Психические процессы с точки зрения кибернетической науки

Психика играет исключительно важную роль в обеспечении существования человека как биологического объекта. Ее особое положение среди других систем организма вызвано тем, что психика обеспечивает возможность целенаправленного поведения и регуляцию эмоционального состояния человека. Именно наличие у психики данной функции - функции управления и регуляции - позволяет провести определенные параллели между психическими явлениями и общими кибернетическими законами и закономерностями.

Кибернетика - это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых объектах и обществе. Пик развития кибернетики приходится на середину XX века, что было связано с бурным развитием науки и техники. С точки зрения кибернетики, любой самореализующийся объект, т.е. объект, обладающий определенной программой действий, должен состоять, как минимум, из двух систем. Во-первых, он должен обладать системой, которая была бы в состоянии осуществлять реализацию данной программы. Во-вторых, должны существовать системы, которые непосредственно выполняли бы заложенные в программе действия. Таким образом, речь идет об управляющих системах и системах (объектах) управления. Объект управления имеет целевое назначение,

которое состоит в выполнении определенных действий, а в ряде случаев он может изменяться сам. Управляющая система имеет целевым назначением управление объектом. Процесс управления осуществляется как обмен информацией между управляющей системой и объектом управления. Причем обмен информацией между управляющей системой и объектом управления осуществляется по двум каналами. По каналам прямой связи поступает информация от управляющей системы к объекту управления. В этой информации содержатся указания и команды для объекта управления, в соответствие с которыми происходит осуществление того или иного движения, операции и т.д. По каналам обратной связи поступает информация от объекта в управляющую систему о результатах выполнения той или иной команды.

Наиболее простым примером такого самореализующегося объекта являются станки с программным управлением, которые обладают определенной программой, или системой управления, и механизмами, которые эту программу выполняют. Более сложным кибернетическим объектом является робот, самостоятельно выполняющий программу в условиях какого-либо поля (физического, информационного, природного и т.п.). В условиях поля он должен не только выполнять заложенные в программе действия, но и вносить соответствующие изменения в характер выполняемых действий в зависимости от внешних условий. Подобный объект можно было бы рассматривать как самоактуализирующийся, поскольку он стремится наиболее полно выполнить программу в постоянно изменяющихся условиях внешней среды (рис. 17.1).

Живой организм - это еще более сложный объект. Под воздействием внешних условий происходят изменения не только в характере совершаемых им действий, но и в самом организме. Следовательно, живой организм не только самоактуализирующийся, но и саморегулируемый объект. Человек, вероятно, один из самых сложных объектов реального мира, известных науке в настоящее время. Он не только самоактуализирующийся и саморегулируемый, но и саморазвивающийся объект. Его свойство как саморазвивающегося объекта состоит в том, что он в состоянии самостоятельно создавать и изменять программу своих действий.

Рис. 17. 1. Схема системы у правления. УС - управляющая система; ОУ - объект управления

У человека как живого объекта процесс управления реализуется через психическую деятельность. Поэтому психика рассматривается как управляющая система человеческого организма. Такое понимание роли психики было вызвано не только развитием техники, но и всем ходом развития наук, изучающих человека. Особенно важен был период, когда утвердилось мнение о том, что человек существует в объективном мире и не может быть от него изолирован. Человек вынужден постоянно приспосабливаться к окружающему миру. Этот процесс приспособления впоследствии стал называться адаптацией. Рассмотрению проблемы адаптации с позиции медико-биологических наук и психологии посвящена отдельная глава. В данной главе наша задача заключается в раскрытии той роли, которую играют

