже 300 лет назад представлялся выдающимся умам актуальной научной и практической проблемой.

Два аспекта проблемы – описание логических процессов с помощью специального знакового аппарата, а также наличие соответствующих технических средств – сегодня актуальны постольку, поскольку человек хочет расширить свои возможности восприятия и оперативной обработки различной информации. Собственно кибернетика и возникла на базе изучения того общего, что имеется в процессах управления, происходящих в машинах, живых организмах, технических системах и их объединениях. Стало ясным огромное значение возникшей еще до появления кибернетики новой важной логико-математической дисциплины – теории алгоритмов. (Заметим, что под алгоритмом понимается не оставляющее места произволу предписание, которое определяет вычислительный процесс.) Значение этой дисциплины проистекает из тех требований к логико-математическим построениям, которые предъявляет к ним задача реализации их на вычислительной машине. Стало ясно, что использование вычислительной техники в нематематических областях (в биологии, технике, экономике) зависит от существующей здесь степени формализации научных изысканий. Чтобы машина стала помощником врача и инженера, экономиста и хозяйственника, нужно было разработать соответствующие логические схемы, которые позволили бы сообщить машине предназначенную для переработки информацию в понятной ей форме. Советские математики А. Ляпунова, С. Яблонский, говоря о теории алгоритмов и о возможностях ее применения вне сферы математики, отмечали: если внимательно всмотреться в эту теорию, можно заметить, что она пригодна для решения далеко не одних только чисто математических задач. В теории алгоритмов рассматриваются некоторые элементарные акты и выясняется, в каком случае возможна комбинация этих актов, дающая решение поставленной задачи.

Конечно, не все мыслительные процессы на нынешней стадии науки могут быть формализованы, не все, соответственно, могут быть переданы машине. А в будущем? Об этом можно спорить. Одно ясно для исследователей – при формализации и алгоритмизации задач важен анализ логических структур мышления элементарных логических актов и принципов их синтеза.

Академик В. Глушков считает, что машина в ее исходном виде (не будучи еще «начинена» добротными программами) чрезвычайно «глупа». Она требует подробных и точных инструкций для выполнения задач, которые кажутся человеку весьма простыми и иногда просто опускаются им в ходе рассуждений или доказательств. Общаясь с машиной, исследователь должен следить за тем, чтобы строй его мыслей отвечал возможностям машины. А это накладывает определенные ограничения и на интеллектуальную деятельность человека. Вспомните яркие дискуссии пятидесятых годов, когда некоторые увлекающиеся сторонники «машинного мира» договаривались чуть ли не до утверждения обреченности человеческого мышления.

Сейчас острота дискуссий стала меньше – так обычно и бывает по мере накопления информации об объектах дискуссии. Стало очевидно, что человеческое сохранится за человеком, а машинное – за машиной. И все-таки нельзя исключить фактор взаимовлияния этих двух миров – человеческого и машинного.

Случайный посетитель одной из американских мультипликационных киностудий был поражен специализацией: он увидел целый зал, где люди рисовали белок – будущие персонажи фильма рождались из наблюдения реальных живых зверьков. Белки были всюду – в клетках и на подоконниках, зверьки носились по залу, прыгали со стола на стол. Руководитель группы неожиданно вынул белку из кармана своего белого халата...

И тут посетитель обратил внимание на чисто внешний фактор, ускользавший от глаз постоянных работ-пиков студии: у художников, работающих в «беличьем» зале, в манере держаться, в жестах проступало что-то неуловимое беличье...

Можно, конечно, отнестись с осторожностью к этому наблюдению, объяснить его излишней впечатлительностью посетителя. Однако не новость, что объект воспитывает субъекта. Известно, что полковник Скалозуб навсегда сохранил привычку к военному строю речи. Не менее ординарны и другие профессиональные штрихи в обликах различных людей – и литературных героев, и наших знакомых. Ну, а как машина влияет на человека? Как выглядит их сосуществование в психологической сфере?

Фантасты отвечают на эти вопросы весьма охотно и красочно: вспомните робота-убийцу в американском фильме «Одиссея 2001 года», который получил специальный приз на одном из Московских международных кинофестивалей. Там человек и машина охотятся друг за другом в замкнутом пространстве космического корабля.

Это фантастика. А в реальной жизни как обстоит дело?

Здесь утверждения менее категоричны, суждения осторожнее – чувствуется недостаток материала. Между тем проблема эта имеет право на существование: вычислительных машин становится все больше и больше, их влияние на самые разные стороны нашей жизни все ощутимее. Недавно в одной газете приводился такой факт: один из бригадиров треста «Абаканпромжилстрой» пожаловался на то, что система «Супер»... его подвела. Он клял «эту самую электронику», из-за которой, по его мнению, бригада целый день ждала бетон. Проверили. Выяснилась поучительная картина: прораб не позаботился о том, чтобы подвести к своему объекту проезд для транспорта.

До включения в работу ЭВМ грузовики кое-как, по ухабам добирались к стройке. Машина же не стала «входить в положение» недостаточно поворотливого бригадира – за нарушение условий приемки грузов она начислила стройуправлению штраф...

Почему электронную машину пришлось наделить еще и «штрафными функциями»? Да потому, что система «Супер», как и любая автоматизированная система управления, может успешно действовать только в условиях высокой дисциплины труда и четкости работ. Шофер, развозящий бетон, теперь не будет ждать на объекте ни одной лишней минуты, потому что эти «лишние» минуты уже принадлежат другой бригаде.

Электронная техника покинула стерильную атмосферу лабораторий и широко шагнула в народное хозяйство. Она усвоила многие хорошие качества человека и стала предъявлять своему создателю новые, еще не полностью осознанные людьми требования.

Как видим, дело зашло далеко: машина начинает диктовать человеку стиль мыслей и поведения. Закономерно ли это? И так ли уж необходима «эта самая электроника», которую в сердцах клял описанный в газете бригадир, да и, наверное, не он один?

Когда Галилей мастерил первый телескоп, им двигала научная любознательность, стремление расширить знания людей о дальних мирах.

Рассуждения Лейбница о математике и логике, Гильберта – о магнетизме, Ньютона – о всемирном тяготении отнюдь не диктовались сегодняшней, сиюминутной необходимостью.

Процесс «достраивания» человеческого организма, расширения его возможностей – будь то изобретение телескопа или открытие суточных вариаций магнитного поля Земли Гюи Ташаром – в основе своей имел инициативу той или иной личности, не связанную жесткими рамками времени исполнения научной программы.

Иное дело теперь, когда наука стала превращаться в непосредственную производительную силу.

Как нам кажется, очень точно отразил эту ситуацию Главный конструктор атомного реактора, установленного на первой атомной электростанции в СССР, академик Н. А. Доллежаль.

Физик-атомник беседует с журналистами безусловно реже, чем киноактер. Используя счастливую возможность беседы с ученым, мы решили воспроизвести текст его монолога целиком, без сокращений.

– Некоторые мои коллеги за рубежом склонны начинать отсчет новой эры технического прогресса – использования энергии расщепленного атома – от взрыва первой атомной бомбы. Но я думаю, что не это – главное начало. Эйнштейн глубоко надеялся, что атомное оружие окажется небольшим «побочным продуктом» новой эпохи. Думаю, что великим началом был 1954 год – год пуска первой в мире атомной электростанции. Этот год войдет в историю техники так же, как вошли годы постройки первого парохода, паровоза, автомобиля, аэроплана. И дата эта – мне очень радостно сознавать свою сопричастность к великому делу – вписана в историю советскими учеными, рабочими, инженерами. Поэтому сейчас, когда мы все пристальнее вглядываемся в пройденный нашей страной большой и героический путь, анализ опыта и перспектив советской промышленности и, в частности, атомной энергетики, представляется мне важным, поучительным.

