ЭВМ и живой организм - Александр Драбкин

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.

...Гори, гори, моя звезда

Эта фраза требует продолжения в определенном стихотворном размере:

Звезда любви приветная...

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.