Глава 3. На пути к человеку

• 3.1. Метасистемный переход
• 3.2. Управление рефлексом
• 3.3. Рефлекс как функциональное понятие
• 3.4. Зачем нужны ассоциации представлений
• 3.5. Вызов по дополнению
• 3.6. Пятна и линии
• 3.7. Условный рефлекс и обучение
• 3.8. Моделирование
• 3.9. Познание мира

3.1. Метасистемный переход

Как уже было сказано, описание следующих этапов развития нервной системы мы будем проводить в плане более феноменологическом. Для этого нам надо подытожить результаты исследования механизма эволюции на ранних этапах в терминах общих кибернетических понятий. Начав думать в этом направлении, мы легко обнаружим одну общую черту в переходах от низшего этапа к высшему. А именно все эти переходы совершаются следующим образом. На каждом этапе биологическая система имеет подсистему, которая может быть названа высшим управляющим устройством и которая имеет наиболее позднее происхождение и наиболее высокую организацию. Переход на следующий этап происходит путем размножения этих подсистем (путем многократной редупликации) и интеграции их, т. е. объединения в одно целое с образованием (по методу проб и ошибок) системы управления, во главе которой стоит новая подсистема, которая теперь является высшим управляющим устройством нового этапа эволюции. Систему, состоящую из управляющей подсистемы Х и управляемых ею многих однородных подсистем A₁, A₂, A₃,… мы назовем метасистемой по отношению к системам A₁, A₂, A₃,… Переход с этапа на этап мы назовем, следовательно, метасистемным переходом (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Метасистемный переход

Это понятие будет играть решающую роль в последующем изложении. Метасистемный переход создает высший уровень организации — метауровень по отношению к уровню организации интегрируемых подсистем. С точки зрения функциональной метасистемный переход состоит в том, что деятельность, являющаяся управляющей на низшем этапе, становится управляемой на высшем этапе и появляется качественно новый (высший) вид деятельности, заключающийся в управлении деятельностью. Редупликация и отбор приводят к созданию необходимых структур. Первый метасистемный переход, который мы усматриваем в истории животных, это возникновение движения. Интегрируемыми подсистемами являются части клетки, обеспечивающие обмен веществ и размножение. Положение этих частей в пространстве до поры до времени случайно, неуправляемо. Но вот появляются органы, соединяющие остальные части клетки и приводящие их в движение: клеточная мембрана, реснички, жгутики. Происходит метасистемный переход, который можно определить формулой

Управление положением = Движение.

На этом этапе движение неуправляемо, никак не коррелировано с движением внешней среды. Сделать его управляемым — следующая задача природы. Управлять движением — значит сделать его определенной функцией состояния среды. Так возникает раздражимость — изменение состояния каких-то участков клетки под действием внешних факторов и распространение этого изменения на другие участки, в частности обеспечивающие движение. Итак, формула метасистемного перехода от второго к третьему этапу такова:

Управление движением = Раздражимость.

Интеграция клетки с образованием многоклеточного организма также является переходом от системы к метасистеме. Однако этот переход касается исключительно структурного аспекта и неописуем в функциональных терминах. С точки зрения функциональной неважно в конце концов, происходят ли размножение и интеграция в какой-то части организма или организмы интегрируются целиком. Это, так сказать, вопрос технический. Раздражимость появляется уже у одноклеточных организмов, но полностью проявляет свои возможности после интеграции клеток.

Здесь необходимо указать на одну важную черту метасистемного перехода. Когда интегрируемые подсистемы объединяются в метасистему, то вследствие разделения функций между ними происходит их специализация, т. е. приспособление к определенной частной деятельности и утрата способности к другим видам деятельности. Специализация особенно отчетливо проявляется при интеграции целых организмов. Каждая интегрируемая подсистема содержит в этом случае много «лишнего» того, что было необходимо ей для самостоятельной жизни, но не нужно в сообществе, ибо соответствующие функции выполняются другими подсистемами. Так, в многоклеточном организме появляются специализированные мышечные и нервные клетки.