Это интересно
Сможет ли "искусственный интеллект" заменить мозг человека?
Развитие кибернетической науки по-новому заставило человека посмотреть на самого себя. Особенно много вопросов возникло, когда появились первые компьютеры. С их появлением люди стали задумываться о возможности создания "искусственного разума", или "искусственного интеллекта". С тех пор прошло достаточно много времени, а количество вопросов не только не уменьшилось, но и многократно увеличилось. Человек стал не только задавать вопросы, но и сравнивать себя с компьютером. Вопрос о том, кто умнее - человек, создавший компьютер, или его собственное создание - компьютер, - становится одним из самых интересных. Вот как на этот вопрос отвечают Том Харрингтон и Дениза Квон "Подобно Нарциссу, восхищавшемуся своей собственной красотой, человек с тоской глядит в нечто вроде интеллектуального увеличительного стекла и отходит со словами "Да, ты действительно самый разумный из них всех!" Наш мозг в 10 биллионов раз менее эффективен энергетически, чем теоретически он мог бы быть, и его клетки реагируют в тысячи раз медленнее, чем ячейки цифрового компьютера, и тем не менее он продолжает находиться под нарциссическим впечатлением от своей собственной работы, обычно относя все недостатки на счет своей огромной сложности. В 1968 году мозг Джона Кемени, заметив, что между ним самим и машиной нет существенной разницы, сделал утверждение, показавшееся в то время здравым. Даже на базе транзисторов... конструктивные трудности едва ли позволят сделать машину более чем из миллиона частей. Так что	мы можем свободно сказать, что человеческий мозг надолго останется примерно в 10000 раз более сложным, чем самые сложные машины". С тех пор компьютеры развились невероятно. Но мозг по генетическим причинам застрял на обочине интеллектуальной дороги, поскольку он мутирует медленно. К счастью, наши когнитивные способности не застряли вместе с ним. Каждый день мы встраиваем в компьютеры новые мутации и, навязывая им наше собственное направление естественного отбора, развиваем "мыслительную" силу человека. Как может компьютер практически конкурировать с нами? Лучше сначала спросить, а смог бы компьютер хранить и обрабатывать то количество информации, какое мы сами воспринимаем. Насколько это много? Информацию, воспринимаемую нами за одно мгновение текущей зрительной сцены, можно оценить, исходя из интенсивности, с которой этот мир стимулирует каждую из ваших 250000000 палочек и колбочек. При наличии 100 возможных уровней интенсивности стимуляции каждой из них мы получим достаточно верное повторение воспринимаемого мира, так что для каждой колбочки или палочки нам пришлось бы записать по две цифры. Это составило бы 2 х 250000000 единиц информации - т.е. средняя ванная комната, заполненная перфокартами. Обновляя стимульную зрительную сцену 100 раз в секунду на протяжении ста лет жизни, мы бы оказались затопленными в таком количестве зрительной информации, какого хватило бы, чтобы заполнить перфокартами куб с ребром в 34 километра. Компьютерная

психические познавательные процессы как структурные элементы системы управления в обеспечении адаптации человека с точки зрения кибернетики.

Существенный прорыв в развитии научного представления о человеке произошел тогда, когда пришло понимание того, что живой организм обладает таким свойством, как саморегуляция. Этим, вероятно, мы в первую очередь обязаны К. Бернару и У. Кэннону, которые стали говорить о саморегуляции организма как важнейшем условии поддержания постоянства параметров внутренней среды, а следовательно, как об одном из основных условий жизни биологических объектов. Дальнейшая разработка данной проблемы привела к тому, что было доказано наличие взаимосвязи между психическими и физиологическими явлениями.

Дело в том, что до середины XIX века головной мозг как носитель психического противопоставлялся всем остальным системам организма, в том числе и спинному мозгу, который в то время рассматривался в качестве источника многих физиологических

Это интересно

память такого объема оказалась бы безнадежной, как это случилось в 1968 году, но тусклый свет надежды идет к нам из 1926 года, когда Эмануэль Голдберг смог записать на микрофильме буквы величиной в один микрон; такая плотность означает, что на большой почтовой марке можно расположить 50 Библий. При такой записи информации наш столетний опыт зрительного восприятия уместился бы в кубе из марок с ребром в 20 метров. Объемные голограммы имеют более легкий доступ и гораздо большую плотность. Но если бы мы могли хранить информацию так, как это делает природа, ваш зрительный опыт за 100 лет смог бы уместиться в кубике с ребром в 1мм - с булавочную головку. Генетическая информация, необходимая для воссоздания любого человека... хранимая в виде 4-битового РНК-кода, уместилась бы в слое над одним ногтем. В таком случае хранение информации, превышающей по объему все, что когда-либо мог собрать мозг, кажется легким, но как быть с обработкой, воспроизведением и передачей? Такие компоненты, как макромолекулярные транзисторы и оптические компьютеры на трансфазерах и технология производства оптики с сопряжением фазы скоро превзойдут все, что имеется сегодня. Компьютеры будут более плотными, и в них, возможно, не будет проводов, а только световые лучи, которые могут проходить друг сквозь друга. И они будут способны обрабатывать целые поля оптической информации и мгновенно формировать с ней ассоциации, избегая в некотором смысле необходимости в интерактивных соединителях, имеющихся

