Глава III УСТОЙЧИВОСТЬ И НАУЧЕНИЕ – ДВЕ ФОРМЫ КОММУНИКАТИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ

Некоторые типы машин и некоторые живые организмы, в частности высшие виды живых организмов, способны, как мы видели, изменять формы своего поведения на основе прошлого опыта, имея в виду достижение специфических антиэнтропических целей. В этих высших формах коммуникативных организмов рассматриваемая в качестве прошлого опыта индивидуума внешняя среда может видоизменить форму их поведения, превратив ее в такую форму поведения, которая в том или другом смысле будет более эффективно воздействовать на будущую внешнюю среду. Иначе говоря, организм не тождествен уподобленной часовому механизму монаде Лейбница с предустановленной гармонией ее со Вселенной, но в действительности стремится к новому равновесию со Вселенной и с событиями, которые в ней произойдут. Его настоящее – не такое, как прошлое, а будущее – не такое, как настоящее. В живом организме, как и в самой Вселенной, точное повторение абсолютно невозможно.

В той мере, в какой речь идет об аналогиях между живыми организмами и машинами, работы д-ра У. Росса Эшби, вероятно, представляют собой величайший современный вклад в этот вопрос. Научение, подобно более примитивным формам обратной связи, представляет собой процесс, по-разному воспринимающий будущее и прошедшее. Вся концепция о якобы целеустремленном организме, является ли он механическим, биологическим или социальным, подобна концепции стрелы, летящей в определенном направлении в потоке времени, а не концепции обращенного в обе стороны линейного отрезка, который можно рассматривать как идущий в любом направлении. Обученное существо – это не мифическое многоглавое чудовище древних, не заботящееся о том, куда оно движется. Обученное существо движется вперед от известного прошлого [с.59] в неизвестное будущее, и это будущее не равнозначно прошлому.

Приведем еще один пример обратной связи, который поможет разъяснить се функцию в связи с научением. Во время работы огромные залы управления шлюзов Панамского канала представляют собой пункты двусторонней связи. Отсюда посылаются сигналы управления движением буксиров, открыванием и закрыванием затворов шлюза, открыванием и закрыванием ворот, но, кроме того, зал управления полон регистрирующих устройств, указывающих не только то, чтоб буксиры, затворы шлюзов, ворота получили свои приказы, но и то, что они действительно эффективно выполнили их. В противном случае шлюзовой диспетчер мог бы очень легко предположить, что буксиры остановились, и поспешить пустить через ворота линкор со слишком большим тоннажем или вызвать любую подобную катастрофу.

Этот принцип управления применим не только к шлюзам Панамского капала, но и к государствам, армиям и отдельным людям. Когда во время Американской революции уже отданные приказы о выступлении британской армии из Канады для соединения у Саратоги с другой британской армией, выступившей из Нью-Йорка, вследствие небрежности не дошли из Англии, то войска английского генерала Бургойна потерпели катастрофическое поражение, которого можно было бы избежать при хорошо продуманном плане двусторонней связи. Следовательно, административные должностные лица – будь то и правительстве, в университете или в акционерном обществе – должны принимать участие в двустороннем потоке связи, а не просто отдавать приказы, исходящие сверху. Иначе может оказаться, что высшие должностные лица основывают свою политику на совершенно неправильном представлении о фактах, которыми располагают их подчиненные. Далее, нет более тяжкой задачи для лектора, чем читать перед невнимательной аудиторией. Цель аплодисментов в театре, в сущности, состоит в том, чтобы напомнить исполнителю о наличии двусторонней связи.

Этот вопрос об обратной связи в обществе представляет очень большой социологический и этнографический интерес. Формы связи в человеческих обществах весьма многообразны. Существуют такие общества, как у эскимосов, где как будто нет института вождей, а субординация членов [с.60] общества весьма незначительна. Здесь основой общественного коллектива является просто общее желание остаться в живых в чрезвычайно неблагоприятных климатических условиях и в условиях, когда испытываются огромные трудности и в добывании пищи. Существуют общества социально расслоенные, подобные тем, какие встречаются в Индии, где средства связи между двумя индивидуумами строго ограничены и определяются их происхождением и положением в обществе. Существуют общества, управляемые деспотами, где любое отношение между двумя подданными ставится в зависимость от отношения между подданным и его владыкой. Существуют иерархические феодальные общества сеньоров и вассалов с весьма специфической техникой общественной связи, которую эти общества создают.

Большинство американцев предпочитает жить в сравнительно свободном обществе, где барьеры для связи между индивидуумами и классами не слишком велики. Я бы не сказал, что этот идеал связи осуществлен в Соединенных Штатах. До тех пор пока расовое превосходство белых не перестанет быть символом веры большей части населения нашей страны, этот идеал останется для нас недостижимым. Все же даже такая видоизмененная аморфная демократия представляется слишком анархичной многим из тех, для кого эффективность является первоочередным идеалом. Эти почитатели эффективности хотели бы, чтобы каждый человек двигался по определенной для него с детства социальной орбите и выполнял функцию, к которой он так же привязан, как раб привязан к колодке. Для американской общественной действительности позорно иметь такие стремления и такое отрицание возможностей неизвестного будущего. Поэтому многие из тех, кто наиболее привержен к этому упорядоченному состоянию закрепленных навечно функций, если бы их заставили заявить об этом публично, были бы приведены в смущение. Они своими действиями могут только обнаруживать свои очевидные симпатии. Все же эти действия выступают достаточно определенно. Бизнесмен, отгораживающийся барьером подхалимов от своих служащих, или глава крупной лаборатории, навязывающий каждому своему подчиненному определенную задачу и не желающий предоставить ему привилегию самостоятельного мышления, чтобы тот мог пойти дальше своей непосредственной задачи и понять ее место в [с.61] разработке всей проблемы, – эти люди своими поступками показывают, что демократия, которой они отдают дань уважения, не является действительно тем строем, при котором они предпочитали бы жить. Регламентирование предписанных функций, к которому они тяготеют, заставляет вспомнить автоматы Лейбница и не допускает необратимого проникновения в вероятностное будущее – проникновение, которое является действительным условием человеческой жизни.

