Мозг как объект исследования

Перспективы объединения подходов, разработанных в разных областях науки

Нельзя сказать, что задача исследования мозга не ставилась, но ставилась она всегда как-то локально – в рамках той науки, в которой проводилось конкретное исследование.

В кибернетике вопрос всегда стоя так: вот у нас есть ряд схем, принципов, наработок в области создания компьютеров. А нельзя ли, используя все это, сделать думающий компьютер? Таким образом, ставилась задача не использования информационных подходов к исследованию мозга, но лишь создания нового интеллектуального суперкомпьютера.

Что касается физиологии мозга, то представим себе исследователя, пытающегося по отдельным элементам (транзисторам, соединениям и т.д.) микросхемы современного компьютерного процессора понять, как работает компьютер! Он вытаскивает процессор целиком – компьютер умирает, нарушает одно из соединений – гаснет экран, другое – пропадает звук и т.д. А ведь таких соединений миллионы, и они взаимосвязаны! Не исключено, что через какое-то время после проведения такого исследования мог бы возникнуть тезис о душе и принципиальной непознаваемости компьютера.

В психологии, которая стоит ближе других наук к логике работы мозга, смогли наработать большой фактический материал. Рефлексы, подсознание, ассоциативное мышление, эмоции и их связь с конкретными областями мозга, работа органов чувств (при посредстве мозга) – это уже серьезные предпосылки, чтобы поставить вопрос об общей (черновой, рабочей!) модели. Наверняка, такие модели выдвигались, и лишь научная добросовестность (!) не позволила им перейти в философию, и, следовательно, в общественное сознание. Единственное место, куда они были допущены – это научная фантастика.

Философия, в силу своих глубоких корней и традиций, не успела заметить достижений конкретных наук и продолжает оперировать в этой области доказательствами и понятиями людей, живших в прошлом веке (или тысячелетии).

Так как же все-таки можно было бы поставить эту проблему, чтобы она действительно стала предметом исследования? В чем причина такой раздробленности, ненаправленности вопросов?

Похоже, что в цели. Каждая наука имеет свою утилитарную цель. Кибернетика – повышение могущества человека (ближнего) путем совершенствования компьютеров (именно цифровых, так как остальные в настоящее время не эффективны), медицина – улучшение здоровья того же человека (непроверенная теория опасна). Все цели абсолютно альтруистичны и потому так далеки от эгоистической цели Ницше, от его “призрака” – исследование ради познания, даже не ради, а потому, исследование из внутренней потребности.

А ведь при таком подходе меняется и постановка задачи! С одной стороны весь комплекс исследований может проводиться в самой широкой постановке – исследование мышления, но, при этом не только не исключаются, но и приобретают внутренний смысл вполне локальные исследования на стыках (синтетические), которые как правило не преследуют по началу утилитарной цели “ для чего-то ”.

Понятно, что в рамках данной работы исследовалась скорее сама постановка вопроса и, по возможности, ее следствия.

Тем не менее, для иллюстрации того, как могло бы выглядеть такое исследование, ниже, в виде кратких тезисов с комментариями приведена некоторая “черновая”, набросочная модель мышления, вернее, мозга, как объекта, обрабатывающего информацию.

Для наглядности тезисы модели выделены точками, а комментарии отделены от них линиями и выделены курсивом.

Модель мозга

· Мозг не похож на современный компьютер – принцип его работы не цифровой, но аналоговый (физико-химические процессы в нем не бинарны, а варьируются по интенсивности) обработка информации распараллелена (это следует из простейшего сопоставления скорости распространения нервного возбуждения и реального темпа обработки информации). Несмотря на это, общие принципы информационной машины к нему могут быть успешно применены.

Кстати, очевидное затруднение – мы знаем, что мозг обрабатывает информацию с использованием каких-то физико-химических процессов, которых мы не понимаем или понимаем не полностью. Вспомним, однако, что пользователь компьютера мало что знает о механизме работы микросхемы процессора, что однако не мешает ему составлять программы и говорить о компьютерной логике. Более того, так же как и наше мышление не в состоянии осознать на основе рефлексии суть этих процессов и управлять ими, так же и компьютерная программа никак не связана с этими механизмами и не может их “чувствовать ”. Вполне логично предположить, что природа, как и компьютерные инженеры, предусмотрела иерархическое строение мозга. На самой нижней ступени этой иерархии находятся встроенные “программы ” (интерфейс), осуществляющие непосредственное управление физико-хими­ческими процессами и переводящие их результат в “мозговую логику ” и обратно [3]. Такое предположение позволяет нам строить модель работы мозга безотносительно к физиологии, сосредоточившись на принципах его работы.