Вспомните кошмар Хиросимы. Поджигательские речи с дурным запахом шантажа. Холодный, отрезвляющий горячие головы душ – сообщение о том, что Советский Союз тоже располагает атомным оружием.

Новые международные осложнения. Мир, повисший на волоске. Атомная энергия казалась злым духом, неосторожно выпущенным на волю.

И в это самое время, когда слова «атомная энергия» и «гибель цивилизации» все чаще и чаще звучали рядом, Игорь Васильевич Курчатов (человек удивительно светлых мыслей!) развивал нам свои идеи мирного использования атомной энергии, будущих атомных электростанций.

Тогда в Советском Союзе уже был довольно большой коллектив ученых и инженеров, имеющих опыт работы с расщепляющимися материалами. Однако ни у кого во всем мире в те годы не было инженерных знаний и навыков, которые необходимы были для конструирования атомного энергетического оборудования. Скажу больше: в те годы, как, впрочем, и значительно позже, не только не было определенного мнения о путях развития атомной энергетики, но нередко высказывались сомнения, может ли она вообще существовать как производящая отрасль.

Создавая первую станцию, мы шли в постоянном поиске, не имея опыта, не зная сущности многих неожиданных явлений. И тем большей была наша радость, наша гордость, когда станция вступила в строй. Мне не пришлось быть на I Всемирной конференции по мирному использованию атомной энергии в Женеве в 1955 году. Но со слов Дмитрия Ивановича Блохинцева, который руководил ответственнейшим участком работы при создании Обнинской АЭС, знаю, как восторженно был встречен там его доклад о первой мирной ( я подчеркиваю– мирной) атомной установке.

Станция в Обнинске была удачным стартом...

И размышляя о ней, я все чаще думаю об особенностях труда конструктора реакторов.

Процесс этот не имеет аналогий в технике. Существует традиционный классический путь, по которому идут создатели крупных установок, и энергетических и химических (я специально выделил эти две отрасли народного хозяйства как наиболее близкие к атомной технике). Путь этот многоэтапный: чертеж, стендовые испытания отдельных узлов и деталей, полупромышленная модельная установка и лишь затем – индустриальный объект. Как бы поднимаясь со ступеньки на ступеньку, уточняя и дорабатывая идеи, заложенные в проект, исправляя ошибки» конструктор идет к конечной цели.

У создателей атомной техники путь, зачастую иной. Многие элементы будущего реактора нельзя изучать на стендах, в натурных условиях работы. Если соединение двух стальных листов будущего парового котла мы можем испытать, варьируя различные сочетания давлений и температур, то смоделировать в лаборатории ядерную реакцию, протекающую в реакторе промышленного размера, невозможно. Как показало сравнение двух реакторов – обнинского и белоярского, построенных по одной конструктивной схеме, изменение размеров установки меняет протекающие процессы не только количественно, но и качественно.

Создавая новый атомный реактор, инженер нередко вынужден идти напрямик от чертежного стола сразу к промышленной установке.

Конечно, я несколько сгущаю краски. Конечно, и лабораторная работа, и эксплуатация уже построенных реакторов позволяют накопить известный опыт. Но опыт этот нельзя механически переносить на вновь создаваемые объекты. Он не заменяет ни привычных испытаний готовых деталей, ни сведений, обычно получаемых при работе модельных установок.

Нужна необычная концентрация знаний, навыков, интуиции, чтобы на основе множества данных, косвенных показателей создать единую картину будущего атомного сооружения, – сказал в заключение Н. А. Доллежаль.

Заметьте, как меняется и терминология, и тональность. Вспомните Гильберта: «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов». Есть разница, не правда ли? И разница отнюдь не стилистическая.

Специалист нашего времени должен перерабатывать огромное количество информации в кратчайшие сроки: «нужна необычайная концентрация знаний, навыков, интуиции», – как говорит Н. А. Доллежаль. И это относится не только к работе с атомной энергией. Хотя именно эта новейшая отрасль науки дает тому наиболее яркие доказательства.

...На испытания первого американского взрывного атомного устройства был приглашен один-единственный журналист. В его обязанности входило подготовить текст информации об испытаниях. Текст отчета готовился заранее – в трех вариантах. Все три варианта хранились в специальном сейфе далеко от места испытаний. Три варианта сообщения отражали неуверенность ученых в результате испытаний. Первый вариант содержал информацию о взрыве, прошедшем в соответствии с намеченной программой. Третий вариант сообщал о взрыве, вышедшем за рамки эксперимента, в результате чего погибли все участники испытаний, в том числе и автор информации. Во втором варианте был предусмотрен случай, в котором при испытаниях лишь часть программы совпала с опытом.

Итак: необходимость интуиции при конструировании атомного реактора; неуверенность в размерах взрыва при испытании бомбы – это ли не свидетельства определенной зависимости человека от создаваемого им технического устройства? Причем зависимость эта, как показывает опыт, не может быть произвольно, без ущерба для дела разорвана самими создателями новой техники.

Ну, а коли человек нерасторжимыми узами связан со своим детищем – новым техническим устройством, коли человек от этого детища зависит, значит, он неизбежно будет стремиться упрочить свою власть над техникой. А это возможно только при тщательном и оперативном анализе максимального количества информации, которую можно получить о созданном (или создаваемом) техническом устройстве. Переработать такую информацию человек собственными силами не всегда может, и потому ему необходима машина, помогающая работать мозгу, облегчающая его труд.

Неизбежность машинного мира становится все более очевидной.

Но в этом мире есть два компонента, которые мы, используя символическую терминологию, обозначим как Машина и Человек. Какая роль каждому из этих компонентов отводится в неизбежном машинном мире?

Великий Эйнштейн, признавая за машиной способности научиться решать любые задачи, был уверен, что ни одной новой проблемы машина никогда сама поставить не сможет. Сегодня уже существуют программы, предполагающие не только доказательство машиной той или иной теоремы, но и формулировку ею новых теорем. Академик В. Глушков считает, что электронные машины способны выполнять любую работу по преобразованию числовой и буквенной информации, коль скоро составлена программа такой работы; вопрос об автоматизации того или иного вида умственной деятельности сводится лишь к изучению правил, на основании которых эта деятельность происходит, и к разложению этих правил на элементарные машинные операции.

Машина может делать вещи поразительные... Мы не будем говорить о вещах широко известных – от прокладки транспортных маршрутов до расчета фонда заработной платы. Эти проблемы мы оставим вне поля зрения не потому, что они не важны, а потому, что здесь роль машины очевидна и неоспорима: чисто математические операции она проводит быстрее и лучше человека. Ну, а как быть с творческими процессами? Что здесь может машина?

Людвиг Фейербах так определял творчество: «Творить– значит создавать то, что никогда не было, чего никогда и не будет, что, следовательно, может и не быть, что мы можем мыслить как несуществующее, короче, что не имеет в себе самом основания своего бытия, не необходимо».

Здесь не место анализировать взгляды Л. Фейербаха на творческий процесс. Выделим лишь подчеркнутую роль творца как личности своеобразной, что на первый взгляд исключает участие в творчестве машины – технического устройства, построенного по придуманной человеком схеме из «мертвых» деталей.