В обществах муравьев каждый работник выполняет свою, свойственную ему функцию. Здесь может существовать отдельная каста солдат. Некоторые высокоспециализированные индивидуумы выполняют функции короля и королевы. Если бы человек принял это общество за образец, то он жил бы в фашистском государстве, где каждый индивидуум с рождения фатально предназначен для определенного рода занятий, где лидеры – всегда лидеры, солдаты – всегда солдаты, крестьянин – не более чем крестьянин, рабочий остается рабочим.

Я утверждаю, что это стремление фашистов к построенному по образцу муравьиного общества человеческому государству вытекает из глубоко неправильного представления о природе муравья и природе человека. Мне хотелось бы отметить, что само физическое развитие насекомого обусловливает то, что оно является, по существу, тупым индивидуумом, неспособным к научению и модифицированию в значительных размерах. Мне также хотелось бы показать, как эти физиологические условия превращают его в предмет дешевого массового производства, имеющий не больше индивидуальной ценности, чем бумажная тарелочка, которую выбрасывают после одноразового использования. С другой стороны, я хотел бы показать, что человеческая личность, способная к приобретению обширных знаний и обучению, на что может потребоваться почти половина ее жизни, в противоположность муравью обладаем физическими данными для этого. Разнообразие и возможность внутренне присущи сенсорному аппарату человека и на деле являются ключом к пониманию наиболее благо родных битв человека, потому что разнообразие и возможность свойственны самой структуре человеческого организма.

Несмотря на то, что можно лишить себя того огромного преимущества, которое мы имеем над муравьями, и построить из человеческого материала фашистское [с.62] муравьиноподобное государство, я совершенно убежден, что это будет означать деградацию самой природы человека, а с экономической точки зрения – растрату огромных человеческих ценностей, которыми владеют люди.

Боюсь, что я убежден, что общество людей является гораздо более полезной вещью, чем общество муравьев, и что если человека ограничить и приговорить к выполнению постоянно одних и тех же функции, то он не будет даже хорошим муравьем, не говоря уже о том, чтобы быть хорошим человеком. Желающие организовать нас для выполнения каждым индивидуумом постоянных функций обрекают человеческую расу продвигаться вперед меньше, чем в половину ее сил. Они отбрасывают почти все человеческие возможности и, ограничивая способы, которыми мы можем приспособить себя к будущим обстоятельствам, сокращают наши шансы на благоразумно длительное существование на Земле.

Теперь давайте обратимся к рассмотрению ограничений в строении муравья, превративших общество муравьев в то весьма специфическое явление, каково оно есть. Происхождение этих ограничений глубоко коренится в анатомии и физиологии отдельного насекомого. Как насекомое, так и человек представляют собой виды наземных существ, дышащих воздухом, и являются конечным результатом длительного развития от беспечной жизни водных существ к гораздо более суровым условиям жизни наземных существ. Этот переход от жизни в воде к жизни на суше, где бы он ни произошел, повлек за собой коренные улучшения в процессах дыхания и кровообращения, в механических свойствах организма и в органах чувств.

Механическое укрепление тела наземных животных происходило в нескольких независимых друг от друга направлениях. У большинства моллюсков, а также у некоторых других групп живых существ, хотя и не родственных моллюскам, но принявших в основном моллюскообразную форму, часть внешних покровов выделяет неживую массу содержащей известь ткани – раковину. Эта ткань увеличивается путем наращивания, начиная с первых ступеней жизни животного и кончая ее последней ступенью. Спиральные и геликоидальные формы таких групп объясняются только этим процессом наращения.

Если раковина должна служить достаточной защитой животного, которое вырастает до значительных размеров [с.63] в свои последующие ступени жизни, то она должна быть очень ощутимой ношей, подходящей только для медленно передвигающихся и ведущих неактивную жизнь улитки наземных животных. У других имеющих раковину животных раковина легче и менее обременительна, но в то же время представляет собой гораздо менее надежную защиту. Раковинная структура с ее тяжелой механической ношей нашла очень небольшое распространение среди наземных животных.

Сам человек представляет другое направление развития – направление, которое наблюдается у всех позвоночных и у таких высокоразвитых беспозвоночных, как мечехвост и осьминог. У всех этих животных некоторые внутренние элементы соединительных тканей отвердевают, принимая уже не фиброзную форму, а скорее форму очень твердого желе. Эти части тела называются хрящом, и они служат для прикрепления мощных мышц, необходимых животному для активной жизни. У высших позвоночных этот первичный хрящевой скелет служит в качестве временных лесов для скелета из гораздо более прочного материала, а именно из кости, которая еще более удобна для прикрепления мощных мышц. Эти костные или хрящевые скелеты содержат большое количество ткани, которая не является в строгом смысле слова живой, однако всю эту массу межклеточной ткани пронизывают живая структура клеток, клеточные мембраны и питающие их кровеносные сосуды.

У позвоночных возникли не только внутренние скелеты, но также и другие особенности, соответствующие их активной жизни. Их система дыхания, будет ли она в виде жабр или легких, прекрасно приспособлена для активного обмена кислородом между внешней средой и кровью, а последняя является гораздо более эффективно функционирующей, чем кровь обычного беспозвоночного, так как она содержит свой собственный переносящий кислород дыхательный пигмент, сконцентрированный в элементах крови. При помощи сердца, обладающего сравнительно большой мощностью, эта кровь прогоняется через замкнутую систему сосудов, а не через незамкнутую систему, имеющую синусы.

Строение насекомых и ракообразных, а фактически всех членистоногих являет собой пример совершенно другого типа развития. Наружный покров тела членистоногих представляет собой оболочку из хитина, выделяемого клетками эпидермы. Хитин – это плотное вещество, довольно[с.64] близкое по своим свойствам целлюлозе. На сочленениях хитиновый покров тонок и сравнительно гибок, но на остальных частях тела животного он становится тем твердым внешним скелетом, который мы видим на омаре и таракане. Внутренний скелет, как, например, скелет человека, может расти вместе со всем организмом. Внешний скелет не может расти (если только он не растет путем наращивания, как это происходит с раковиной улитки). Внешний скелет представляет собой мертвую ткань и не обладает внутренней способностью роста. Он служит для прочной защиты тела и прикрепления мускулов, но он похож на узкий камзол.