· Информация в мозгу не отображается буквально так, как поступает в мозг через органы чувств, но предварительно свертывается и хранится в виде информационных объектов.

· Свертку и восстановление поступающей в мозг информации осуществляют методы информационных объектов.

Объект отличается от программы тем, что содержит не только набор инструкций (метод), но и саму обрабатываемую информацию. Как правило в объекте содержатся также ссылки на другие объекты вместе с кодами их активации). Преимущество такого подхода в том, что объект весьма автономен – после подачи ему сигнала активации, он может существовать самостоятельно, выполняя свою задачу – активизируя другие объекты или обрабатывая свои данные и передавая результат другому объекту. Хотя метод каждого такого объекта может быть весьма простым, например, он принимает решение, какой из других объектов активировать в зависимости от некоторых условий, вместе они образуют “суперструктуру ”.

· Информационные объекты имеют иерархическое строение и те из них, которые отвечают за работу с физико-химическими процессами в мозгу, находятся на низшей ступени иерархии и, не могут быть связаны с объектами высших ступеней напрямую.

Иерархическая организация объектов позволяет разгрузить методы высших ступеней иерархии от лишних связей и данных и, таким образом, значительно повысить надежность и адаптивность системы.

· Методы объектов, лежащих на средних и высших ступенях иерархии, имеют “эвристический” характер, то есть в случае каких-то сложностей, они могут не только сигнализировать об этом, но и могут слегка модифицировать свою программу с целью поиска оптимального результата. Чем выше иерархический уровень объекта, тем сложнее и “эвристичней” его метод, но и тем меньше объем “первичной” информации, который он хранит.

· Систему связей между информационными объектами можно представить в виде паутинки – переплетения взаимно независимых и связанных друг с другом нитей (ссылок) между информационными объектами. При этом, если “потянуть” за одну нить, активизируется сразу несколько связанных друг с другом объектов.

· Нити (связи) не являются бинарным (есть или нет) – они имеют непрерывный спектр интенсивностей и “эмоциональную (ценностную) окраску”.

Для примера рассмотрим в рамках данной модели разницу между пониманием и восприятием.

При поступлении новой информации в мозг активизируется несколько стандартных объектов, отвечающий за свертку, установление связей и разворачивание. Они пытаются ее свернуть, неким стандартным образом предполагая ее структуру и связи, а затем вновь разворачивают, сравнивая с оригиналом, зафиксированным в “короткой” памяти. Какие-то элементы восстановленного образа оказываются неадекватными, что свидетельствует о неверной свертке. После этого исходные стандартные объекты начинают активизировать новые объекты по ближайшим своим связям, то есть идет расширяющийся поиск подходящих методов свертки с постепенным повышением иерархического положения активизируемых объектов, которые могут быть использованы для обработки именно этой информации.

После окончания процесса эти объекты выдают сигнал готовности и возникает чувство понимания, свидетельствующее, что информация была адекватно свернута и развернута и что наиболее значимые связи установлены, то есть не только сама информация свернута, но она соотнесена (связана) с уже имеющимися объектами, и ей приписан метод обработки и вызова связной информации.

Очень важным, кстати, является тот фактор, что чувство понимания как бы абсолютно, то есть возникает даже в том случае, когда факт укладывается в заведомо ограниченную модель – связи установлены, информация свернута и успешно развернута, результат разворачивания адекватен исходной модели, ничего существенного (в рамках данной модели) не потеряно. Потеря же информации, которая могла бы быть существенной с точки зрения другой, возможно, более общей модели, при этом не ощущается (очевидно, что если бы это было не так, то чувство понимания вообще никогда бы не возникало).

Отсюда мышление относительно (так как работает в рамках модели), но само по себе не диалектично (рамки модели не осознаются), диалектичность же является лишь формально-логической “подпоркой ” сознания.

· При частом вызове некоторой группы методов, они реорганизуются в базовый информационный блок и при этом организуется объект более высокой иерархии, отвечающий за работу с этим блоком.