Однако не будем спешить с выводами. Академик В. Глушков, считает, что роль машины в творчестве, например, художника-мультипликатора может быть весьма велика. Скажем, для завершения композиции в кадре нужно дерево. Машина может предложить художнику несколько десятков различных вариантов размещения дерева в кадре, проецированном на экран монитора. То же самое с размещением в кадре людей и предметов, с созданием промежуточных кадров между двумя – начальным и конечным.

А какое разнообразие орнаментов может предложить машина художнику-декоратору! Да и переводчик не откажется творить в сотрудничестве с машиной – ведь она сэкономит ему до 70% рабочего времени (а в идеале – и больше).

Очень актуален сейчас вопрос о воздействии искусства на человека. Эксперименты показали, что во время кинопросмотра человек находится в специфическом психофизиологическом состоянии. Причем интересно заметить, что сам зритель это состояние не осознает.

Анализ записей мышечных биотоков актера во время репетиции и зрителя во время спектакля или фильма выявил их сходство – зритель незаметно для себя как бы «перевоплощается» в героя экрана.

Подобные анализы, обсчитанные машиной, дадут возможность получить довольно полное представление о том, какие эмоции вызывают у зрителей те или иные произведения искусства. А это позволит навсегда похоронить вкусовщину критических оценок – ведь машина предоставит материал объективный, подготовленный на солидной статистической базе!

«Доведись вам (тем более случайно) оказаться на скамье подсудимых, кого вы предпочтете – роботов или людей для решения вашей судьбы?»

Этот иронический вопрос отражает двойственность оценок роли машины в судьбах людей. И уж коли речь зашла о суде и машине, вспомним старый рассказ Станислава Лема «Существуете ли вы, мистер Джонс?». В рассказе компания, производящая кибернетические протезы, подала в суд на своего должника, известного автогонщика Джонса, который неоднократно после различных катастроф у компании эти протезы покупал и не выплатил всей суммы. Пикантность ситуации состояла в том, что к моменту суда у Джонса не осталось ни одного «человеческого» органа тела, он весь состоял из кибернетических протезов.

Слово имеет адвокат компании: «Здесь, в зале, никакого Джонса нет. Бренные останки этого известного гонщика покоятся на различных автострадах Америки. Таким образом, судебный приговор, вынесенный в нашу пользу, не нанесет ущерба никакому физическому лицу, так как компания получит то, что ей законно принадлежит – от нейлоновой оболочки до мельчайшего винтика!»

Кажется, ясно?

Однако электронный мозг Джонса (или комбинации протезов, названной Джонсом) защищается изобретательно. Он ссылается то на незаконность рабовладения, то на невозможность предъявить иск машине, то на скверное качество изделий, из которых комплектуются протезы. И судья попадает в затруднительное положение, откладывает рассмотрение дела.

Это, конечно, шутка гения фантастики. Однако вопрос поставлен отнюдь не шутливо: где кончается машинное и начинается человеческое в системе человек – машина? И что за специфическая субстанция, которая превращает груду безликих, стандартных электронных устройств в конкретного человека – мистера Джонса?

Попробуем разобраться в этой проблеме, причем начнем с вопроса вроде бы не главного – с физических различий. Современная вычислительная техника далеко ушла от наивных представлений о человекоподобных роботах – комплекс шкафов и пультов ничем не напоминает «механического человека», каким его видели поколения фантастов. (Сделав такое определенное заявление, автор четко представляет себе его поверхностный характер. Вспомним К. Чапека, который, собственно, и придумал слово «робот». В романе «РУР» ученому, размышляющему о роботах, задается вопрос: «Если вы не даете им души, зачем вы хотите дать им боль?». Ученый отвечает: «В интересах производства... боль – автоматическая защита от увечья». Проблема чапековского героя весьма актуальна сегодня в кибернетике.)

Конечно, компактность человеческого мозга, совершенство его конструкции неизмеримо превосходит все, что существует сейчас в технике. Однако машина не устает, как человек, может она работать в самых различных условиях, недоступных людям; скажем, пневмонические устройства можно размещать в активной зоне атомного реактора. Да и проблема компактности сейчас выглядит несколько иначе, чем раньше.

Несколько лет назад в Африке были найдены алмазы-полупроводники. Это была сенсация – ведь алмаз всегда был эталоном электроизолирующих свойств. Полупроводниковые алмазы отличаются от своих собратьев цветом – они желтоватые или голубоватые. Ученые предполагают, что и цвет, и электрические свойства меняются в результате примесей (каких – пока еще не совсем ясно). А если примеси так меняют характеристики алмаза, то, очевидно, в принципе можно, целенаправленно перестроив его атомную решетку, ввести в глубину алмаза микроэлектронные схемы. Синтетические алмазы с заданными примесями в Советском Союзе уже получены. Атомы примеси «встреливаются» в алмаз, вылетая из ускорителя как снаряды из пушки. Надежность, быстродействие, компактность – вот что обещает создателям ЭВМ этот путь. Как написал недавно популяризатор науки В. Орлов, миниатюрные ЭВМ будут замкнуты в алмазном перстне.

С помощью ЭВМ сейчас исследуются процессы, протекающие в живой нервной клетке, которая помещается в искусственные условия. Так подбирается ключ к тайне памяти. Результаты исследований могут найти самое широкое применение при конструировании новых ЭВМ. А это значит, будет сделан еще один шаг, приближающий машину к человеку.

«Умственные» возможности машин, которые будут «обучены» человеком, выглядят весьма обнадеживающе. Перспективы их физического совершенствования великолепны, как мы только что видели (ученые считают, что алмазный транзистор сейчас уже близок к появлению на свет).

Какова же в этом случае роль человека в машинном мире?

Мы не пойдем по многократно использованному фантастами пути проектирования «машинной цивилизации», властвующей над человеком. Выберем другой путь, который определил Н. Винер в своей книге «Творец и робот». Он писал: «В этой книге я намереваюсь обсудить не всю проблему отношения религии и науки, а лишь определенные вопросы, связанные с той областью знания, которая представляет для меня наибольший интерес, – с наукой об управлении и связи. Мне кажется, что вопросы эти располагаются вблизи того рубежа, где наука сталкивается с религией» (подчеркнуто мною – Л. Д.).

Итак... Проблема обучения машины (и, в частности, ее способность обучаться играм, будь то шахматы или модель биржевой игры) есть, как считает Винер, вариант игры между Творцом и его творением. Ведь если дьявол есть творение бога, то его козни, его игра с богом, казалось бы, дело для дьявола безнадежное.

Между тем козни дьявола нередко достигают цели. Следовательно, пишет Винер, Всемогущество Бога «вовсе не Всемогущество, а лишь очень большая сила, и восстание ангелов могло бы закончиться восхождением Сатаны на небесный трон и ниспровержением и вечным проклятием Бога».

Конечно же, Винер прибегает к столь необычной в лексиконе математика терминологии с единственной целью: показать, сколь несовершенны человеческие представления о машинном мире. Это он иллюстрирует примером религиозных представлений – самых древних представлений в сознании людей.

Затем Винер делает следующий шаг: «Изобретатель, – пишет он, – конструируя машины, с которыми он может вести игру, присвоил себе в определенных пределах функции творца, какова бы ни была природа создаваемых им игровых устройств».

Но обучающаяся машина «тоже не так-то проста». Известный каламбур «курица есть средство для яйца создать другое яйцо» в человекомашинном варианте читается так: машина может создавать сообщение, а сообщение может создавать другую машину.