У членистоногих внутренний рост может перейти во внешний рост только путем сбрасывания старого узкого камзола и путем развития под ним нового, который хотя первоначально мягок и гибок и способен принять несколько новую и большую форму, но очень скоро приобретает жесткость своего предшественника. Иначе говоря, ступени роста отмечаются определенными циклами линьки, сравнительно частыми у ракообразных и гораздо более редкими у насекомых. На стадии личинки возможно несколько таких ступеней. Стадия куколки – это переходная линька, во время которой изнутри подготавливаются к выполнению своих функций крылья, которые не функционировали в личинке. Этот процесс заканчивается, когда из предпоследней стадии куколки и завершающей ее линьки рождается вполне взрослое существо. Взрослое насекомое никогда больше не линяет. Оно вступает в стадию своей половой зрелости, и, хотя в большинстве случаев насекомое способно принимать пищу, существуют насекомые, у которых остаются неразвитыми рот и пищеварительный аппарат, и, таким образом, имаго, как называют такое насекомое, может лишь спариваться, откладывать яйца и умирать.

В этом процессе сбрасывания старой и образования новой оболочки принимает участие нервная система. Хотя имеются некоторые факты, свидетельствующие, что какая-то память сохраняется при переходе от личинки к имаго, эта память не может быть очень экстенсивной.Физиологическими условиями памяти и, следовательно, научения, по-видимому, является некоторое постоянство организации, которое позволяет удерживать производимые внешними чувственными впечатлениями изменения в качестве более или менее постоянных изменений структуры или функции. Метаморфоза представляет собой слишком радикальное [с.65] изменение, чтобы могли сохраниться многие из продолжительных записей этих изменений. Действительно, трудно представить себе сколько-нибудь точную память, способную пережить этот процесс радикальных внутренних преобразований.

Насекомое есть другое ограничение, зависящее от его схемы дыхания и кровообращения. Сердце насекомого имеет очень плохую и слабую трубчатую структуру: оно соединяется не с ясно очерченными кровеносными сосудами, а с неопределенными полостями или синусами, передающими кровь тканям. Кровь насекомого лишена эритроцитов и содержит кровяные пигменты в растворе. Этот способ передачи кислорода является определенно более низким по сравнению с передачей кислорода при помощи эритроцитов.

Кроме того, у насекомого способ питания тканей кислородом представляет собой не больше, как локальное использование крови. Тело насекомого содержит систему ветвящихся трубок (трахеи), несущих воздух непосредственно извне к тканям для обогащения их кислородом. Эти трахеи предохраняются от разрушения спиральными волокнами хитина и, таким образом, пассивно открыты, однако нигде нет свидетельств активной и эффективной системы нагнетания воздуха. Дыхание осуществляется только путем диффузии.

Следует отметить, что те же самые трахеи посредством диффузии вводят внутрь организма свежий воздух и выводят наружу использованный, насыщенный углекислым газом воздух. В диффузионном механизме время диффузии зависит не от длины трубки, а от квадрата се длины. Таким образом, эффективность этой системы ” общем имеет тенденцию быстро падать с увеличением размеров насекомого и падает ниже точки выживания у организмов, имеющих значительные размеры. Таким образом, насекомое по своей структуре не только неспособно на первоклассную память, но из-за своей структуры оно не может достичь эффективных размеров.

Чтобы понять значение этого ограничения в размерах, сравним два здания: коттедж и небоскреб. Вентиляция коттеджа вполне обеспечивается циркуляцией воздуха через оконные рамы, не говоря уж о тяге в трубе. Здесь не нужна никакая специальная вентиляционная система. С другой стороны, в небоскребе, где комнаты находятся внутри комнат, остановка системы принудительной вентиляции [с.66] через несколько минут вызовет невыносимое загрязнение воздуха в рабочих помещениях. Диффузия и даже конвекция уже недостаточны, чтобы провентилировать такое помещение.

Абсолютные максимальные размеры насекомых меньше размеров, которых могут достичь позвоночные. С другой стороны, первичных элементов, из которых состоит насекомое, у него не всегда меньше, чем у человека или даже у кита. Его нервная система имеет также небольшие размеры, и все же она состоит из нейронов, не намного меньше, чем нейроны человеческого мозга, хотя их в нервной системе насекомого гораздо меньше и их структура гораздо менее сложна, чем у человека. Что касается интеллекта, то следует ожидать, что здесь имеют значение не только относительные размеры нервной системы, но и в большой степени ее абсолютные размеры. В редуцированной структуре насекомого просто нет места для нервной системы большой сложности, а также для емкой памяти.

Ввиду невозможности емкой памяти, а также ввиду того, что ранняя стадия жизни насекомого, например муравья, проходит в форме, изолированной от фазы зрелости промежуточной катастрофой метаморфоза, для муравья нет возможности познать многое. Если к этому добавить, что его поведение на стадии зрелости должно быть с самого начала, по существу, совершенным, то станет ясно, что получаемые нервной системой насекомого предписания должны быть во многом результатом его формирования, а не какого-либо его личного опыта. Таким образом, насекомое весьма похоже на те типы счетных машин, у которых предписания заранее изложены на “лентах” и которые почти не имеют никакого механизма обратной связи, помогающего им действовать в неопределенном будущем. Поведение муравья является гораздо больше делом инстинкта, чем разума. Узкий камзол физического развития насекомого прямо обусловливает узкий камзол духовной деятельности, регулирующей модели его поведения.