Вообще надо отметить, что интеграция подсистем отнюдь не является концом их эволюционирования. Нельзя представить дело таким образом, что системы A₁, A₂, A₃, … размножаются в больших количествах, после чего «над ними» вдруг возникает управляющее устройство X. Напротив, зачатки системы управления образуются, когда число подсистем A_i невелико — всего несколько штук. Только при таком условии, как мы видели выше, может работать метод проб и ошибок. Уже после того, как наметилась управляющая подсистема X, происходит массовая редупликация подсистем A_i, в процессе которой совершенствуются как A_i, так и X. Возникновение структуры управления подсистемами A_i, не завершает, а вызывает бурный рост числа подсистем A_i, и предшествует ему, ибо при этом размножение A_i, становится нужным для организма. Носитель определенного уровня организации разрастается лишь после того, как начинает образовываться новый, более высокий уровень. Эту черту можно назвать законом разрастания предпоследнего уровня. Поэтому и при феноменологическом функциональном описании метасистемный переход проявляется не тотчас же вслед за закладкой нового уровня, а несколько позже, когда предпоследний уровень «войдет в силу». Метасистемный переход всегда затрагивает два уровня организации.

Продолжим наш обзор этапов эволюции. Применим принцип метасистемного перехода к уровню раздражимости. На этом уровне возбуждение каких-то участков одноклеточного организма или специализированной нервной клетки в многоклеточном организме происходит непосредственно внешней средой и это возбуждение непосредственно (один к одному) вызывает возбуждение мышечной активности. Что может означать управление раздражимостью? Очевидно, создание нервной сети, элементы которой, в частности эффекторы, возбуждаются не прямо внешней средой, а через посредство сложной управляющей системы. Это тот этап эволюции, который мы связали с понятием сложного рефлекса. Особенно отчетливо виден факт управления раздражимостью на этом этапе в том, что при наличии цели возбуждение эффекторов зависит не только от состояния внешней среды, но и от этой цели, т. е. от состояния каких-то внутренних нейронов сети. Итак, формула этого метасистемного перехода (от третьего к четвертому этапу):

Управление раздражимостью = Сложный рефлекс.

Что же дальше?

3.2. Управление рефлексом

Сколь бы ни была совершенна нервная сеть, построенная по принципу сложного рефлекса, она обладает одним существенным недостатком: неизменностью функционирования во времени. Животное с такой нервной системой ничего не может извлечь из своего опыта, его реакции всегда будут одинаковыми, его действия всегда будут совершаться по одним и тем же планам. Чтобы животное могло обучаться, его нервная система должна содержать какие-то вариабельные компоненты, которые обеспечивали бы изменение связей между ситуациями и действиями. Эти компоненты, следовательно, будут осуществлять управление рефлексами. Хорошо известно, что животные обладают способностью к обучению и выработке новых рефлексов. По терминологии, введенной Павловым, врожденный рефлекс, заложенный в нервную систему природой, называется безусловным рефлексом, а рефлекс, выработанный под действием внешней среды, — условным рефлексом. Когда мы говорим о сложном рефлексе, мы имеем в виду, конечно, безусловный сложный рефлекс. Наличие компонентов, управляющих сложными рефлексами, проявляется в опытах по обучению животных как способность к образованию условных рефлексов.

Однако мы не можем отождествить понятие условного рефлекса с понятием управления рефлексом. Последнее понятие шире. Ведь наше понятие сложного рефлекса, взятое в контексте описания общих принципов эволюции нервной системы, означает по существу любую фиксированную связь между состояниями классификаторов, фиксаторов представлений и эффекторов. Следовательно, управление рефлексами надо понимать как создание под действием индивидуального опыта любых переменных связей между этими объектами. Такие связи называют ассоциациями представлений или просто ассоциациями. Термин «представление» понимается здесь в широком смысле — как состояние любых подсистем мозга, в частности классификаторов и эффекторов. Образование ассоциаций мы будем называть ассоциированием (терминология тяжеловатая, зато точная). Итак, пятый этап эволюции — этап ассоциаций. Формула метасистемного перехода на этом этапе:

Управление рефлексами = Ассоциирование.

3.3. Рефлекс как функциональное понятие

Понятия рефлекса и ассоциации — не структурные, а функциональные понятия. Связь между стимулом S и реакцией R в рефлексе (рис. 3.2) — не передача информации от одной подсистемы к другой, а переход из одного обобщенного состояния в другое. Это разграничение необходимо, чтобы не смешивать рефлекс как определенную функциональную схему, описывающую поведение, с воплощением этой схемы, т. е. с кибернетическим устройством, обнаруживающим эту схему поведения.

