Исследование человеческого мозга

Нанотехнология

Нано (греч. nano — карлик) — приставка, обозначающая миллиардную долю единицы измерения (1 нм — 10-9 м). Это технология создания микротел и их систем на основе расположения атомов. Как известно, различие между телами материального мира проявляется в количестве атомов, из которых они состоят, и

в их расположении относительно друг друга. Нанотехнология — это технология XXI в. Специалисты уже сегодня говорят о прямо-таки фантастических возможностях этой технологии. Создание органических соединений с использованием генетической информации о полезных для человека продуктах, например питания. Производство микробиологических роботов для устранения

«неполадок» в организме человека. Создание на молекулярном уровне систем

«органическое — неорганическое» (микросхемы), способных, например, улучшать и усиливать функции работы органов чувств человека, а также создание машин умнее человека и т. д.

Первые попытки расположения отдельных атомов в заданном порядке были осуществлены в 1981 г. с помощью туннельного микроскопа: сверхтонкая игла проводится к поверхности тела на расстоянии диаметра атома, что позволяет электронам атомов на поверхности тела создавать с проводимой металлической иглой электрический ток в замкнутом контуре, состояние которого регулируется движением иглы. В рекламных целях специалисты фирмы «Ай-Би-Эм» расположили таким методом 35 атомов для изображения названия собственной фирмы.

Грубо говоря, нанотехнология является технологией «записи» огромного

количества информации на мельчайших материальных носителях. Эта технология представляет большой интерес для исследователей человеческого мозга, одной из величайших тайн природы.

Цефализация (греч. kephale — голова) — концепция, согласно которой эволюция жизни на Земле является направленным процессом, повышением роли головного мозга, центральной нервной системы в развитии биологических видов

на Земле. Идея этой концепции принадлежит американцу Д. Дану (1813—1895),

высказавшему ее в конце XIX в. Однако развитие этой идеи связано с учением В.

И. Вернадского о биосфере. Он писал, что в течение всего эволюционного процесса, начиная с кембрия, т. е. в течение пятисот миллионов лет, мы видим, что от времени до времени, с небольшими промежутками остановок до десятков и сотен лет идет увеличение сложности и совершенства строения центральной нервной системы, т. е. центрального мозга. Эта идея В. И. Вернадского изложена

в его работе «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения»1.

В прошлом веке исследования строения и функций головного мозга человека показали, что контроль деятельности всех органов и систем организма человека, объединение их в единое целое и организация их совместной работы осуществляются нервной системой, которую по выполняемым функциям подразделяют на центральную (ЦНС) и периферийную (ПНС). К ЦНС относится головной и спинной мозг. К ПНС — отходящие от спинного и головного мозга нервы и нервные узлы. ПНС подразделяют, в свою очередь, на соматическую (координирует деятельность поперечно-полостной мускулатуры) и вегетативную (автономную), которая регулирует активность работы внутренних органов, желез

и гладкой мускулатуры.

Созданный в прошлом веке структурно-функциональный подход к изучению

функций головного мозга, нервной системы человека позволил подойти к более тщательному исследованию нервных клеток (нейронов). Человеческий мозг состоит приблизитель-

1 М.: Наука, 1965.

но из 100 млрд нейронов (от греч. слова - жила) и около 1 трлн синапсов. На

каждый среднего размера нейрон мозга человека приходится десяток глиальных клеток, склеивающих все нейроны в единую систему и до 10 тыс. синапсов (от греческого слова, означающего соединение), которые обеспечивают передачу нервных сигналов (импульсов) от одного нейрона к другому. Важным компонентом нервной системы являются нейрогормоны, т. е. химические вещества, передающие нервные импульсы через синаптические системы связи между нейронами. К ним относится адреналин и ряд других веществ. Расстройство системы производства соответствующих нейрогормонов приводит

к нарушению системы передачи импульсов между нервными клетками, что выражается, например, в ослаблении памяти и т. д.

Несмотря на то что исследования человеческого мозга интенсивно развивались

в прошлом веке, тем не менее остается много загадок в понимании этого чрезвычайно сложного образования: как происходит, например, процесс формирования сознания и мышления?

Часто в дискуссиях по проблемам изучения мышления можно услышать такую реплику: у человека нет органа, для того чтобы думать, размышлять, поскольку мозг занят решением сверхсложных задач управления всем человеческим организмом в целом. Ранее предполагали, что мозг в основном связан с обеспечением психических функций человека, однако глубокое изучение работы всего организма человека убедило ученых в том, что человеческий мозг играет важнейшую роль в управлении всем организмом и его поведением в материальной и социально-психологической среде. Клетки головного мозга крайне чувствительны к нормальному процессу кровоснабжения: предел реанимации, например, коры больших полушарий головного мозга находится в интервале от 3 до 8 мин, что значительно меньше предела выживаемости других органов человека.

С развитием нанотехнологии специалисты связывают большие надежды с возможностью точного воспроизведения некоторых важных функций деятельности головного мозга: управление отдельными мышцами и т. д.

Этот подход основывается на предложении сходства функций, выполняемых мозгом, состоящим из огромного числа малых размеров нейронов и функций систем, реализованных на микросхемах, которые моделируют отдельные процессы головного мозга:

микросхема плюс нейрон, передающий нервный импульс в соответствующие

нервные клетки.

Большую роль в развитии этого подхода играют методы математической топологии, раздела современной математики, изучающей строение разнообразных структур и их преобразования, т. е. способы перехода от одной в другую. Все материальные тела являются определенными пространственными фигурами расположения частиц, атомов, молекул, и, следовательно, информация об их расположении может быть использована для создания различных структур на микросхемах. Информация в головном мозге человека структурирована («записана») в 10 000 раз плотнее, чем в современных компьютерах.

Искусственный интеллект. Интеллект (лат. intelectus — ум, рассудок) — сложное образование. Грубо говоря, это целостная система функций человеческого ума или способностей человека создавать знания о мире, принимать решения и строить свою деятельность в соответствии с создаваемыми идеалами и ценностями. Люди давно интересуются созданием технической системы, способной решать задачи и выполнять функции естественного

интеллекта.

Искусственный интеллект — это, грубо говоря, способность технической системы решать задачи с элементами творческого мышления. В 1936 г. английский математик А. Тюринг (1912—1954) предложил примерный критерий различения естественного и искусственного интеллекта. Исследователь задает вопросы двум респондентам, находящимся в двух изолированных комнатах. В одной из комнат находится вместо респондента-человека техническое устройство, отвечающее на вопросы исследователя. Если исследователь не заметит разницы в получаемых ответах от машины и человека, то он будет убежден в том, что ответы ему дает человек, а не машина.

Сегодня развиваются два направления в создании искусственного интеллекта. Первое направление — это создание все более сложных программ для решения стандартных типов задач естественного интеллекта в принятии решений (экспертные оценки, деловые игры и т. д.). Второе направление связано с исследованием самого естественного интеллекта (что такое мышление и т. д.).

Дата добавления: 2014-11-29