Здесь читатель мог бы спросить: “Хорошо, уже известно, что муравей как индивидуум не очень-то разумен, так к чему же все эти объяснения, почему он не может быть разумен?” На это ответим, что кибернетика полагает, что строение машины или организма является показателем их способности выполнить задачу. Тот факт, что механическая ригидность насекомого ограничивает его интеллект, в то время как механическая гибкость человеческого [с.67] существа обеспечивает его почти безграничное интеллектуальное развитие, хорошо согласуется с точкой зрения автора данной книги. Теоретически если бы мы могли создать машину, механическая структура которой воспроизводила бы человеческую физиологию, то мы могли бы иметь машину, “интеллектуальные способности” которой воспроизводили бы умственные способности людей.

В вопросе ригидности поведения величайшим контрастом поведению муравья является не просто поведение млекопитающего вообще, но в особенности человека. Часто отмечалось, что человек представляет собой неотеническую форму, то есть, если мы сравним человека с его ближайшими родственниками – с человекообразными обезьянами, мы найдем, что взрослый человек своими волосами, головой, фигурой, пропорциями тела, структурой кости, мускулами и тому подобным более похож на новорожденную, чем на взрослую обезьяну. Среди животных человек является как бы Питером Пэном, который никогда не становится взрослым.

Эта незрелость анатомической структуры объясняется длительным периодом детства человека. Физиологически человек не достигает половой зрелости до тех пор, пока он не прожил пятую часть своего обычного срока жизни. Сравним это с соотношением периодов жизни мыши, которая живет три года, а начинает размножаться к концу третьего месяца. Это – отношение двенадцати к одному. Соотношение периодов жизни мыши является намного более типичным для огромного большинства млекопитающих, чем соотношение периодов жизни человека.

Половая зрелость у большинства млекопитающих означает либо конец периода родительской опеки над ними, либо последняя наступает значительно позже этого периода. В нашем обществе человек считается незрелым до двадцати одного года, а современный период образования для приобретения более сложных профессий продолжается примерно до тридцати лет, фактически – после периода наибольшего физического расцвета. Человек, таким образом, проводит примерно сорок процентов своей нормальной жизни в качестве ученика, опять-таки по причинам, связанным с его физической структурой. Человеческому обществу присуще столь же совершенно естественно основываться на научении, как обществу муравьев – на врожденном образце. [с.68]

Подобно всем другим организмам, человек живет в вероятностной Вселенной, однако превосходство человека над остальной природой состоит в том, что он физиологически и, следовательно, интеллектуально лучше вооружен для приспособления к радикальным изменениям окружающей его среды. Человеческий род силен лишь постольку, поскольку он использует преимущества врожденных приспособительных, познавательных способностей, обусловливаемых его физиологической структурой.

Мы уже указывали, что для эффективного поведения необходимо получать информацию посредством какого-нибудь процесса обратной связи, сообщающего о достижении цели. В простейших обратных связях в грубой форме фиксируются успех или неудача в выполнении задачи, как, например, действительно ли нам удалось схватить предмет, который мы старались поднять, или находится ли авангард армии в назначенном месте в назначенное время. Однако существует много других форм обратной связи, имеющих более сложную природу.

Нам часто бывает необходимо знать, оказалась ли успешной вся линия поведения, так сказать его стратегия. Животное, которое мы учим выбираться из лабиринта, для того чтобы найти пищу или избежать ударов от электрических разрядов, должно обладать способностью регистрировать, был ли успешен в целом общий план прохождения через лабиринт, и изменять этот план, чтобы умело проходить через лабиринт. Эта форма познания почти несомненно является обратной связью, однако она представляет собой обратную связь на высшем уровне – обратную связь линий поведения, а непростых действий. Она отличается от более элементарных обратных связей своим “логическим типом”, как сказал бы Рассел.

Этот образец поведения можно обнаружить также и в машинах. Недавнее нововведение в технике телефонной связи позволяет провести интересную аналогию между механизмами и способностью человека приспосабливаться к окружающим его условиям. На всех телефонных линиях автоматическое переключение почти уже закрепило свою победу над ручным переключением, и может показаться, что существующие формы автоматического переключения представляют собой почти совершенный процесс. Тем не менее если немного подумать, то окажется, что современный процесс вызова абонента является очень расточительным [с.69] для оборудования. Число людей, с которыми я фактически хочу разговаривать по телефону, ограниченно и в значительной степени сегодня представляет собой ту же самую ограниченную группу, телефонная связь с которыми имелась и вчера, – и так день за днем, неделя за неделей. Я пользуюсь телефонным оборудованием, находящимся в моем распоряжении, в основном для установления связи с членами этой группы. Теперь в соответствии с современной техникой переключения вообще процесс вызова абонентов, которым я звоню четыре или пять раз в день, никак не отличается от процесса вызова тех абонентов, с которыми мы, возможно, никогда не будем иметь разговора. С точки зрения равномерности нагрузки телефонной сети мы используем оборудование слишком мало в случае частых вызовов и слишком много в случае редких вызовов. Эта ситуация напоминает мне стихотворение Оливера Уэндела Холмса об “одноконном фаэтоне”. Как вы помните, после столетней службы этого древнего экипажа обнаружилось, что он был столь тщательно сконструирован, что ни колеса, ни верх экипажа, ни оглобли, ни сиденье не содержали какой-либо части, в которой проявился бы неэкономичный излишек степени износа по сравнению с, любой другой частью. Фактически “одноконный фаэтон” представляет вершину техники, а не просто юмористическую фантазию. Если бы обода колес просуществовали чуть дольше, чем спицы, или крылья – чуть дольше, чем оглобли, то эти неизносившиеся части означали бы неиспользование известных экономических ценностей. Эти ценности можно было бы либо отбросить, не причиняя ущерба продолжительности срока службы коляски в целом, или их можно было бы в равной степени перераспределить по всей коляске, чтобы продлить срок ее службы. В самом деле, любое сооружение иной природы, чем “одноконный фаэтон”, сконструировано расточительно.