Рис. 3.2. Функциональная схема безусловного рефлекса

Путаница легко может возникнуть, ибо простейшее воплощение рефлекторного поведения имеет структурную схему, совпадающую по внешности со схемой на рис. 3.2, только под S и R надо в ней понимать материальные подсистемы, фиксирующие стимул и реакцию. Такое совпадение не совсем случайно. Как мы уже говорили при определении функциональной схемы, разбиение множества всех состояний системы на подмножества, приписываемые вершинам графа, тесно связано с разбиением системы на подсистемы. В частности, с каждой подсистемой, которая может находиться в двух состояниях («да» и «нет»), можно связать множество всех состояний системы в целом, при которых эта система находится в определенном состоянии, скажем «да». Проще говоря, при определении обобщенного состояния мы учитываем только состояние данной подсистемы, а что делается с остальными подсистемами, нам безразлично. Допустим, что буквы S и R обозначают именно такие подсистемы, т. е. подсистема S есть распознаватель стимула (множества ситуаций) S, а подсистема R - эффектор, вызывающий реакцию R. Тогда утверждение, что «да» в подсистеме S передается по каналу связи (стрелка) в подсистему R, приводя ее также в состояние «да», совпадает с утверждением, что обобщенное состояние S переходит (стрелка) в состояние R. Поэтому структурная и функциональная схемы оказываются очень похожими. Правда, на структурной схеме никак не отражено, что «да» вызывает «да», а не «нет», в то время как в этом вся суть рефлекса. Рефлекс, как уже говорилось, понятие функциональное.

3.4. Зачем нужны ассоциации представлений

Эти предварительные соображения нам потребовались для того, чтобы лучше уяснить понятие ассоциации и связь между функциональным описанием через ассоциации и структурным — через классификаторы.

Поскольку с каждым классификатором можно связать одно или несколько обобщенных состояний, иерархии классификаторов соответствует иерархия обобщенных состояний. Вводя понятие классификатора, мы указываем, что каждому состоянию классификатора (теперь мы можем сказать: каждому обобщенному состоянию системы в целом) соответствует наличие определенного понятия на входе системы, т. е. принадлежность входной ситуации к определенному множеству. Понятия «понятие» (аристотелевское) и «обобщенное состояние» близки между собой: и то и другое — множества состояний. Но «обобщенное состояние» — более общее понятие, оно может учитывать состояние не только рецепторов, но и любых других подсистем, в частности классификаторов. Последнее необходимо, чтобы следить за динамикой состояния системы в процессе обработки информации.

Посмотрим, как связаны между собой обобщенные состояния K-го и следующего K+1-го уровня иерархии. Основная задача классификаторов, как мы знаем, сохранение «существенной» и отбрасывание «несущественной» информации. Это значит, что существует какое-то множество состояний K-го уровня, от каждого из которых на функциональной схеме отходит стрелка к одному и тому же состоянию K+1-го уровня. На рис. 3.3 представления (обобщенные состояния) Т₁ и T₂ в равной мере вызывают представление U. Если Т₁ и T₂ всегда сопутствуют друг другу, то такая схема будет заведомо выгодна животному. Ему не надо знать, что имеет место как Т₁ так и T₂, достаточно знать, что имеет место U. Таким образом и осуществляется отбрасывание лишней информации, сжатие ее полезной части. Сжатие информации оказывается возможным благодаря тому, что Т₁ и T₂ всегда встречаются вместе. Это есть некий факт, внешний по отношению к нервной системе и относящийся лишь к потоку ситуаций, подаваемых на ее вход. Он свидетельствует о наличии определенной организованности потока ситуаций, являющейся следствием организованности среды, окружающей животное. Устройство нервной системы и ее деятельность — система рефлексов — отражают свойства внешней среды. Происходит это потому, что, пробуя разные варианты отбрасывания информации, природа находит, в конце концов, такой вариант, когда отбрасывается в самом деле лишняя информация, являющаяся таковой вследствие частичной организованности внешней среды.

Рис. 3.3. Ассоциация представлений

На этапе безусловного рефлекса структура таких связей, как изображенные на рис. 3.3, не меняется на протяжении жизни животного и одинакова у всех животных данного вида. Но, как мы уже говорили, такое положение неудовлетворительно. Наступает метасистемный переход, и связи между обобщенными состояниями становятся управляемыми. Теперь, если в индивидуальном опыте животного Т₁ и T₂ всегда (или хотя бы достаточно часто) сопутствуют друг другу, в его мозгу образуются новые связи, не детерминированные наследственностью однозначно. Это и есть ассоциирование - образование новой ассоциации представлений.