в мозге. Такие компьютеры легко превзойдут мозг. Как насчет передачи информации? Новые оптические зеркала с сопряжением фазы позволят нам посылать трехмерные набитые информацией голограммы по отдельным стеклянным волокнам. Физики говорят, что по одному стеклянному волокну теоретически возможно транслировать продолжительный зрительный входной сигнал от примерно 10000 абонентов. Видимо, в неполноценности мозга нет сомнений. Даже по сравнению с существующими машинами он по многим параметрам выглядит, как игрушка. Нам только нужно побольше людей (и компьютеров), чтобы писать гибкие и тщательно разработанные программы, или сделать специальные компьютеры, которые сами были бы своей программой. Поэтому спросим, а хорошо ли умеет мозг думать? Если мы нарисуем длинную ось, отмеряющую сложность мышления, то похоже, что мы все-таки сможем поместить себя на ней хоть на бит повыше абака. Может ли абак мыслить? Наверно, нам лучше думать, что да." Так думают Том Харрингтон и Дениза Квон, а как думаете вы? Когда вы будете определять свою точку зрения по данному вопросу, подумайте еще и о том, какая машина, какой самый современный компьютер способен самостоятельно (без программы, написанной человеком) принимать решения и обладает собственными чувствами. Вероятно, интеллект и способность хранить и обрабатывать информацию - понятия не тождественные. По: Солсо Р.Л. Когнитивная психология / Пер. с англ, под ред. В.П. Зинченко. - М: Тривола, 1996.

функций, т.е. деятельность головного мозга в большинстве случаев никак не связывалась с деятельностью спинного мозга. Постановка вопроса о саморегуляции организма повлекла за собой необходимость найти структуры и механизмы, обеспечивающие эту регуляцию. Одним из первых в качестве системы регуляции внутренней среды организма был назван спинной мозг. Однако экспериментальные исследования, проведенные Э. Пфлюгером по изучению реакций, управляемых лишь спинным мозгом (реакции обезглавленных животных), позволили обнаружить признаки актов психически регулируемого поведения. Было высказано предположение о том, что спинной мозг задействован в осуществлении психических актов. Поэтому не случайно Э. Пфлюгер назвал свою работу "Сенсорные функции спинного мозга".

С другой стороны, исследования К. Бернара, И.М. Сеченова, Э. Вебера показали, что головной мозг, в свою очередь, участвует не только в осуществлении психических

функций, но и в регуляции внутренней среды организма. Таким образом, в качестве основной системы регуляции организма стали называть центральную нервную систему, включающую в себя и головной мозг, и спинной мозг с присущими им психическими и физиологическими функциями.

В то же время любая система для осуществления своих функций должна обладать определенными механизмами. В качестве такого механизма в физиологии стал рассматриваться рефлекс. Первоначально рефлекс было принято понимать как механизм взаимодействия отдельных систем организма для осуществления биологически целесообразной реакции на какое-либо воздействие. Причем явление рефлекса в большинстве случаев связывалось со спинным мозгом. Между тем в процессе теоретических и экспериментальных исследований стало ясно, что соматические и гомеостатические функции, выполняя роль биологически целесообразных реакций, являются управляемыми, а управляющими устройствами являются соответствующие нервные центры, в том числе расположенные в головном мозге. Следовательно, головной мозг также задействован в образовании рефлексов. Более того, было установлено, что он играет при этом ведущую роль. А как мы знаем, в данный период психическая деятельность напрямую связывалась с функционированием головного мозга. Но если это так, то возникает вопрос, задействована ли психика в регуляции организма? Если задействована, то какова ее роль? Как увязать психические явления, присущие головному мозгу, с проблемой регуляции организма? Ответ на эти и многие другие вопросы дал И.М. Сеченов, который стал рассматривать рефлекс как более обобщенное явление.