Это означает, что с точки зрения наибольшей экономии в обслуживании абонентов нежелательно, чтобы процесс моего соединения с абонентом А, которому я звоню трижды в день, и абонентом В, который для меня представляет только запись в телефонном справочнике, было бы фактом одинакового порядка. Если бы мне были предоставлены несколько более прямые средства соединения с абонентом А, тогда удвоение времени, теряемого в ожидании вызова абонента Б, было бы вполне компенсировано. [с.70] Если, следовательно, было бы возможно без чрезмерных затрат изобрести аппарат, который будет регистрировать мои прошлые вызовы и распределять степень обслуживания в зависимости от частоты предыдущего использования мною телефонных линий, то я получил бы лучшее обслуживание, или менее дорогостоящее, или то и другое.

“Philipslamp company” в Голландии удалось сделать это. Качество се обслуживания было улучшено посредством обратной связи так называемого “высшего логического типа” Рассела. Эта система допускает большее многообразие, большую применимость и работает более эффективно, чем обычное оборудование с энтропической тенденцией более вероятного преодолевать менее вероятное.

Повторяю, обратная связь есть метод управления системой путем включения в нее результатов предшествующего выполнения ею своих задач. Если эти результаты используются просто как цифровые данные для расчета системы и ее регулирования, то мы имеем простую обратную связь, осуществляемую инженером-диспетчером. Однако если информация, поступающая как результат выполнения или невыполнения машиной своих задач, способна изменять общий метод и форму выполнения задач, то мы получаем процесс, который вполне можно назвать процессом научения.

Другой пример процесса научения связан с проблемой конструирования машин, определяющих упреждение цели. В начале второй мировой войны сравнительная неэффективность огня зенитной артиллерии сделала необходимым изобретение приборов, которые следили бы за положением самолета, определяли расстояние до него, вычисляли продолжительность времени, в течение которого артиллерийский снаряд достигнет его, и указывали место, где он будет находиться к концу этого времени. Если бы самолет обладал способностью предпринимать совершенно произвольные действия уклонения, то никакая степень искусства не позволила бы нам воспроизвести пока еще не известное движение самолета в течение отрезка времени между произведением выстрела и приблизительным достижением своей цели артиллерийским снарядом. Однако от многих обстоятельств зависит, что летчик либо не предпринимает, либо не может предпринимать произвольных действий уклонения. Летчик ограничен тем, что если он быстро повернет самолет, то вследствие действия центробежной силы он [с.71] потеряет сознание, а также и тем, что механизм управления самолетом и пройденный летчиком курс обучения практически навязывают ему некоторые постоянные навыки управления самолетом, которые проявятся также и в его действиях уклонения. Эти закономерности не являются абсолютными, а представляют собой скорее статистические предпочтения, проявляющиеся большее количество раз. Они могут быть различными у различных летчиков и, конечно, они будут различными у разных самолетов. Вспомним, что в преследовании такой быстро движущейся цели, как самолет, у вычислителя нет времени прибегнуть к помощи своих приборов и определить, где будет находиться самолет. Вся система расчета должна быть вмонтирована в самое управляющую орудием систему. В эту систему расчета должны быть включены данные, зависящие от наших прошлых статистических экспериментов с самолетами данного типа в разнообразных летных условиях. На современной ступени корректирования огня зенитной артиллерии применяется аппарат, который использует либо постоянные данные этого рода, либо наборы ограниченного количества таких постоянных данных. Правильно выбранный набор этих данных можно подключить посредством сознательного действия наводчика орудия.

Однако проблему управления огнем зенитной артиллерии можно также разрешить путем автоматизации. Сама задача определения летной статистики самолета на основе действительного наблюдения его полета, а затем преобразования этих данных в правила управления орудием представляет собой как конкретную, так и математическую задачу. По сравнению с действительным преследованием самолета в соответствии с данными правилами этот процесс является сравнительно медленным действием и предполагает серьезную предварительную работу, проделанную наблюдением предшествовавшего полета самолета. Тем не менее возможно механизировать его продолжительное действие. Мы, следовательно, можем сконструировать зенитное орудие, которое само накапливает статистические данные о движении летящей цели, затем перерабатывает эти сведения, передавая их в систему управления, и, наконец, применяет эту систему управления как быстродействующий способ регулирования своего положения по отношению к зафиксированному местоположению и движению самолета.[с.72]

Насколько мне известно, такого орудия еще нет, однако эта проблема попадает в рамки исследования, которое мы ведем с целью использования этой проблемы для других задач теории упреждений. Корректировка общего плана наводки и огня орудия в соответствии с особой системой осуществляемых летящей целью движений, по существу, является актом научения. Это является изменением в программной катушке вычислительного механизма орудия – изменением не столько цифровых данных, сколько процесса их истолкования. Этот процесс представляет собой фактически очень общий вид обратной связи, воздействующей на весь метод поведения прибора.

Только что рассмотренный здесь усовершенствованный процесс научения пока еще ограничен механическими условиями системы, в которой он совершается, и, очевидно, не соответствует нормальному процессу научения у человека. Однако, исходя из процесса научения у человека, можно вывести совершенно разные методы, какими можно механизировать процесс научения сложного вида. Эти указания даются соответственно локковской теории ассоциации и павловской теории условного рефлекса. Однако, прежде чем рассматривать их, мне хотелось бы сделать некоторые общие замечания, заранее ответив на определенную критику того тезиса, который я выдвину ниже.

Разрешите мне изложить основу, на которой возможно развить теорию научения. Несравнимо большая часть работы неврофизиолога посвящалась исследованию передачи импульсов нервными волокнами, или нейронами, и этот процесс изображается как явление “все или ничего”. То есть если сила возбуждения достигает той точки или порога, с которого она вообще будет распространяться по нервному волокну и не угасает на относительно коротком расстоянии, то оказываемое этим возбуждением воздействие на сравнительно отдаленную точку на нервном волокне, по существу, будет независимым от его первоначальной силы.