Ясно, что ассоциации образуются между представлениями высшего уровня иерархии. Таким образом, самые общие корреляции во внешней среде, одинаковые для всех времен и всех мест обитания, отражаются в постоянном устройстве нижних уровней классификаторов. Более частые корреляции отражаются переменными связями на высшем уровне.

3.5. Вызов по дополнению

Схема на рис. 3.3 может вызвать недоумение. Говоря об ассоциации представлений, мы обычно подразумеваем нечто вроде двойной связи между Т₁ и T₂, когда Т₁ вызывает T₂, а T₂ вызывает Т₁. На нашей же схеме оба представления вызывают нечто третье, а именно U, причем обратные стрелки от U к Т₁ и T₂ отсутствуют. В действительности же схема на рис. 3.3 более точно соответствует понятию ассоциации представлений, чем схема с двойной связью. В частности, она содержит вызов, в определенном смысле, представлением Т₁ представления T₂ (и наоборот), но это вызов по дополнению. Представление U содержит в себе как Т₁ так и T₂, ведь оно задумано нашей нервной системой как эквивалентное одновременному наличию Т₁ и T₂. Поэтому когда Т₁ в отсутствие T₂ вызывает U, то в этом самом U неявно содержится T₂. Вызывая U, мы как бы дополняем Т₁ несуществующим T₂.

Этот процесс мысленного дополнения никак не связан с тем фактом, что ассоциация вырабатывается путем обучения. Здесь играет роль только сам способ обработки информации мозгом. Когда работают врожденные механизмы низших уровней, эффект дополнения проявляется еще более ярко, ибо никаким обучением, никакой тренировкой вы его не ослабите и не усилите.

Рис. 3.4. точки образуют линию

Взгляните на рис. 3.4. Вы видите на нем не только точки, но и линию — дугу окружности. На самом деле никакой линии там нет. Но вы мысленно дополняете рисунок так, чтобы они образовали сплошную линию. В терминах рис. 3.3 здесь Т₁ — реально существующие точки, U - линия, T₂ — дополнительные точки. Тот факт, что вы усматриваете несуществующую линию, свидетельствует о наличии в мозгу (или в сетчатке) классификаторов, создающих представление U.

Почему возникли эти классификаторы? Потому что ситуации, поступающие на вход нашего зрительного аппарата, обладают свойством непрерывности. Освещенности соседних рецепторов сетчатки сильно коррелированы. Изображение на сетчатке — не мозаичный набор точек, а набор световых пятен. Значит, переводя изображение на язык пятен, мозг (мы говорим «мозг» условно, не задаваясь вопросом, где на самом деле осуществляется перевод) отбросит бесполезную информацию и сохранит полезную. Так как состоять из пятен — всеобщее свойство изображений на сетчатке, язык пятен должен располагаться на одном из уровней и быть врожденным. Линия, которую мы «видим» на рис. 3.4, — это длинное и узкое пятно.

3.6. Пятна и линии

Обратите внимание: мы свели понятие линии к понятию пятна. Мы должны были это сделать потому, что подводили теоретическую базу под существование соответствующих классификаторов. Действительно, из двумерной непрерывности изображения на сетчатке можно сделать вывод, что основным понятием для мозга должно быть понятие пятна, а не линии. Линия может входить либо как пятно экзотической формы, либо как граница между пятнами. Это теоретическое соображение подтверждается многими наблюдениями.

Рис. 3.5. Маскировка круга, образуемого вершинами углов

На рис. 3.5,а отчетливо виден круг, образованный вершинами углов. На соседнем рисунке вершины углов расположены в точности так же, но стороны их направлены хаотически как наружу, так и внутрь круга. В результате круг исчезает. Можно проследить за вершинами, перенося внимание с одной на другую, и убедиться, что они расположены на окружности, но увидеть это подобно тому, как это видно на первом рисунке, не удается. И это несмотря на то, что точки, образующие окружность, все являются вершинами углов и нет ни одной вершины, не лежащей на окружности. Даже самая простая программа машинного распознавания окружностей «увидела» бы на рис. 3.5,б (как и на рис. 3.5,а) окружность. Между тем наш глаз ее не видит. А на рис. 3.5,а, где все лучи направлены наружу, наш глаз размазывает их в некое подобие обода и ясно видит внутренний круг — двумерное образование, пятно. Становится видна и окружность — граница этого пятна.