Зависимость человека от машины выражается и в ином аспекте проблемы. Говорят, что хорошие генералы воюют так, как воевали в последней войне, а плохие так, как в предпоследней. Однако экспертов по ядерной войне не существует – все знания специалистов о глобальном ядерном конфликте не опираются ни на опыт последней, ни на опыт предпоследней войны. Известно, что сейчас военная техника насыщена электронно-вычислительными устройствами новейшей конструкции. Н. Винер, анализируя возможность «военной игры» с участием ЭВМ, отметил: «Поскольку наше желание всегда может быть выражено неточно, последствия этого могут стать чрезвычайно серьезными тогда, когда процесс исполнения наших желаний осуществляется не прямым путем, а степень их реализации не ясна до самого конца». К этому можно добавить лишь то, что неточно выраженное желание вытекает из естественного состояния человеческой психики в условиях беспрецедентных ситуаций.

Бессилие человека ограждало нас до сих пор от разрушительного натиска человеческого безрассудства, горько замечает Винер. И вместе с тем он заканчивает книгу словами: «Творец и Робот, корпорация».

Кажется, после многих пессимистических оценок («целенаправленный механизм вовсе не обязательно будет искать путей достижения наших целей...»), «корпоративная» концовка книги выглядит несколько странно. А между тем время, развитие науки подтвердили правомочность сочетания именно этих трех последних слов, столь смело объединенных основателем кибернетики.

Есть сейчас сторонники фантастической теории о том, что, если в результате глобальной ядерной войны человечество погибнет, его место займут машины, так как они устойчивы против радиации, могут функционировать и развиваться в условиях зараженной атмосферы. Авторы этой концепции отражают крайнюю точку зрения на «машинную цивилизацию». Их взгляды тем и интересны, что они объединяют, синтезируют и доводят до гипертрофических размеров подобные, но менее радикальные воззрения: в этом случае идея представляется наиболее удобной для исследования.

Даже беглое знакомство с подобными «апологиями машинному миру» обнаруживает основную посылку их авторов: прогресс в науке, технике, материальном производстве никак не связан с общественно-историческим, социальным процессом. Есть все основания считать, что качественный скачок в технике и производстве, который будет реальностью в результате нынешней научно-технической революции (ее часто называют второй технической революцией) приведет в конце концов к торжеству мира и социализма. Утверждения эти опираются на исторический анализ предшествующих революционных изменений в науке и технике (так называемой первой технической революции). Сказочно увеличив физические возможности человека, первая техническая революция привела к уничтожению феодализма как формации. Вторая техническая революция, обещающая автоматизацию не только физического, но и умственного труда, производства, обработки информации, умножит как физический, так и интеллектуально-информационный потенциал человека. Она не может не привести к уничтожению анархии производства, являющейся следствием беспощадной конкуренции, а следовательно, не может не затронуть и фундамент капитализма – частную собственность на орудия и средства производства. Следовательно, дальнейшее развитие науки и техники (и в частности, электронно-вычислительной техники) откроет новые возможности для утверждения самого прогрессивного общественного строя – социализма, который навсегда исключит из системы человеческих отношений само понятие «война».

Конечно, было бы ошибкой упрощенно представлять себе связь развития науки и техники с социальным строем. Академик В. Глушков, например, считает, что закономерности, вскрытые историческим материализмом, не выражаются простой математической формулой: мы не можем рассчитывать, подставив в левую часть некоего фантастического математического равенства показатели научно-технического уровня, получить в правой части характеристику соответствующей общественно-экономической формации. Тем не менее общая закономерность, определяющая зависимость социального прогресса от прогресса в материальном производстве, действует столь же неуклонно, как и фундаментальные законы природы.

И хотя закономерность эта сложная, многоплановая, конечный результат не вызывает сомнений.

Есть и другие, не столь крайние, как замещение людей машинами в результате атомной войны, идеи, связанные с «машинным миром». Вот, например, идея выхода машины из повиновения, возможность нанесения ею ущерба человеку. Конечно, нет ничего общего между электронной машиной и каменным топором. Однако представим, что каменный топор неожиданно сорвался с топорища, которое держал в руках первобытный человек. Это было явление того же порядка, что и определяемый теперь на инженерном языке «отказ технического устройства». Конечно, с усложнением техники потенциальная возможность отказов возрастала. Однако усложнение технических средств вовсе не означает безусловного уменьшения их надежности. Наоборот, с каждым годом все больше и больше внимания уделяется техническим проблемам защиты техники от отказов и аварий. И в этом – одна из важных особенностей нынешнего этапа научно-технической революции. Если сравнить развитие авиации и космической техники, мы увидим, что более сложная техника, оснащенная системами повышения надежности, демонстрирует меньше отказов, нежели ее предшественница. Нет никаких оснований считать, что дальнейший технический прогресс эту тенденцию изменит.

А теперь проанализируем еще одну группу аргументов сторонников «машинного мира» – утверждения о неизбежном вырождении человечества в эпоху, когда машины возьмут на себя основную долю и физического, и умственного труда. Эти рассуждения представляются несостоятельными постольку, поскольку они предполагают независимое существование машинного и человеческого миров: машины будут работать, а человек – пользоваться результатами их труда.

Сказать, что такая концепция нереальна, значит не сказать ничего – ведь мы недавно наглядно показывали возможность машины, обученной человеком, решать разнообразнейшие, в том числе и весьма сложные задачи. Однако дело не в том, что машина ту или иную задачу решить не сможет. Если машина будет решать задачи, поставленные перед ней человеком, а человек в ее деятельность вмешиваться не будет, работа машины очень скоро перестанет его удовлетворять. Возросшие потребности человеческого общества обусловят возникновение новых задач, а значит – новые задания машине. И так до бесконечности: постановка задачи человеком будет определять направление деятельности машины.

Здесь уместно вспомнить, что вырождение Человечества предрекалось еще в эпоху первой технической революции. Человек будущего виделся фантастам прошлого века слабосильным существом с огромной головой и тщедушным телом. Как видим, процесс этот пока не начался, хотя наши физические нагрузки куда меньше, чем у наших немашинизированных предков.

Мы уверены, что машина не угрожает человеку. Ни сегодня, ни в будущем. Один известный физик, который несколько стесняется своих «несерьезных» рассуждений, недавно сказал мне:

– Знаете, теперь у человека все есть – и летательные аппараты, и подводные жилища, и инопланетные пристанища; пространство человек покорил; может покорить и время – прогнозирование на базе машинной обработки большого статистического материала позволяет заглянуть в будущее; а «алгоритмизированные» характеристики прошлого позволят при помощи машины «создавать» в настоящем любой прошедший век, «реставрировать» любое историческое событие – было бы фактов побольше и были бы они поразнообразнее. Так что мы с вами в один прекрасный момент можем оказаться свидетелями битвы на Калке или крещения Руси – возможности кино-телетехники в сочетании с возможностями ЭВМ делают это вполне реальным. Говорил мой собеседник вроде бы в шутку...

– Ну, и к чему же мы пришли, совершив столь далекий экскурс?– скажет читатель-скептик.

Позволим себе утверждать, что экскурс этот мы совершили не зря. Мы показали новый, на современном уровне науки установленный характер взаимосвязей биологических и интеллектуальных явлений. Причем связующим звеном всех этих явлений, как уже было показано, является именно предвидение.

Почему голодный человек, съев пищу, становится сытым? Странный вопрос – пища насытила его организм. Ан нет. Прежде чем пища насытит так называемую «голодную кровь», прежде чем человек усвоит то, что он съел, пройдет немало времени. Можно успеть снова проголодаться.

Так почему же пообедавший человек сыт? Да потому, что его организм предвидит насыщение и сигналит об этом мозгу.