· Связи и информация постоянно устаревают (забиваются шумом), однако постоянно же происходит их регенерация и частичная переустановка в соответствии с новыми условиями (во сне – мозг регенерирует и анализирует информацию, сам “дергая” за ниточки связей).

· Обучение (школа) – размещение в мозгу стандартных информационных блоков с близкой для разных людей структурой.

· Формальная логика – фиксированные информационные блоки с заранее заданными (общими для большинства людей) связями, структурой, и с минимальной эмоциональной окраской связей.

Моделирование.

· Мозг создает постоянно действующую информационную модель окружающего мира в виде группы объектов высшей иерархии, имеющих обратную связь, то есть способных на активизацию определенных объектов – “принятие решения” в случае отклонения ситуации от моделируемой. Моделирование – свойство не только человеческого мозга; тигр, бегущий за ланью тоже моделирует ее поведение и бежит наперерез.

· Моделирование позволяет мозгу не проводить непрерывно полный анализ поступающей оперативной информации, активизируя объекты принятия решения (то есть сознание) только при отклонении ситуации от модельной.

· Исторически рациональное (в отличии от эмоционального) мышление является относительно молодым и его методы относительно несовершенны – они работают лишь на верхних ступенях иерархии информационных объектов и контролируют весьма небольшую часть мозга.

Историю развития мозга можно, проявив некоторую фантазию, уподобить истории развития компьютеров.

В начале (низшие виды) – это жесткий и минимально достаточный набор инстинктов – объектов среднего уровня, способных успешно контролировать объекты нижнего уровня, отвечающие за жизнедеятельность организма, но обладающие весьма слабым потенциалом по части адаптации к изменяющейся обстановке. По сути, все жизненное многообразие сводится к ряду готовых схем (программ), если же ситуация не укладывается в одну из них, адекватное решение вряд ли может быть найдено.

Затем появляются эмоции, являющиеся значительно более гибким механизмом регулирования, создающим некоторую “надструктуру ”. Смысл этого механизма в том, что он позволяет мозгу значительно быстрее обучаться. Если для смены безусловного инстинкта требуется время, сравнимое с временем жизни нескольких поколения особей, то смена эмоциональной окраски связей между информационными объектами происходит на порядки быстрее. Соответственно, быстрее происходит адаптация к изменяющейся обстановке, появляется возможность группировки ситуаций (опасные, приятные, безразличные и т.д.), принятия ассоциативных решений, не основанных на конкретном опыте. Соответственно меняются и инстинкты, становясь менее жесткими и в значительной мере опирающиеся на эмоциональный механизм (или, скорее, управляемые им).

Судя по всему, эмоциональные объекты имеют свою иерархию и контролируют довольно значительную часть мозга – вплоть до объектов нижнего уровня.

Вслед, или, может быть, и почти одновременно с эмоциональным механизмом, (но задолго до появления человека) появляется мышление, позволяющее не только накапливать опыт, но и прогнозировать (моделировать) ситуацию. В мозгу появляется еще одна подсистема объектов высшей степени иерархии, отвечающих за моделирование и принятие решения, хотя и весьма тесно связанная с эмоциональной подсистемой.

И, наконец, совсем недавно (у человека) мыслительная подсистема стала “осознавать себя ” – появилось абстрактно-рациональное мышление. Таким образом, впервые важнейшая функция – функция программирования мозга была (частично) доверена самому мозгу. Мышление научилось чувствовать и осознавать себя самое, но, разумеется, в весьма ограниченных масштабах. Ни осознать ни контролировать объекты нижнего уровня мышление не в состоянии. Даже эмоциональная подсистема осознается и контролируется мышлением в довольно узких пределах. Причина этого достаточно очевидна. Подсистема мышления еще достаточно “сырая ” и доверить ей полный контроль над всеми функциями мозга было бы просто опасно, хотя ее роль в отборе значимой информации становится все более весомой.

· В современном мире происходит все большая рационализация, заменяющая собой исторически отработанный механизм эмоций.

· Рациональное мышление отвечает за анализ информации, ее дробление по категориям и установление новых связей.

· Синтез же новых методов происходит по уже упоминавшейся “эвристической” модели поиска подходящего метода (или модификации имеющегося) для обработки новой информации. В нем участвуют в основном объекты, находящиеся на средних ступенях иерархии и этот процесс практически не осознается (интуиция). В значительной степени задействована в нем и эмоциональная подсистема.