Рис. 3.6. Иллюзия сближения диагоналей

Есть много зрительных иллюзий, являющихся следствием того, что мы «видим пятна», и дающих поучительные примеры врожденных ассоциаций. Одна из лучших представлена на рис. 3.6. Фигура а — квадрат и его диагонали пересекаются под прямым углом. Фигура б построена из дуг окружностей, но вершины ее образуют в точности такой же квадрат, как и на фигуре а, и, следовательно, диагонали также пересекаются под прямым углом. В это почти невозможно поверить — так велика иллюзия, что диагонали фигуры б приближены к вертикали. Эту иллюзию можно объяснить тем, что вместе с микрохарактеристиками фигуры, т. е. с деталями ее формы, мы всегда воспринимаем и ее макрохарактеристику — общий облик. Общий облик фигуры б - пятно, вытянутое по вертикали. О степени вытянутости можно судить по фигуре в. Это прямоугольник, площадь которого равна площади фигур а и б, а отношение ширины к высоте равно отношению средней ширины фигуры б к ее средней высоте. Гипотетический классификатор, регистрирующий общую вытянутость фигуры, придет при созерцании фигуры б в такое же состояние, как при созерцании прямоугольника в. Иначе говоря, хотим мы того или нет, но фигура б у нас ассоциируется с прямоугольником в. Проводя мысленно диагонали в фигуре б, мы отождествляем их с диагоналями прямоугольника в, которые образуют острые вертикальные углы. Классификатор, регистрирующий вытянутость пятна — вещь, несомненно полезная, особенно полезен был он для наших далеких предков, которые и не воспринимали мир в более тонких понятиях. Но из-за того, что мы не можем включать и выключать его по желанию, он оказывает нам иногда дурную услугу, вызывая обман зрения.

3.7. Условный рефлекс и обучение

Однако возвратимся от врожденных ассоциаций к вырабатываемым, т. е. собственно к ассоциированию представлений. В различии между суффиксами этих однокоренных слов — вся суть метасистемного перехода от четвертого к пятому этапу эволюции. Ассоциация - это просто один из аспектов сложного рефлекса, ассоциирование — это управление ассоциациями: образование новых ассоциаций и исчезновение старых.

Наиболее полно способность к ассоциированию представлений проявляется как способность к образованию (и, следовательно, распознаванию) новых понятий. Примером может служить собака, издалека узнающая своего хозяина.

Рис. 3.7. Схема условного рефлекса

Павловский условный рефлекс является более частным проявлением способности к ассоциированию. Его схема изображена на рис. 3.7. Безусловный раздражитель S₁ (еда) всегда сопровождается условным раздражителем S₂ (свисток), в результате они ассоциируются в одно представление U, которое вследствие наличия в нем S₁ вызывает реакцию R (отделение слюны). Тогда раздражитель S₂ даже при отсутствии S₁ вызывает U и, следовательно, R. Свисток вызывает отделение слюны.

Может возникнуть следующий вопрос. Условный рефлекс возникает на основе безусловного, схема которого есть S → R. В то же время если на рис. 3.7 убрать условный раздражитель, то мы получим схему S₁ → U → R. Откуда мы знаем, что существует ступень U? Не является ли это произвольной гипотезой?

В действительности схема на рис. 3.7 не содержит абсолютно никаких гипотез. Подчеркнем еще раз, что эта схема функциональная, а не структурная. Мы не делаем никаких предположений об устройстве нервной сети, а только описываем наблюдаемые факты. А эти факты таковы: во-первых, состояние S₁ через посредство каких-то промежуточных состояний приводит к состоянию R, во-вторых, состояние S₂ также, в конечном счете, приводит к R. Следовательно, в какой-то момент эти два процесса соединяются. Состояние в этот момент мы обозначаем через U и получаем схему, о которой идет речь.

Этим наша схема и наш подход вообще отличаются от павловской схемы рефлекторной дуги, которая как раз и является структурной схемой, физиологической моделью высшей нервной деятельности.