Эти нервные импульсы распространяются от нейрона к нейрону через точки контакта между ними, называемые синапсами, где один входящий нейрон может соединяться со многими выходящими нейронами, а один выходящий нейрон – со многими входящими нейронами. В этих синапсах посылаемый одним входящим нервным волокном импульс часто является недостаточным для получения эффективного выходящего импульса. Вообще если импульсы, [с.73] передаваемые входящими синапсическими сочленениями на данный выходящий нейтрон, слишком немногочисленны, то выходящий нейрон не будет реагировать. Говоря “слишком немногочисленны”, я не обязательно имею в виду то, что все входящие нейроны действуют одинаково, или даже то, что относительно любого ряда входящих активных синапсических сочленений можно раз и навсегда решить, будут ли возбуждаться выходящие нейроны. Я также не намерен игнорировать то обстоятельство, что некоторые входящие нейроны, вместо того чтобы стремиться произвести возбуждение в связанных с ними выходящих нейронах, могут стремиться помешать этим нейронам принять новое возбуждение.

Как бы то ни было, несмотря на то, что прохождение импульсов по нейрону можно описать довольно простым способом как явление “все или ничего”, передача импульса через слой синапсических сочленений обусловливается сложной моделью реагирования, когда некоторые комбинации входящих нейронов, возбуждающихся в течение известного ограниченного времени, будут обусловливать дальнейшее движение сигналов, хотя некоторые другие их комбинации не будут обусловливать это движение. Эти комбинации не представляют собой нечто установленное раз и навсегда, они также не зависят только исключительно от прошлых сигналов, поступивших в синапсичсский слой. Известно, что они изменяются в зависимости от температуры и могут также измениться в зависимости от многих других факторов.

Такое представление о нервной системе соответствует теории машин, состоящих из ряда переключающих устройств, где включение последующего переключателя зависит от действия определенных комбинаций соединенных с ним предшествовавших переключателей, включающихся в то же самое время. Эта действующая по принципу “все или ничего” машина называется цифровой машиной. Она имеет большие преимущества в решении большинства различных проблем связи и управления. В частности, решения только между “да” и “нет” позволяют ей накапливать информацию таким путем, чтобы дать нам возможность распознавать небольшие различия в очень больших числах.

Кроме этих машин, работающих по принципу “да” – “нет”, существуют другие счетные и контрольные машины, которые скорее измеряют, чем считают. Эти машины [с.74] называются аналоговыми машинами, ибо их действие основано на аналоговых связях между измеряемыми и цифровыми величинами, предположительно их выражающими. В противоположность, например, настольному арифмометру, оперирующему с цифрами, примером такой аналоговой машины является логарифмическая линейка. Те, кто пользовался логарифмической линейкой, знают, что шкала, на которой нанесены деления, и острота нашего зрения ставят жесткие пределы точности чтения линейки. Эти пределы не так легко расширить, как может показаться, сделав размеры линейки большими. По сравнению с логарифмической линейкой в один фут логарифмическая линейка в десять футов даст решение более точное лишь на один десятичный разряд, а для обеспечения этой точности не только необходимо на каждый фут этой линейки в десять футов нанести деления с такой же тщательностью, как и на линейке в один фут, но и ориентирование этих последовательных футов должно соответствовать степени точности, рассчитанной для каждой логарифмической линейки длиной в один фут. Более того, проблемы обеспечения жесткости в линейке большего размера гораздо более сложны, чем в случае линеек меньшего размера, и это ограничивает увеличение точности, получаемой в результате увеличения размера линейки. Иначе говоря, в противоположность счетным устройствам степень точности измеряющих устройств на практике очень сильно ограничена. Прибавьте это к пристрастию физиолога к принципу “все или ничего” – и вы поймете, почему большая часть работы, проделанной по созданию механических подобий мозга, была посвящена машинам, действующим в большей или меньшей степени на цифровой основе.

Однако если мы будем слишком сильно настаивать, что мозг представляет собой цифровую машину в человеческом образе, то мы станем предметом весьма справедливой критики, идущей частично со стороны физиологов и частично со стороны до некоторой степени противоположного лагеря тех психологов, которые предпочитают не прибегать к сравнениям с машинами. Я говорил, что в цифровую машину вводится программная катушка, определяющая последовательность выполняемых операций, и что изменение в этой программной катушке, происшедшее на основе предыдущего опыта, соответствует процессу научения. В мозгу прямую аналогию программной катушке составляет[с.75] определенность синапсических порогов, определенность комбинации входящих нейронов, возбуждающих соединенный с ними выходящий нейрон. Мы уже видели, что эти пороги различаются в зависимости от температуры, и у нас нет оснований полагать, что эти пороги не могут изменяться в зависимости от химического состава крови и от многих других явлений, которые сами первоначально не имеют природы принципа “все или ничего”. Поэтому при рассмотрении проблемы научения необходима чрезвычайная осторожность в применении принципа “все или ничего” в теории нервной системы без серьезной теоретической критики этого принципа и без специфических экспериментальных свидетельств для подкрепления нашего предположения.

Часто говорят, что теории научения, которая подходила бы для машин, не существует. Могут также сказать, что на современной ступени нашего познания любая теория научения, которую я могу предложить, будет преждевременной и, вероятно, не будет соответствовать действительной картине функционирования нервной системы. Я хотел бы выбрать среднюю линию между этими двумя критическими высказываниями. С одной стороны, я хотел бы дать метод конструирования научающих машин – метод, который не только даст мне возможность создавать некоторые специальные машины этого типа, но и даст мне знание об общих технических приемах для конструирования очень большого класса подобных машин. Только в том случае, если я достигну этой степени всеобщности, я защищу себя в некоторой степени от того критического замечания, что механические процессы, которые, как я утверждаю, подобны научению, представляют собой нечто существенно отличное по своему характеру от научения.