А как обстоит дело с иным актом – актом творчества? Не есть ли понятийное мышление такое же «включение» цепи реакций по одному признаку будущих событий? Ребенок, строящий игрушечную пирамиду, научившийся членить некоторое целое и сравнивать его части с эталоном, приобщается к ценнейшим из понятий – понятиям о дискретном и непрерывном, о единстве закономерностей мира. А ведь именно эти понятия позволяют нам членить на элементы то, что мы хотим измерить. Подчеркиваем, что речь идет именно о понятиях, дающих возможность предвидеть интеграцию всех элементов в конечном результате измерения, даже в том случае, если перед нами задача неизмеримо более сложная, нежели та, с которой сталкивались в нашем примере дети – строители пирамиды.

Долгое время в научной школе И. П. Павлова условный раздражитель рассматривался как нечто абсолютное и единственное в получении условной реакции. Во всяком случае все изменения условнорефлекторного эффекта связывались с изменениями стимула.

Однако оказалось, что это не совсем так: простая зависимость стимул – ответ теперь уже не удовлетворяет исследователей.

Примеров тому множество. Вот один из них. При обычной подготовке животного к эксперименту, экспериментатор проделывает ряд стандартных действий (готовит корм, закрывает двери и так далее). Привычно считалось, что важнейшим и решающим моментом в проявлении условного (пищевого) рефлекса (выделение слюны) является условный раздражитель-звонок. Опыт показал другое. Если пропустить только одну подготовительную операцию – подсыпание сухарного порошка в кормушку, условный раздражитель не сможет вызвать обычного эффекта – слюноотделения. Почему же произошло такое обесценивание условного стимула, если известно, что все подготовительные действия, взятые сами по себе, не вызывают у животного реакции с выделением слюны?

Очевидно, что любой из внешних и внутренних раздражителей может иметь двоякое значение. Раздражитель может быть истинным стимулом той или иной реакции, а может быть своеобразным фактором, подготавливающим реакцию. Причем в последнем случае реакция пребывает пока что в скрытом виде и не выявляется реально.

Совершенно очевидно, что конечный условный рефлекс есть не только результат действия условного стимула. Возбуждение от условного стимула вступает в единство с теми возбуждениями, которые были подготовлены всей предшествующей совокупностью раздражений. Таким образом, сам условный раздражитель оказывается включенным в какую-то большую систему отношений. Происходит процесс своеобразного научения организма, процесс, тесно связанный с памятью. И именно изучение памяти, думается, откроет нам многие таинственные области высшей нервной деятельности.

Мы уже упоминали о памяти, говоря о синтезе информации и механизме предвидения. Теперь продолжим этот разговор в связи с более общей проблемой научения.

...Кошка старается «вжаться» в стену клетки, распластаться по ней. Это – реакция на электрический сигнал, посланный в соответствующую область ее мозга. Сигнал сопровождается звонком. После многократных повторений кошка реагирует на звонок так же, как на электрический импульс, посланный непосредственно в мозг. Это условный рефлекс, запомненная реакция на раздражитель.

В принципе это дальнейшее развитие опытов И. П. Павлова, в которых безусловный раздражитель (пища) сопровождали условным раздражителем (звонком). Но есть и существенное отличие. Воздействуя электрическим током на те или иные области мозга и сопровождая это воздействие условным раздражителем (звонком, например), мы можем воспитать у животных целую гамму различных рефлексов. Звонок – и кошка, соответствующим образом «наученная» электрическим током, сжимается в комок от страха. Звонок – и появляются признаки полового возбуждения.

Это один из видов памяти.

А сколько их всего? Об этом ученые спорят.

Профессор Мичиганского университета, доктор Бернард Агранов исследует два вида памяти – долгосрочную и краткосрочную. На опытах с золотыми рыбками он обнаружил, что с помощью фармакологических средств можно блокировать долгосрочную память, оставив в неприкосновенности краткосрочную или оперативную.

Опыт состоял в том, чтобы обучить рыбку плавать поверх решетки при световом сигнале, избегая электрического шока. Обычно рыбы запоминали «электрический урок» на несколько месяцев. Когда же им до опыта впрыскивали антибиотик, испытуемые забывали «урок» уже через два дня. Аналогичные результаты получались и тогда, когда инъекцию делали не позднее чем через полчаса после опыта.

А теперь рассмотрим процесс научения организма более сложного.

На Востоке есть такая поговорка: «Сто раз скажи «халва»– во рту слаще не станет». Как будто бы бесспорное утверждение. Но...

Пословицы абстрактны. А их конкретное воплощение зачастую оказывается далеким от начального смысла.

Человек несколько раз по заданной формуле повторяет фразу, смысл которой очень прост: «Мне не больно». Затем ему прокалывают мышцу иглой. И оказывается, что испытуемому действительно не больно.

Удивительно, но факт. Научный факт, апробированный медицинскими авторитетами.

Как же это все-таки происходит? Как организм запоминает настойчиво повторяемый «урок» обезболивания? Ответ на эти вопросы ищет в Карагандинском медицинском институте профессор А. М. Свядощ.

Одновременно с самовнушенной анестезией исследуется, например, способность человека повышать или понижать температуру кожи отдельных частей тела на несколько градусов. Вообразите: температура подмышкой – 36,6°, а кожи кисти 40,2°. И достигается такой результат исключительно настойчивым «научающим организм» повторением словесных формул, запоминанием определенного принципа.

Опыты А. М. Свядоща и его сотрудников свидетельствуют о колоссальных, неведомых возможностях человеческого организма, связанных с запоминанием тех или иных «уроков». И последующим влиянием запомненного на жизненные функции.

Согласитесь, что весьма заманчиво научиться использовать такие резервы в лечебных, медицинских целях. Оказалось, что задача это вполне реальная, разрешимая при помощи специальной аутогенной тренировки. Многие приемы ее заимствованы у индийских йогов, однако лишены той мистической основы, на которую опирается учение о йоге.

При этом методе человек по 2–3 раза в день » течение 3–5 минут повторяет мысленно определенные словесные формулы. Он обучается вызывать у себя состояние релаксации – расслабления мышечного тонуса. Как показало изучение биотоков мозга, релаксация сопровождается развитием состояния, промежуточного между сном и бодрствованием. Во время таких состояний словесное внушение может приобрести особую силу воздействия. Неизмеримо большую, нежели при обычном запоминании слов и понятий.

Благодаря многократности повторения словесных формул в состоянии релаксации как бы прокладывается путь для внушенных представлений от центров памяти к регулирующим центрам организма. В результате появляется возможность влиять запомненным словом на такие биологические процессы, которые обычно не поддаются контролю сознания.

Эмоция страха и сердечно-сосудистые заболевания, вредная привычка к курению и заикание – вот несколько наугад выбранных явлений, на которые можно оказать положительное влияние аутогенной тренировкой. Правда, пока это лишь поисковые исследования. Но они, безусловно, доказывают, что в будущем человеческая память, способность влиять на биологические процессы запоминанием тех или иных формул может стать очень действенным фактором в медицине.

Сейчас под Москвой в Тушино создан Институт комплексного изучения памяти.

Здесь поставлены интереснейшие опыты, которые помогут разгадать тайну памяти. Вот, например, эксперименты над плоскими червями, планариями.

Их можно обучить реагировать на свет. Если же затем «обученного» червя разрезать на две части, то у «задней» половинки планария «мозг» образуется заново. И самое поразительное – это новый «мозг» будет уже «обученным». Более того, если «необученный» червь съест своего «обученного» сородича, у него будет проявляться такой же условный рефлекс, какой был выработан у его жертвы.