Процесс обучения, если он не сводится к выработке нескольких условных рефлексов (т. е. затрагивает только распознавательную иерархию), включает в себя еще элемент научения — выработки умения, навыка.

Процесс научения также укладывается в схему ассоциирования представлений при том общем смысле, который мы придаем этому понятию. Ведь научение — это выработка и закрепление детального плана для достижения цели, нового плана, которого раньше не было. План можно представить как организованную совокупность ассоциаций. Вспомним схему регулирования (см. рис. 2.6). Блок сравнения должен при фиксированной цели сопоставить каждой ситуации определенное действие. «Необученный» блок сравнения будет пробовать всевозможные действия и останавливаться на тех из них, которые приводят к уменьшению расхождения между ситуацией и целью (метод проб и ошибок). В результате обучения устанавливается связь между ситуацией и соответствующим действием (которое ведь тоже есть представление), так что обученный блок сравнения выполняет нужное действие быстро и безошибочно.

Несколько слов об инстинкте и о соотношении между инстинктивным поведением и поведением, выработанным путем обучения. Что такое инстинкт? Очевидно, это нечто, передающееся по наследству, но что именно? Миллер, Галантер и Прибрам в книге, на которую уже ссылались, определяют инстинкт как «наследственный неизменяемый непроизвольный план». Планы, как мы знаем, устроены по иерархическому принципу. Теоретически можно допустить существование инстинкта, распространяющегося на все этажи иерархии, включающего и общую стратегию, и частные тактические приемы вплоть до сокращения отдельных мышц. «Но если такой инстинкт существует, — пишут указанные авторы, — то мы никогда о нем не слышали». Инстинкт всегда сохраняет определенную высоту положения в иерархии поведения, предоставляя животному встраивать недостающие компоненты низких уровней путем обучения. Волчонок, пытающийся схватить убегающее животное, действует, несомненно, под влиянием инстинкта. Но одно дело пытаться, другое дело уметь это сделать. «Можно считать,— пишут Миллер, Галантер и Прибрам, — что у крыс копуляция является инстинктивной формой поведения. В известных отношениях так оно и есть. Однако грубость копулятивного поведения крысы, которая не имеет опыта в области ухаживания, отчетливо показывает, что известная практика в этих инстинктивных реакциях является необходимой».

По мере усложнения организации животного и возрастания его обучаемости в процессе эволюции инстинкты «отступают вверх», становясь все более абстрактными и оставляя все больше пространства для их реализации. От этого поведение животного становится все более гибким и оперативно меняющимся при изменении внешних условий. Шансы вида на выживание увеличиваются.

3.8. Моделирование

До сих пор, говоря об ассоциациях представлений, мы полностью игнорировали их динамический, временной аспект, т. е. рассматривали связываемые представления как статические и не имеющие никакой координаты во времени. Между тем идея времени может активно входить в наши представления. Мы можем представить себе фигуры, движущиеся и меняющиеся с определенной скоростью, можем мысленно продолжить наблюдаемый процесс. По дороге катится колесо. Вы закрываете глаза на пару секунд и представляете движение колеса. Открыв глаза, вы видите его на том самом месте, где и ожидали. Это, конечно, результат ассоциации представлений, но такой ассоциации или, вернее, таких представлений, которые органически связаны с течением времени. Положение x колеса в момент времени t ассоциируется с положением х₁ в момент времени t + ∆t, а также с положением х₂ в момент времени t + 2∆t и т. д. Каждое из этих представлений включает в себя представление о времени, к которому оно относится. Каков механизм этого включения, мы не знаем и в соответствии с нашим подходом не будем строить на этот счет никаких гипотез. Заметим только, что ничего особенно удивительного в таком включении нет. Хорошо известно, что в организме есть свой датчик времени — «внутренние часы».

Ассоциация представлений, имеющих временную координату, дает вам возможность предвидеть в своем воображении будущие ситуации. Мы установили наличие таких представлений, опираясь на внутренний, субъективный опыт. Но из того факта, что животные также обнаруживают способность предвидения (посмотрите, как ловит собака кусок сахара), мы заключаем, что их представления могут обладать временной координатой.

Рис. 3.8. Схема моделирования

Говоря языком кибернетики, связывание представлений, включающих временную координату, и вытекающая отсюда способность предвидеть будущее есть не что иное, как моделирование, построение модели окружающей среды.

