О конструировании вычислительной машины

И при механическом, и при электрическом конструировании вычислительной машины следует учитывать несколько правил. Во-первых, сравнительно часто используемые механизмы, например, множительные или суммирующие устройства, должны представлять собой относительно стандартизованные узлы, приспособленные только для одного, данного применения, а механизмы, применяемые реже, должны собираться на время использования из элементов, пригодных также и для других целей. С этим тесно связано другое соображение: в этих механизмах более общего применения составные части должны использоваться в соответствии с их общими свойствами и их не следует связывать в какую-либо постоянную комбинацию с другими частями машины. Должно иметься какое-нибудь устройство, подобное автоматической телефонной станции, которое будет искать свободные компоненты и соединители разного рода и включать их по мере необходимости. Это значительно снизит весьма высокие издержки, обусловленные наличием большого числа неиспользуемых элементов, которые не могут применяться, если не применяется весь узел, в который они входят. Мы увидим большую важность этого принципа при рассмотрении проблем нагрузки и перегрузки, в нервной системе.

Наконец, я хотел бы указать, что большая вычислительная машина, будь то механическая или электрическая система или мозг, потребляет большое количество энергии, которая расходуется и рассеивается в виде тепла. Кровь, оттекающая от мозга, на долю градуса теплее, чем кровь, притекающая к нему. Никакая другая вычислительная машина не приближается по экономии энергии к мозгу. В большой установке, подобной машинам ЭНИАК или ЭДВАК, нити накала ламп потребляют количество энергии, измеряемое киловаттами, и если не предусмотрены надлежащие вентилирующие и охлаждающие приспособления, то система может пострадать от перегрева, который в конце концов совершенно изменит параметры машины и‘ нарушит ее работу. Однако энергия, расходуемая на отдельную операцию, ничтожно мала и не может никоим образом служить надлежащей мерой работы аппаратуры. Механический мозг не выделяет мысль, «как печень выделяет желчь», что утверждали прежние материалисты, и не выделяет ее в виде энергии, подобно мышцам. Информация есть информация, а не материя и не энергия. Тот материализм, который не признает этого, не может быть жизнеспособным в настоящее время.

ОБ УЗНАВАНИИ «ФОРМ»

Как мы узнаем индивидуальное человеческое лицо, когда видим его в разных положениях: в профиль, в три четверти или в анфас? Как мы узнаем круг как таковой, независимо от того, большой ли он или маленький, вблизи ли он или вдали, находится ли он в плоскости, перпендикулярной к линии, проведенной от глаза в центр круга, и представляется как круг или имеет какую-нибудь другую ориентацию и представляется как эллипс? Как мы видим лица, животных и географические карты в облаках или в кляксах тестов Роршаха? Все эти примеры относятся к зрению, но аналогичные вопросы можно поставить и для других чувств; некоторые из таких вопросов будут касаться связей между различными чувствами. Как мы перекладываем в слова крик птицы или стрекотание насекомого? Как мы узнаем осязанием, что монета круглая?

Ограничимся сейчас чувством зрения. Существенным фактором при сравнении форм различных предметов является, конечно, взаимодействие глаза и мышц–мышц, находящихся внутри глазного яблока, мышц, двигающих глазное яблоко, мышц, двигающих голову, и мышц, двигающих все тело. И эта система зрительно-мышечной обратной связи существует в какой-то форме уже на такой низкой ступени животного царства, как плоские черви. У плоских червей отрицательный фототропизм – стремление избегать свет – регулируется, по-видимому, балансом импульсов от двух глазных пятен. Соотношение этих импульсов действует на мышцы туловища, поворачивающие тело прочь от света, и в сочетании с общим импульсом поступательного движения приводит к тому, что животное переходит в наиболее темную область, ему доступную.

<…>

Пропуская все промежуточные стадии, переходим сразу к обратным связям между зрением и мышцами у человека. Некоторые из этих обратных связей имеют чисто гомеостатическую природу, например, в случае, когда зрачок расширяется в темноте и сокращается на свету, стремясь, таким образом, держать попадающий в глаз световой поток между более узкими границами, чем было бы возможно без этого. Другие из указанных обратных связей обусловлены тем, что человеческий глаз экономично ограничил свою способность наилучшего различения формы и цвета сравнительно небольшим желтым пятном сетчатки, а движение воспринимается лучше на периферии сетчатки. Когда периферическим зрением уловлен какой-нибудь предмет, заметный своей яркостью, или световым контрастом, или цветом, или – и прежде всего – движением, рефлекторная обратная связь переводит его на желтое пятно. Эта обратная связь сопровождается сложной системой взаимозависимых подчиненных обратных связей, которые стремятся свести направления обоих глаз в одну точку, чтобы предмет, привлекший внимание, был в одной и той же части поля зрения того и другого глаза, и фокусировать хрусталики, чтобы очертания предмета были возможно более четкими. Эти действия дополняются движениями тела и головы, при помощи которых мы переводим предмет в центр поля зрения, если этого трудно достичь движениями одних глаз, или переводим в поле зрения предмет, лежащий вне его и воспринятый^ каким-нибудь другим чувством. Если перед нами такие предметы, которые^ мы привыкли видеть в определенной угловой ориентации, – письмо, человеческие лица, пейзажи и т. п., – то при помощи, некоторого механизма мы стремимся привести их в надлежащую ориентацию.

Все эти процессы можно подытожить одной фразой: мы стремимся привести привлекший наше внимание предмет в нормальное положение и в нормальную ориентацию, чтобы создаваемой нами зрительный образ предмета менялся в возможно меньшем диапазоне. Это не исчерпывает процессов, связанных с восприятием формы и значения предмета, но, бесспорно, облегчает все дальнейшие процессы, направленные к этой цели. Эти последующие процессы происходят в глазу и в зрительной области коры. Имеется много данных, показывающих, что на многих стадиях этих процессов число нейронных каналов, участвующих в передаче зрительной информации, с каждым шагом уменьшается, причем информация становится на один шаг ближе к той форме, в которой она используется и хранится в памяти.

<…>

Одним из наиболее замечательных явлений в зрении следует считать нашу способность узнавать контурный рисунок. Несомненно, контур человеческого лица имеет очень небольшое сходство с самим лицом в отношении цвета и распределения светотени, и тем не менее в нем очень легко узнать портрет данного человека. Наиболее правдоподобно объясняется это тем, что где-то в зрительном процессе подчеркиваются контуры, а значение других сторон образа уменьшается. Указанные процессы начинаются в самом глазу. Подобно всем органам чувств, сетчатка подвержена аккомодации; иначе говоря, действие постоянного раздражения уменьшает ее способность воспринимать и передавать это раздражение. Аккомодация заметнее всего в рецепторах, воспринимающих внутреннюю часть большого скопления образов постоянного цвета и постоянной освещенности, так как даже неизбежные небольшие флюктуации фокуса и точки фиксации не меняют характера воспринимаемого изображения.