Если при пожирании к планариям «канибалам» переходит рибонуклеиновая кислота, хранящая в мозгу жертвы запомненный урок, тогда все объясняется довольно просто: именно это вещество некоторые ученые считают «субстратом памяти». Но оказалось, что фермент рибонуклеаза, разрушающий рибонуклеиновую кислоту, не разрушает память. Правда, в присутствии этого фермента планарии «забывают» все, чему их учили. Однако как только рибонуклеаза перестает действовать, черви сразу же вспоминают «урок».

Значит, рибонуклеиновая кислота, без которой нельзя ничего запомнить наново и ничего нельзя вспомнить, действительно очень важна для памяти. Но является ли она «веществом памяти» или это всего лишь одно из звеньев сложнейшего механизма запоминания – об этом можно пока только строить догадки.

Тут-то мы и подходим к святая святых современной биологии – исследованию химических процессов памяти.

Чтобы познакомиться с этой проблемой поближе, нужно отправиться в Тбилиси, в Институт физиологии АН Грузинской ССР, где работает академик Иван Соломонович Бериташвили.

– Прежде всего строгость эксперимента, – говорит Иван Соломонович, – иначе в нашем деле ничего не получится. Ведь был же анекдотический случай, когда с самым серьезным видом говорилось о том, что краткосрочная память собаки на звук не больше 6–8 минут, как у кошки.

Может показаться странным, что десятку минут в памяти собаки уделяется так много внимания. Но этот вопрос принципиально важный: как долго существует память на единичный раздражитель? Именно на единичный, изолированый сигнал, ибо, как считает И. С. Бериташвили, единичный сигнал заставляет работать механизм краткосрочной памяти. Память эта может быть развита за счет многократных повторений опыта. Но запомненное никогда не передается на другой день. Память же о нескольких раздражителях, например, о стуке миски и запахе пищи, память долгосрочная, может существовать несколько суток и даже месяцев. Причина столь длительного запоминания лежит в изменении структуры молекулы белка – такова точка зрения грузинских физиологов.

Есть проблемы, о которых нельзя буквально слова сказать без того, чтобы не попасть в гущу дискуссий. Память – одна из таких проблем, а проблема преобразования белка – едва ли не самый спорный ее пункт.

Американский профессор Ру, отвечая на вопрос – каких взглядов он придерживается на этот счет, неопределенно признался: «Здесь еще ничего не доказано». Шведский ученый Хиден считает, что процесс запоминания обусловлен изменением структуры молекул нуклеиновых кислот и в конечном итоге – изменением состава белка. Причем каждый запомненный образ, каждая запомненная ситуация создают свои, характерные изменения структуры молекул.

Академик Бериташвили тоже считает, что химические процессы, связанные с запоминанием, изменяют строение белка. Однако любая ситуация, любое запомненное явление вызывают определенное изменение белковой структуры. Роль такого преобразованного белка сводится к облегчению взаимодействия нервных клеток, связанных с запоминанием данного образа. Будь иначе, говорит И. С. Бериташвили, как бы мы могли вспомнить всю ситуацию по одному ее признаку?

Доктор Дж. Унгар, профессор фармакологии Бейлорского медицинского колледжа, основываясь на опытах на мышах, высказал предположение, что со временем станет возможным путем инъекции химических веществ восстанавливать воспоминания о событиях, которые стерлись из памяти. Ученому удавалось путем впрыскивания химического экстракта из мозга мышей, которых с помощью различных способов заставляли бояться темноты, вызывать у «необученных» мышей страх перед темнотой, хотя обычно эти животные ее не боятся. В дальнейшем была изолирована часть кода памяти, относящаяся к боязни темноты, в цепи из 20 аминокислот. Ученый назвал ее «скотофобином». Она была воспроизведена химическим путем и использовалась в опытах на мышах. Однако доктор Унгар подчеркивает, что эффект, оказываемый этим веществом, скоро проходит, и максимальная длительность его у мышей составляет всего двое суток.

Ну, а мы, пока идут споры, попробуем заглянуть в будущее, пофантазировать.

Пройдет несколько лет, и ученые научатся выделять этот «субстрат» памяти, «вещество знания» или что-то близкое по значению, а затем и синтезировать его. Куда поведет нас это открытие?

Чтобы воспринять и переработать в сознании то огромное количество информации, которое лавиной сваливается на современного человека, особенно на человека, занимающегося интеллектуальной деятельностью, ученые прибегли к помощи электронных машин, обладающих не только невероятным быстродействием, но и необъятной памятью. Но что, если мы научимся сколь угодно расширять возможности памяти человека? Тогда, видимо, не только гигантски повысится производительность человеческого мозга, но это будет способствовать развитию научного мышления, особенно у молодых, вступающих в жизнь людей. Конечно, вряд ли можно рассчитывать, что в результате по земле будут ходить толпы Эйнштейнов и Курчатовых. Но то, что это приведет не только к новой научно-технической революции, но и, видимо, к серьезным переменам в психологии человека, можно предполагать с достаточной долей вероятности.

Не будем строить далеко идущих прогнозов. Ясно одно – мы приближаемся к еще одному крупному сдвигу в познании природы человека. И в наших силах воспользоваться им разумно.

Теперь, когда мы бегло коснулись физиологической стороны проблемы памяти, попробуем оценить ее психологический аспект.

«Возможности нашего познания безграничны, как безгранично то, что мы должны познать». Это замечание Эйнштейна кажется парадоксальным. Действительно, ни одно хранилище информации (имеющее конечный объем) не может бесконечно заполняться все новыми и новыми сведениями. Мозг – система, имеющая конечные, причем сравнительно небольшие размеры. И все-таки ученые твердо убеждены в том, что нет человека в мире, который полностью заполнил бы все «хранилища» своей памяти. Заметим тут же: память человека – не грифельная доска, которую можно вытереть и написать новый текст, взамен ненужного. Человек, как считают некоторые исследователи, ничего не забывает. А провалы в памяти объясняются просто трудностями воспроизведения. Здесь уместно сравнение с малопопулярной книгой в большой библиотеке, когда каталог утерян – книга есть, но найти ее трудно.

Так как же тогда безграничный поток информации о безграничном мире не переполняет сознание человека? Дело в том, что на пути между внешними явлениями и памятью стоят наши органы чувств – звуковые, зрительные, вкусовые и другие анализаторы. Они обладают чрезвычайно малой пропускной способностью по сравнению с емкостью памяти. Тут можно провести аналогию, конечно, очень грубую, с цистерной, заполняемой водой через тончайшую капилярную трубу. В этом случае, очевидно, цистерна разрушится от коррозии раньше, нежели удастся ее наполнить.

Попробовать расширить каналы информации? В принципе это возможно. Очевидно, когда-нибудь люди научатся передавать сведения непосредственно клеткам мозга, минуя известные нам органы чувств.

Но имеет ли это смысл?

Безусловно, – говорят одни ученые. Ведь это обогатит человека массой новых сведений.

Вряд ли это будет полезно, – возражают другие. Представьте себе, что мы научились заполнять память человека полностью. Наверное он станет очень эрудированным. Но он станет эрудированным... идиотом: запомнить лицо нового знакомого, адрес дома, простейшие газетные сведения для него окажется невозможным, память заполнена полностью.

Спор этот пока еще имеет несколько абстрактный характер – влиять на память практически не умеют ни те, ни другие. Но хотят научиться.