Сеченов известен современным ученым не только как талантливый физиолог, но и как психолог. Он пытался дать объяснение многим психическим явлениям, к числу которых относится и мотивированное поведение. В ходе своих психологических и физиологических исследований Сеченов пришел к радикальному заключению - нельзя обособлять центральное, мозговое звено психического акта от его естественного начала и конца. Нельзя рассматривать психические явления, связывая их только с деятельностью головного мозга, отрывая их от периферии и других систем организма. В формировании психических и психофизиологических явлений задействована вся нервная система. Это единство, по мнению Сеченова, обусловлено тем, что психический акт - это процесс, который имеет свое начало и конец. Он писал: "Как основа научной психологии мысль о психической деятельности с точки зрения процесса, движения... должна быть принята за исходную аксиому, подобно тому, как в современной химии исходной истиной является мысль о неразрушаемости материи".

Если согласиться с этим высказыванием, то необходимо согласиться и с тем, что психические явления не могут быть вызваны лишь одной деятельностью головного мозга. Если внутримозговое звено является центральным не только в том смысле, что его роль - главная, но и в том, что в общей структуре всего акта оно является серединой, то по отношению к нему началом и концом по необходимости могут быть лишь внемозговые компоненты на периферии. Исходным звеном является раздражающее воздействие объекта, а, соответственно, конечным звеном является опосредованное центром действие человека, направленное на этот объект.

По мнению Сеченова, такой целостный акт с его внутримозговым звеном и вне-мозговой соматической периферией, смыкающей организм с объектом, и есть рефлекс.

И если центральное звено с его психическими функциями нельзя обособлять от соматической периферии, то это означает, что субстратом психического акта является не только мозговое звено, но вся эта трехчленная структура, в которой исходный и конечный периферические компоненты играют не менее существенную роль, чем компонент центральный. А если это так, то мы должны сделать по крайне мере два логических вывода.

Во-первых, психические явления (акты) являются неотъемлемой частью рефлексов, которые охватывают все иерархические уровни нервно-мозгового аппарата и выражают общую форму работы нервной системы. Следовательно, психические акты включены в осуществление регуляции организма.

Во-вторых, поскольку концевые компоненты рефлекторного акта по своей природе неотделимы от раздражителя, то рефлекс - это не только внутриорганическое образование, но и механизм физического взаимодействия между организмом и объектом. Следовательно, психические процессы включены в организацию взаимодействия организма и внешней среды.

Исходя из этих выводов, можно сделать предположение о том, что, поскольку психические процессы связаны не только с центральным звеном, но и с концевыми компонентами рефлекса, вероятно, именно они являются той структурой, которая связывает воедино все компоненты рефлекса, а следовательно, осуществляет взаимодействие организма и среды. Однако такое понимание роли психики возникло значительно позднее. Этому предшествовали работы И.П. Павлова, Н.А. Бернштейна, П.К. Анохина и др.

Очень часто в психологической литературе, когда авторы оценивают вклад Павлова в развитие психологии, говорят об открытии им условного рефлекса как физиологического принципа организации поведения. Однако не меньшая, а, может быть, даже большая заслуга Павлова заключается в том, что он рассматривал рефлекс как принцип уравновешивания организма и среды. Он писал: "Первое обеспечение уравновешивания, а следовательно, и целостности отдельного организма, как и его вида, составляют безусловные рефлексы, как самые простые... так и сложнейшие, обыкновенно называемые инстинктами... Но достигаемое этими рефлексами уравновешивание было бы совершенным только при абсолютном постоянстве внешней среды. А так как внешняя среда при своем чрезвычайном разнообразии вместе с тем находится в постоянном колебании, то безусловных связей как связей постоянных недостаточно, и необходимо дополнение их условными рефлексами, временными связями"¹.

Таким образом, рассматривая рефлекс как механизм уравновешивания организма и среды, Павлов разделил рефлексы на два основных вида: безусловные, или видовые, т.е. свойственные для всех представителей данного биологического вида, являющиеся проводниковыми, т.е. обеспечивающими биологическое существование организма, и условные, которые носят временный характер и по необходимости являются замыкательными, т.е. обеспечивающими замыкание и размыкание "проводниковых цепей" между явлениями внешнего мира и реакциями на них живого организма. Но за счет чего происходит это "замыкание"? Вероятно, для того чтобы начал формироваться условный рефлекс, необходима информация

о соответствующих изменениях внешней среды, а также необходимы механизмы, которые могли бы осуществить переработку данной информации.