С другой стороны, мне хотелось бы описать такие машины языком, не слишком чуждым языку, в котором выражаются действительные процессы нервной системы и поведения человека и животного. Я совершенно убежден, что при рассмотрении реального человеческого механизма я не могу надеяться быть правым в деталях и что я могу даже ошибаться в принципе. Тем не менее если я предложу схему, которая может быть выражена в форме понятий, относящихся к человеческому разуму и человеческому мозгу, то я дам отправную точку для преодоления критики, а также шаблон, с которым можно сопоставить выполнение, ожидаемое на основе других теорий. [с.76]

В конце XVII века Джон Локк полагал, что содержание разума состоит из того, что он назвал идеями. Для Локка разум совершенно пассивен, он представляет собой tabula rasa, на которой опыт индивидуума записывает свои собственные впечатления. Если эти впечатления являются частыми и совершаются либо одновременно, либо в определенной последовательности, либо в ситуациях, которые мы обычно относим к причинно-следственным связям, то, согласно Локку, эти впечатления, или идеи, будут формировать сложные идеи, обладающие известной позитивной тенденцией к удержанию составных элементов вместе. Механизм, посредством которого идеи удерживаются вместе, заключен в самих идеях; однако через все произведения Локка проходит своеобразное нежелание охарактеризовать подобный механизм. Его теория может иметь только такого рода отношение к действительности, как рисунок локомотива к работающему локомотиву. Она представляет собой диаграмму без каких-либо работающих частей. Это неудивительно, если мы примем во внимание время, когда Локк выдвинул свою теорию. Именно а астрономии, а не в технике или психологии впервые приобрела важное значение динамическая точка зрения, представление о работающих частях; и это заслуга Ньютона, бывшего не предшественником Локка, а его современником.

На протяжении нескольких столетий наука, находившаяся в основном под влиянием аристотелевского стремления к классификации, пренебрегала современным стремлением к обнаружению способов функционирования явлений. В самом деле, в отношении изучаемых до сих пор растений и животных трудно понять, каким иным образом биологическая наука могла вступить в собственно динамический период, кроме как благодаря беспрестанному накоплению фактов, относящихся к описательной естественной истории. В качестве примера можно сослаться на великого ботаника Карла Линнея. Для Линнея виды и роды представляли собой неизменные аристотелевские формы, а не вехи в процессе эволюции; однако только на основе тщательного линнеевского описания возможно было накопить убедительные факты, доказывающие эволюцию. Первые естественные историки были практическими “фронтиерами” [с.77] разума: над ними слишком сильно довлело стремление к захвату новых территории, чтобы они могли достаточно тщательно подойти к проблеме объяснения наблюдаемых ими новых форм. На смену “фронтиеру” пришел деятельный фермер, а на смену натуралисту – современный ученый.

В последней четверти прошлого века и в первой четверти XX века другой великий ученый Иван Петрович Павлов по-своему исследовал, в сущности, ту же самую область, которую ранее изучал Локк. Однако Павлов исследовал условные рефлексы экспериментально, а не теоретически, как Локк. Более того, Павлов трактовал условный рефлекс так, как он проявляется у низших животных, а не так, как он проявляется у человека. Низшие животные не могут говорить языком человека, а говорят языком поведения. Большая часть их наиболее бросающегося в глаза поведения является эмоциональной по своим побуждениям, а большинство их эмоции связано с пищей. Павлов начал свои исследования именно с пищи и с физиологических симптомов слюноотделения. Нетрудно вставить канюлю в слюнную железу собаки и наблюдать выделение слюны, стимулируемое наличием пищи.

Обычно многие не связанные с пищей факторы, как, например, видимые объекты, услышанные звуки и т. д., не производят никакого воздействия на слюноотделение, однако Павлов показал, что если во время кормления собаки систематически показывать известные предметы или издавать известные звуки, то одного показа предмета или одного произведения звука будет достаточно, чтобы вызвать слюноотделение. То есть рефлекс слюноотделения обусловлен предыдущими ассоциациями.

Здесь перед нами на уровне рефлекса животных – нечто аналогичное ассоциации идей Локка – ассоциация, имеющая место в рефлекторных реакциях, эмоциональное содержание которых, по-видимому, очень сильно. Отметим довольно сложную природу предшествующих факторов, необходимых для того, чтобы вызвать условный рефлекс павловского типа. Прежде всего эти факторы обычно концентрируются вокруг чего-нибудь важного для жизни животного, в данном случае пищи, даже если на последующих ступенях рефлекса элемент нищи может быть целиком исключен. Мы можем проиллюстрировать важность первоначального возбудителя павловского условного рефлекса [с.78] на примере электрифицированных изгородей, окружающих скотоводческую ферму.

На скотоводческой ферме сооружение достаточно прочных, для того чтобы не выпустить бычка, проволочных изгородей является нелегким делом. Поэтому экономически выгодно заменить тяжелые изгороди этого типа изгородью с одной или двумя относительно тонкими линиями проволоки, по которой проходит ток достаточно высокого напряжения, чтобы нанести животному ощутимый удар, когда оно своим телом накоротко замыкает цепь. Бычок может несколько раз натолкнуться на эту изгородь, но после этого она выполняет свою функцию не потому, что может механически при помощи электрических разрядов отгонять бычка, а потому, что бычок выработал условный рефлекс, предохраняющий его вообще от соприкосновения с изгородью. Здесь непосредственным раздражителем, вызывающим рефлекс, является боль, а избежать боли – жизненно важно для продолжения жизни всякого животного. Условным раздражителем рефлекса является вид изгороди. Кроме голода и боли, существуют другие раздражители, ведущие к образованию условного рефлекса. Назвать их эмоциональными состояниями – значит прибегнуть к антропоморфическому языку, однако в таком антропоморфизме нет необходимости, если охарактеризовать их как состояния, имеющие вообще в жизни животного особое значение, чего нельзя сказать в отношении многих других переживаний животного. Такие переживания, назовем ли мы их эмоциональными или нет, вызывают сильные рефлексы. В формировании условных рефлексов вообще рефлекторная реакция преобразуется в .одно из этих состояний раздражения. Это состояние раздражения часто возникает одновременно с действием безусловного раздражителя. Изменение вызывающего данную реакцию стимулятора должно иметь такие корреляты в нервной системе, как открытие синапсических путей, ведущих к реакции, которые в противном случае были бы закрыты, или закрытие незамкнутых синапсическнх путей; таким образом, это изменение представляет собой то, что кибернетика называет изменением в программной катушке.