...Так к чему же мы пришли в своих длительных и трудных путешествиях по проблеме предвидения, по сопредельным ей физиологическим и психологическим областям?

Думается, нам удалось показать, что предвидение существует. Более того, без него невозможно существование живого, не говоря уже о духовной жизни.

Но ведь это же утверждают и суеверия!

Так, да не так. Суеверие лишает человека человеческого, передавая дар предвидения неким высшим силам, делая человека рабом этих сил.

Между тем дело обстоит как раз наоборот. Именно предвидение, присущее любому организму, позволяет человеку жить и творить, мыслить и созидать. Именно предвидение определяет его физиологические и интеллектуальные акты. Ибо человек есть творение природы, а не бога, творение, стоящее на вершине гигантской лестницы эволюции живых организмов.

В заключение хочется вспомнить еще одну мысль И. П. Павлова: «...Организм есть саморегулирующаяся система (точнее, машина), в высшей степени саморегулирующаяся система, которая сама себя поддерживает... сама себя уравновешивает и даже сама себя совершенствует».

Как видим, в этой формуле, под которой и сейчас подпишется любой материалист, нет места для «мистических сил». Старая пословица: «Человек предполагает, а бог располагает», – отжила свое. Человек и предполагает и располагает. Это ему по силам. И потому в заключение опять приведем слова Н. Винера: «Поскольку я настаивал на том, что вопросы творческой активности следует рассматривать в их единстве, под общим названием, не разделяя их на отдельные части, относящиеся к Творцу, человеку и машине, я не думаю, что превысил пределы авторской свободы, назвав эту книгу «Творец и робот: корпорация».

...Совершив длинное путешествие по загадочному миру науки, познакомившись с достижениями кибернетики и биологии, космогонии и психологии – к чему же мы пришли? Академик П. К. Анохин, заканчивая фундаментальную монографию об условном рефлексе, писал, что мы «...находимся на пороге серьезных перемен в наших представлениях как о биологической природе условного рефлекса, так и о его ведущих нейрофизиологических механизмах».

Это в полной мере относится и к предмету нашего разговора. Здесь лишь можно добавить, что мы стоим на пороге серьезных перемен в оценке перспектив взаимовлияния кибернетики и биологии, мира живого и мира машин.

Можно научиться «телеграфно» излагать мысль – это непривычно, но при известной тренировке вполне доступно. Значительно труднее научиться «телеграфно» мыслить. Процесс размышления по сути своей предполагает многосторонний анализ проблемы, сопоставление различных тезисов, формирование заключений.

На все это нужно время. Между тем сейчас наука развивается такими темпами, что на осмысление результатов ее развития времени часто не остается: гигантский поток новой информации буквально смывает незавершенную конструкцию новой концепции.

Остается одно – научиться мыслить телеграфно. Оперативно и четко корректировать концепцию в зависимости от новой информации.

Автор хочет предложить вниманию читателя один такой опыт. К этой попытке он просит отнестись как к мероприятию сугубо экспериментальному, но необходимому: дело в том, что пока писалась книжка, пока она готовилась в набор, наука, о которой идет речь, шагнула вперед. И хотя у автора нет никакой информации, требующей изменения концепции книги, тем не менее новые факты и тенденции сделали необходимым появление этой главы. Автор рассматривает ее как опыт (удачный или неудачный – покажет время) телеграфного стиля осмысления новой информации.

Итак, что же нового?

«Мы живем в мире, границы которого определены возможностями наших органов чувств, и на протяжении столетий мы полагали, что этот мир – единственный», – писал недавно уважаемый толстый литературный журнал, рецензируя книгу И. Литинецкого «На пути к бионике».

Дальше следует вывод: по мере того, как человек будет узнавать что-то, выходящее за рамки непосредственных восприятий его органов чувств, мир будет представляться ему иным. Точнее – будет возникать новый мир.

В одном мгновенье видеть вечность доступно поэтам. Ну, а уловить «шепот волны», которая короче диаметра атома водорода? Воспринимать форму и объем запаха? Разглядеть оттенки невидимого ультрафиолета?

«Я часто думаю, где пролегает скрытая граница понимания между человеком и животным... – писал Рабиндранат Тагор. – Через какой первоначальный рай на утре древних дней пролегла тропинка, по которой их сердца ходили навещать друг друга? Их следы на тропинке еще не стерлись, хотя давно уже забыты родственные связи. Иногда в какой-то музыке без слов пронесется темное воспоминание, и животное глядит тогда человеку в лицо с нежной верой, и человек глядит в лицо животному с растроганной любовью. Как будто сошлись два друга в масках и смутно узнают друг друга под личиной».

Уолт Уитмен: «...Малейший сустав моих пальцев посрамляет всякую машину».

Эти красивые поэтические цитаты обнаружены автором в техническом издании. Таким образом, крепнет и углубляется нерасторжимая связь понятий человек–природа–«вторая природа». Эта связь все в большей степени определяет склад мышления – мир, воспринимаемый нашими органами чувств, не единственный из существующих миров. Определяет она и направление поиска других миров.

«Малейший сустав моих пальцев посрамляет всякую машину...» Автор с сомнением посмотрел на свою руку, на зажатую между пальцами шариковую ручку и перевернул страницу журнала, на которой начиналась статья об управлении движением в масштабе живого организма. Эта проблема – предмет исследования Лаборатории биофизики сложных процессов АН СССР. Там сделан фундаментальный вывод: в реальных условиях организм использует лишь небольшое число доступных ему степеней свободы. Он словно закрепощает различные суставы, ограничивая независимость движения в них.

Тут, очевидно, требуется пояснение. Вспомните, как цирковой жонглер удерживает на лбу вертикальный шест – номер сравнительно несложный. Потом на шест забрасывается вращающаяся тарелка – цирк весь погружен в напряженное ожидание: уронит – не уронит. А ведь число подвижных сочленений здесь ничтожно – всего два. Между тем, позвоночник человека – это десятки шарнирно соединенных и поставленных друг на друга элементов. В теле каждого из зрителей, следящих за жонглером на арене, происходят сложнейшие процессы балансировки, по сравнению с которыми цирковой номер – просто забава. Какой именно тип движения необходим в данный момент? Каким шарнирным соединениям организма нужно «дать свободу» и какие – жестко закрепостить? Как мгновенно, в доли секунды изменить это соотношение? Соответствующие команды определяют высшие отделы нервной системы – головной мозг. Нижний же уровень – спинной мозг, – получив от головного соответствующую задачу, командует работой мышц.

Этими вопросами более тридцати лет назад занимался выдающийся советский физиолог Николай Александрович Бернштейн. Ныне его последователи формулируют суть программы так: спинной мозг подобен граммофону, проигрывающему пластинки, выбранные головным мозгом; если в комплекте не оказывается нужной пластинки (двигательного навыка), центральная нервная система может ее изготовить – выработать.

Был исследован и механизм связи систем, которые условно обозначены словами «граммофон–пластинка». Оказалось, что при ходьбе головной мозг не управляет особенностями движения – походкой, например. Он определяет лишь мощность движения. Все же сложности координации связаны с деятельностью спинного мозга.

Отметим, что выбор главного, ведущего параметра для системы управления – актуальнейшая задача. Организм решает ее поразительно экономично – регулировка мощности определяет, догонит ли хищник добычу или упустит ее, сумеет ли животное резко остановиться или, двигаясь по инерции, наткнется на препятствие. В прогнозировании мощностных характеристик участвуют слух, зрение, обоняние, осязание, а также память о прошлом опыте, способность ориентироваться. Ювелирная регулировка системы по одному параметру здесь оказывается значительно более совершенной, нежели в техническом устройстве.