Отвечая на эти вопросы, Павлов выделяет целостный механизм анализатора, включающий периферическое, промежуточное и центральное звенья, а также говорит о существовании высшей нервной деятельности, обладающей своими каналами получения информации, называя их первой и второй сигнальной системой. К первой сигнальной системе он относил психические образы, которые возникают вследствие воздействия на организм физических раздражителей. Ко второй сигнальной системе он относил речемыслительные процессы. В качестве второсигнального раздражителя им рассматривался внешний социальный и вместе с тем физический агент. Таким агентом является слово, которое воспринимается с помощью анализаторов, но вместе с тем оно наполнено социальным содержанием.

Следовательно, Павлов рассматривал психические явления в качестве одного из компонентов регуляции жизнедеятельности человека. Для него психические явления выступали как носители информации, как сигналы, включающие систему регуляции организма и поведения человека, а в качестве основного механизма системы регуляции он рассматривал образование рефлекса (или рефлекторной дуги), который в свою очередь был не чем иным, как результатом сигнализации. Таким образом, Павлов одним из первых связал психические явления с поступающей извне информацией - сигналами внешнего мира. А именно сигналы являются одним из важнейших структурных элементов современных кибернетических теорий. Поэтому мы вправе утверждать, что труды И.М. Сеченова и И.П. Павлова в значительной степени предопределили возможность рассмотрения психических явлений с позиций кибернетической науки.

Однако в ходе развития науки стало понятно, что механизмы регуляции имеют более сложную структуру, чем рефлекторная дуга, предложенная Павловым. Было высказано предположение, что, скорее всего, эти механизмы имеют вид рефлекторного кольца.

Идея рефлекторного кольца была предложена и теоретически разработана известным отечественным ученым Н.А. Бернштейном. По его мнению, регулятивный акт не заканчивается ответной реакцией организма. Для того чтобы совершить сложное действие, необходимо не только сформировать команду на его выполнение, но и проследить его выполнение, а также внести в случае необходимости соответствующие изменения в ход его выполнения. Поэтому, говоря о регуляции организма и деятельности, необходимо вести речь не о рефлекторной дуге, а о рефлекторном кольце, по отношению к которому условный рефлекс является лишь частным случаем.

Обоснование Бернштейном концепции рефлекторного кольца принципиальным образом изменило представление об участии психики в регуляции состояний организма и поведения человека в целом. В рамках данной концепции психика стала рассматриваться не как носитель информации, а как непосредственное управляющее звено, имеющее свою структуру и механизмы.

Таким образом, к середине XX века стало ясно, что в живом организме существует целая система регуляции, которая учитывает поступающие извне сигналы и на их основе формирует программу уравновешивания организма со средой в виде

регуляции внутренней среды организма и внешнего поведения. Однако по-прежнему оставались без ответов вопросы о том, как все это реально происходит. Дать ответ на эти вопросы не представлялось возможным, потому что человек оставался объектом, "в который нельзя залезть и пощупать все своими руками". Этого нельзя сделать, не нарушив целостность организма, не вызвав его гибель, но когда в биологическом объекте останавливается жизнь и прекращается функционирование его систем, ответы на поставленные вопросы не могут быть найдены. Поэтому организм человека и его психику стали называть "черным ящиком" - объектом, не поддающимся всестороннему и полному изучению.

Другое дело технические системы. В отличие от живого организма все можно оценить и исследовать с момента их создания. Можно установить закономерности их функционирования. Поэтому, в отличие от живых организмов, технический объект очень часто, по выражению создателя кибернетической науки Н. Винера, называют "белым ящиком". С развитием электронно-вычислительной техники, созданием сложных технических систем, построенных на законах кибернетики, стало ясно, что существует очень много общего между принципами организации регуляции живых организмов и кибернетических систем. Исходя из этого были предприняты попытки создания концепций и теорий регуляции биологических организмов по аналогии с кибернетическими системами. Некоторые из них оказались в состоянии объяснить ряд психических явлений. К числу таких работ в первую очередь необходимо отнести труды представителя санкт-петербургской психологической школы Л.М. Веккера.

Рассмотрим более подробно некоторые положения, на которых основываются данные концепции.

¹ Павлов И.П. Избранные произведения. - М.: Учпедгиз, 1949.