Дадим общее понятие модели. Рассмотрим две системы α и β. Допустим, что каждому состоянию A_i, системы α мы можем каким-то образом сопоставить одно определенное состояние B_i, системы β (рис. 3.8).

Обратное соответствие не обязательно должно быть однозначным, т. е. одному состоянию β может соответствовать множество состояний α. Так как обобщенное состояние согласно нашему определению есть множество состояний, можно характеризовать это положение как взаимно однозначное соответствие состоянии системы β обобщенным состояниям системы α. Это необходимо, но не достаточно, чтобы считать систему β моделью системы α. Должно еще существовать такое преобразование T(t) системы β, зависящее от времени t, которое моделирует естественное течение времени в системе α. Это означает следующее. Пусть первоначально система α находится в обобщенном состоянии A₁, которому соответствует состояние B_i, системы β. Пусть по прошествии времени t состояние системы α становится A₂. Тогда преобразование T(t) должно переводить систему β в состояние B₂, соответствующее обобщенному состоянию A₂. Если это условие выполнено, мы называем систему β моделью системы α.

Преобразование T(t) может, в частности, заключаться просто в том, что мы предоставляем системе β самой по себе менять свое состояние со временем. Такие модели называют моделями в естественном масштабе времени.

Изображение на экране телевизора, когда идет трансляция футбольного матча, можно тоже формально считать моделью футбольного поля и трибун стадиона. Действительно, все условия соблюдены. Однако чувствуется большое различие между случаем двух свечей и случаем трансляции матча. В чем оно состоит? В различии информационных связей между системами α и β. Любое изображение β объекта α является в широком смысле слова его моделью. Но от α к β существует непрерывный поток информации, и только благодаря этому потоку сохраняется соответствие между состояниями α и β. Имея информационный доступ к β, мы фактически имеем доступ к α. Система β служит лишь фазой передачи информации от α. Совсем другое дело в случае двух свечей. Свеча β горит с такой же скоростью, как свеча α, но независимо от нее. Предводитель осаждающих не имеет доступа к свече α и не может получить никакой реальной информации о ее состоянии. Путем моделирования он компенсирует этот недостаток получением эквивалентной информации. Система β играет здесь принципиально другую, более существенную роль. С ее помощью как бы преодолевается пространственный барьер, причем без установления каких-либо новых информационных каналов.

Еще более важен случай, когда модель помогает преодолевать не пространственный, а временной барьер. Информационного канала в будущее, увы, не проложишь. А модель позволяет нам действовать так, как будто такой канал есть. Для этого надо только, чтобы выполнение преобразования T(t) над моделью занимало меньше времени, чем само время t. Можно было бы привести много примеров использования таких моделей в жизни современного человека, однако вряд ли в этом есть необходимость. Вернемся еще раз к ассоциациям представлений.

Мы видели, что ассоциации статических представлений отражают наличие пространственных корреляций, взаимосвязей в окружающей среде. Точно так же ассоциации динамических представлений — модели, создаваемые мозгом — отражают динамические временные корреляции, свойственные внешней среде. Ситуация х через время t вызывает (или может вызвать) ситуацию Y — вот общая формула таких корреляций, и эти корреляции запечатлеваются в мозгу в виде соответствующих ассоциаций.

3.9. Познание мира

Что такое знание? Как можно с кибернетической точки зрения описать ту ситуацию, когда человек или животное знает то-то и то-то?

Допустим, вы знаете, что в соседней комнате находятся два человека. Тот факт, что они там действительно находятся, означает, что если вы войдете в комнату, то увидите там двух людей. Тот факт, что вы знаете об этом, означает, что, не входя в комнату реально, а лишь представив, как вы открываете дверь и входите в комнату, вы представляете себе и двух людей, находящихся в комнате. Следовательно, в вашем мозгу имеет место ассоциация представлений, позволяющая вам предвидеть результаты некоторых действий, т. е. некоторая модель действительности. Так же интерпретируются утверждения, что, видя катящееся колесо, вы знаете, где оно будет через секунду; что собака, на которую замахиваются палкой, знает, что последует удар, и т.п. Знание — это наличие в мозгу какой-то модели действительности. Увеличение знания, т. е. возникновение новых моделей действительности в мозгу, — это процесс познания. Познание мира не есть привилегия человека, оно свойственно уже высшим животным. Пятый этап эволюции можно назвать этапом индивидуального познания мира.