Тщательное изучение энергетических и управленческих проблем организма дает представление если не об уровне научных знаний сегодня (хотя оно с этим уровнем и связано), то по крайней мере – о характере постановки проблемы «ЭВМ – живой организм». Одна из газет недавно вышла с таким заголовком: «О роботах всерьез». Следовательно, всерьез, на уровне технических решений, сегодня можно говорить об устройствах, которые грезились человечеству не одно столетие, об устройствах, в которых синтезируются возможности исполнительных механизмов и «машинного мозга». В Академии наук СССР создана специальная комиссия по теории и принципам устройства роботов и манипуляторов, которая координирует работы в этой области. Возглавляет комиссию академик И. И. Артоболевский.

Сколь эта проблема актуальна сегодня, становится очевидным, если познакомиться с работами Ленинградского института авиационного приборостроения – одного из многих коллективов, занятых проблемой роботов. Ректор института А. А. Капустин считает, что нынешний период роботостроения можно назвать периодом синтеза умных машин из готовых (или почти готовых) частей.

А профессор М. Б. Игнатьев подчеркивает: «Сейчас мы переживаем переломный период производства – наступает этап роботизации предприятий. Надо добиваться, чтобы уже через десять – пятнадцать лет трудились тысячи роботов».

Эта задача будущего ставит тысячи проблем сегодня. Как программировать движение робота? Нужно создать «грамоту движения». Кое-что в этом направлении уже сделано. Английский хореограф Р. Лабан разработал специальный язык стенографического типа, который позволяет записывать статическое положение человека, динамику его движений и даже мимику.

Мурманский врач А. П. Валышев разработал мотографию – систему точной записи движений человека во время работы.

Специалисты считают, что если создать устройства для перевода таких языков на язык ЭВМ, можно будет ввести в «мозг» робота программу любых действий, аналогичных действиям человека.

Робот возник в фантастике в недавнем прошлом. Позже, уже в наши дни публицисты доказывали реальность его существования и даже обыденность – мол, конструкция, состоящая из решающего устройства и системы манипуляторов. И все-таки робот остался сказкой, такой же сказкой, как ковер-самолет, который вроде бы просто-напросто самолет. Самолет – да. Но сказочный самолет.

Сейчас с роботами происходит нечто поразительное. Вместо того, чтобы из легенды шагнуть в обычную повседневную жизнь, заняться обычным повседневным делом, они вдруг повернулись и пошли обратно в глубь сказки. Да еще повели за собой своих создателей – серьезных инженеров.

Впрочем, многие из инженеров считают, что путь к реальности через сказочные глубины – самый короткий и эффективный. Еще в 1928 году, как сообщил недавно журнал «Наука и жизнь», профессор Ленинградского университета В. Л. Пропп написал книгу «Морфология сказки». Он изучил огромное количество сказок и обнаружил, что существует 31 типичный элемент поведения персонажей. Сколько бы ни скакал Иван-Царевич на Сером Волке, сколько бы колдун ни тащил богатыря через леса, через моря – именно 31 типовой элемент, при соответствующих перестановках и группировках создают сказочную ситуацию.

Конкретность сказки заинтересовала роботостроителей. Раз дело обстоит так, значит можно упростить многогранную задачу построения характера и поведения роботов завтрашнего дня. Вот уж воистину: «Сказка ложь, да в ней намек! Добрым молодцам урок».

Член-корреспондент Академии наук СССР Е. Попов отметил, что конструирование роботов будет «идти по пути их очувствления и придания им искусственного интеллекта».

Сопоставим этот тезис с анализом сказок и с вполне реальными возможностями мира животных. Перистые усики бабочки позволяют ей различать запах даже в том случае, когда счет количеств пахучего вещества идет на отдельные молекулы.

Усик мотылька (того самого, о котором мы писали в одной из предыдущих глав) воспринимает тепловые лучи инфракрасной части электромагнитного спектра. А глаз пчелы способен улавливать электромагнитные волны. Оса может различить движущееся тело при времени экспозиции в пять раз меньшем, нежели необходимо человеку.

Сетчатка глаза орла имеет три желтых пятна (у человека всего одно). А это места наиболее ясного видения.

Но даже дальнозоркий орел не может сравниваться с гремучей змеей, способной видеть в инфракрасном свете. Глаз лягушки обнаружил поразительную способность реагировать только на движение насекомых. Насыпьте в клетку любое количество мертвых насекомых – лягушка к ним не притронется: может и от голоду умереть.

Вернемся еще раз к описанному раньше поединку летучей мыши и мотылька. Оказывается, мышь-охотник обладает способностью «отстраиваться» от любой какофонии сигналов, не представляющих интереса с точки зрения ее охотничьих целей...

Можно было бы и дальше перечислять возможности органов чувств различных представителей животного мира – с каждым днем здесь открываются явления все более поразительные. Но остановимся еще лишь на одном факте, имеющем принципиальное значение – на надежности живых систем.

Профессор Московского государственного университета Н. Наумов считает, что способность биологических систем приспосабливаться к меняющейся ситуации часто обусловлена не высокой надежностью их элементов, а иными причинами: существованием целого ряда параллельных систем, их свойством взаимодействовать, заменять друг друга. «Такая организация, – отмечает Н. Наумов, – обычно имеет иерархическое устройство: клетки объединяются в ткани, ткани в органы, а их системы составляют организм. Подобное объединение элементов обеспечивает многоступенчатую регуляцию, способность организма сочетать высокую устойчивость и самоорганизацию».

Итак, подведем итог. Мы стоим на пороге «роботизации» жизни. Уже раскрыты многие секреты живых организмов, позволяющие создать конструкцию, которая в целом ряде качеств окажется совершеннее человека, а жить будет по схеме сказочных героев.

Добавим к этому колоссальный прогресс собственно электронно-вычислительной техники: оптическая электроника, например, позволит делать ЭВМ карманного размера и телевизионные устройства – плоские, как картина; создание единой системы ЭВМ в рамках ряда стран даст возможность значительно усовершенствовать их проектирование и изготовление. Вспомним об использовании принципов живой природы при химическом получении ряда сложнейших соединений из многих элементов.

Итог получится воистину фантастический: «вторая природа» в недалеком будущем может стать необыкновенно сложным объектом изучения. И чтобы не отстать от прогресса своих механических детищ, человек вынужден будет в кратчайшие сроки внести коррективы в самые различные аспекты жизни: от системы образования до юриспруденции.

Автор понимает, что тезисы, изложенные им в настоящей главе, факты и логические построения требуют серьезной системы аргументов. Однако, рассматривая эту главу лишь как опыт «телеграфного мышления», автор надеется, что читатель сам разовьет (или опровергнет) тезисы автора, чем окажет ему бесценную услугу. Автор же со своей стороны, заканчивая главу, хочет сообщить читателю еще один непосредственно относящийся к делу факт. Более ста лет назад французский ученый Андре-Мари Ампер, приводя в единую систему все научные дисциплины, в специальной рубрике поместил гипотетическую науку, которая должна изучать способы управления обществом. Ныне наука об управлении – кибернетика – стала реальностью. Едва появившись на свет, эта предугаданная Ампером наука принялась, по выражению академика А. И. Берга, «достраивать» знакомую научную картину мира. Ныне мы присутствуем при полном развороте этого процесса «достройки». Так, от предугадания, предвидения необходимости научной дисциплины прослеживается путь к ее становлению. Так человек творит мир.