Подобному изменению в программной катушке предшествует непрерывная ассоциация старого сильного естественного раздражителя, вызывающего определенное реагирование, и нового раздражителя, сопутствующего ему. [с.79] Старый раздражитель как бы обладает способностью изменять проницаемость этих путей, передающих сигнал в то самое время, когда он активен. Интересно, что новый активный раздражитель для своего действия не нуждается ни в каких иных свойствах, кроме факта повторяющихся совпадений с безусловным раздражителем. Таким образом, безусловный раздражитель, по-видимому, вызывает долговременное воздействие во всех путях, передающих сигнал во время своего действия, или по крайней мере в большом числе этих путей. Произвольность в выборе условного раздражителя указывает на то, что видоизмененное воздействие безусловного раздражителя широко распространено и не ограничено несколькими специфичными путями. Таким образом, мы допускаем, что может иметься некоторый вид общего сигнала, посылаемого безусловным раздражителем, однако этот сигнал активен только в тех каналах, которые передают его примерно во время действия непосредственного раздражителя. Влияние этого действия может быть непостоянным, но по крайней мере весьма долговременным. Наиболее логично предположить что местом, где происходит это производное действие, будут синапсы, в которых, по всей вероятности, подвергаются воздействию их пороги.

Представление о непрямом сигнале, распространяющемся до тех пор, пока он не найдет органа, который примет его и затем возбуждается им, не является чем-то исключительным. Сигналы этого вида применяются очень часто в качестве сигнала тревоги. Пожарная сирена является сигналом тревоги для всех граждан города, и в частности для членов пожарной охраны, где бы они ни находились. В шахте, когда вследствие наличия рудничного газа мы хотим освободить от людей все отдаленные проходы, мы разбиваем трубку с этиловым меркаптаном у всасывающего воздух окна. Нет оснований полагать, что такие сигналы не могут происходить в нервной системе. Если бы мне пришлось конструировать познающую машину общего типа, то я был бы весьма склонен применить этот метод сочетания распространяющихся повсюду сигналов “тем, кого это касается”, с сигналами, идущими по локализованным каналам. Разработать электротехнический метод выполнения этой задачи не слишком трудно. Это, конечно, не имеет ничего общего с заявлением, что научение у животных действительно происходит путем подобного сочетания [с.80] распространяющихся и канализированных сигналов. Откровенно говоря, я думаю, что вполне возможно, что так оно и есть, однако наши свидетельства пока еще недостаточны для подтверждения этого предположения.

Что касается природы этих сигналов “тем, кого это касается”, то, допуская их существование, я еще более становлюсь на почву умозрительных заключений. Они действительно могут представлять собой нервные сигналы, однако я склонен скорее отнести их к нецифровой, аналоговой стороне механизма, ответственного за рефлекс и мысль. Отнесение синапсического действия к химическим явлениям представляет собой трюизм. Фактически в действии нерва невозможно отделить химические потенциалы от электрических, и утверждение, что некое отдельное действие является химическим, почти лишено смысла. Тем не менее если предположить, что по крайней мере одной из причин или одним из сопутствующих обстоятельств синапсического изменения является химическое изменение, проявляющееся локально, независимо от своего происхождения, то это предположение не будет идти в разрез с общепринятой точкой зрения. Наличие такого изменения вполне может обусловливаться в отдельных местах передаваемыми нервной системой выходящими сигналами. По крайней мере одинаково возможно, что изменения такого рода могут вызываться частично химическими изменениями, передаваемыми обычно через кровь, а не нервами. Возможно, что сигналы “тем, кого это касается” передаются нервной системой и проявляются в отдельных местах в форме такого рода химического действия, которое сопутствует синапсическим изменениям. Мне, как инженеру, представляется, что передача сигналов “тем, кого это касается” осуществлялась бы более экономично через кровь, чем через нервы. Однако у меня нет доказательств.

Напомним, что воздействие этих сигналов “тем, кого это касается” в известной степени подобно изменениям в тех управляющих огнем зенитной артиллерии аппаратах, которые передают все новые статистические данные в приборы, а не изменениям в тех аппаратах, которые прямо передают только специфические числовые данные. В обоих случаях перед нами действие, которое, вероятно, подготовлялось в течение длительного времени и произведенные которым эффекты должны иметь место в течение длительного времени. [с.81]

Быстрота, с которой условный рефлекс возбуждается своим раздражителем, не обязательно указывает, что обусловливание рефлекса представляет собой сравнительно быстрый процесс. Поэтому мне представляется вполне приемлемым, что вызывающий такое обусловливание сигнал передается медленным, но распространяющимся повсюду влиянием потока крови.

Предположение, что фиксирующее влияние голода, или боли, или каких бы то ни было других раздражителей, способных вызвать условный рефлекс, передается через кровь, является уже значительным сужением моей точки зрения. Еще большим ее ограничением было бы, если бы я стремился определить природу этого неизвестного, свойственного крови влияния, если такое существует. Тот факт, что кровь несет в себе вещества, которые могут прямо или косвенно изменять нервное действие, представляется мне очень вероятным; и это подтверждается действиями по крайней мере некоторых гормонов или веществ, выделяемых органами внутренней секреции. Однако это не равносильно утверждению, что обусловливающее научение влияние, которое оказывается на синапсические пороги, является продуктом специфических гормонов. Далее, соблазнительно найти общий знаменатель голода и вызываемой электрической изгородью боли в чем-нибудь, что мы можем назвать эмоцией, однако приписывать эмоцию всему, что обусловливает рефлексы, без какого-либо дальнейшего рассмотрения их специфической природы, – значит зайти слишком далеко.

Тем не менее интересно узнать, что тот род явлений, который субъективно изображается как эмоция, может быть не только бесполезным эпифеноменом нервного действия, по и способен управлять некоторыми существенными стадиями в научении и в других подобных процессах. Я не скажу, что это определенно так, однако я настаиваю, чтобы те психологи, которые проводят резкое и непреложное различие между эмоциями человека и эмоциями других живых организмов, с одной стороны, и реагированиями автоматических механизмов современного типа – с другой, были бы столь же осторожны в своих отрицаниях, как мне следует быть осторожным в моих утверждениях. [с.82]