Как вы думаете: если крысе показать шишкинский пейзаж с медведями и «Лунную ночь на Днепре» Куинджи — отличит она Их друг от друга? Или, скажем, марсианину дать для рассматривания картинки разных зверей, а потом позвать настоящую кошку — сможет ли он ее опознать по портрету? А электронная машина, если ее сделать зрячей, — сумеет ли она отличить кошку от собаки или букву «а» от «б»? И если сумеет, то как она это будет «вычислять»? Похоже ли вообще «машинное мышление» на человеческое?
Эти и другие аналогичные вопросы решает биологическая кибернетика. Биокибернетика — кибернетика живого организма — совсем новая наука. Она возникла недавно, когда принципы построения и работы кибернетических машин попытались применить к живому организму. Наше тело оказалось словно насквозь пронизано кибернетикой: самоуправляющиеся устройства обнаружены не только в центральной нервной системе, но и в каждой составляющей нас клетачке. Сто триллионов таких крошечных кибернетических автоматов работает внутри нас! Автоматические регуляторы поддерживают в нашем теле нормальное давление крови, состав желудочного сока, следят за ритмическими сокращениями сердца, легких... Обо всем этом и рассказывается в книге Е. Сапариной «Кибернетика внутри нас».
ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ
На протяжении последних лет интенсивно закладывается фундамент новой науки об управлении сложными процессами и операциями — кибернетики.
Различают три основные области управления. Первая — управление системами машин и производственными процессами. Вторая — управление организованной деятельностью коллективов, решающих ту или иную задачу: финансовую, шэедитную, страховую, торговую, транспортную и т. п. Третья область — управление процессами, происходящими в живых организмах. Сюда относятся физиологические, биохимические и биофизические процессы, связанные с жизнедеятельностью организма и направленные на его сохранение в изменяющихся условиях существования.
Современные приборы и средства сбора, хранения и переработки информации о сложнейшей структуре и функциях живых организмов открывают перед биологией такие возможности, которыми она никогда не располагала. Тесный союз и взаимодействие специалистов по электронике, математиков и биологов начинает давать существенные результаты, имеющие не только теоретическое, но и все возрастающее практическое значение.
Расширяются возможности проникновения в сложнейшие закономерности живой природы. В медицине начинают применяться электронные диагностические машины. Они помогут врачу устанавливать диагнозы сложных и тяжелых заболеваний. Создаются приборы и аппараты, временно, при операциях, заменяющие пораженные органы — почки, легкие, сердце, — что значительно облегчает труд хирургов. Широкие перспективы открываются при изучении процессов высшей нервной деятельности. I
Подход к изучению физиологических явлений, состоявший в исследовании отдельных систем организма и в искусственном расчленении действующих на него факторов, становится недостаточным, когда приходится иметь дело с закономерностями работы организма в целом. Мож-. но детально изучить свойства отдельных нервных клеток. И это в значительной мере уже сделано. Однако сложнейшие стороны функционирования мозга — мышление, речь — нельзя вывести непосредственно из свойств отдельных клеток.
Кибернетика тем и привлекает внимание физиологов, что она имеет дело со сложными системами, в том числе и физиологическими, с законами их действия.
В свою очередь, конструируя электронные машины, человек учится у природы, как он учился у нее, создавая простейшие орудия труда — своеобразные «усилители» рук и ног. Однако мозг бесконечно сложнее рук и ног. Пока он по многим .своим характеристикам для нас недости-
жимый идеал. Одна из них — способность надежно работать, с бот* шими резервами, с ничтожной затратой энергии при малых габаритах и весе. • •
Но мозг работает медленно. Он обладает недостаточной памятью .и•? способен забывать нужное. Его работа нарушается при переутомлении '. и недостатке питания. Он очень хрупок, совершенно не выдерживает сотрясений и ударов, подвержен различным патологическим изме-, нениям. Перелагая простейшие функции мозга на электронные машины, человек тем самым «исправляет» некоторые его недостатки. Главное, чего при этом добиваются, — быстродействие. Однако по сравнению с мозгом существующие машины имеют серьезный недостаток: они работают ненадежно, зачастую требуя многократной проверки операций. .
Возникает мысль: нельзя ли промоделировать структуру мозга, конечно, лишь в какой-то ее части, в каком-то определенном отношении? В последнее время возникла специальная отрасль кибернетики — бионика. Одно из ее конкретных применений — создание электронных аналогов нейронов и использование их в вычислительных машинах. Перспективы развития этого научного направления очень интересны.
Необычайные возможности открываются с созданием «обучающихся» машин. Такие машины должны не только воспроизводить заданную программу, заранее заложенную в них конструктором, но и накапливать-опыт, улучшать свою работу. Работают над машинами, способными непосредственно воспринимать письменный текст, человеческую речь, зрительные образы, подходить к формированию понятий.
Среди кибернетических дисциплин все более важное место занимает новая отрасль науки о языке — математическая лингвистика, тесно связанная с созданием «машинных» языков, автоматизацией перевода с одного языка на другой и реферированием научной литературы.
Поэтому появление книги, популярно рассказывающей о применения идей и методов кибернетики в области медицины, физиологии, психологии, лингвистики, очень своевременно.
Автор проделал большую и сложную работу по сбору и обобщению весьма значительного материала. Чувствуется, что он буквально вжился в тему, над многими проблемами серьезно размышляет сам и заставляет размышлять читателя. С задачей, стоявшей перед ним, автор справился хорошо.
Автору книги «Кибернетика внутри нас» удалось рассказать о сложных проблемах просто и занимательно, передать свои впечатления о лабораториях и институтах, в которых он побывал. Есть все основания полагать, что книга будет с удовольствием прочитана молодежью, живо-интересующейся, как показывает опыт, кибернетикой, ее достижениями в самых различных областях.
Несомненно, много интересного почерпнут из книги и более взрослые читатели, так как популярных книг о биокибернетике у нас почти яет. Книга молодого автора Е. Сапариной — одна из первых в этой-об- ^ ласти. . ,j
Академик А. И. Be pi ч ,
ОТ АВТОРА
Говорят, что кибернетика родилась на стыке, по крайней мере, пяти наук: теории автоматического регулирования, математики, логики, биологии и теории свягаи. Может быть, имен* но поэтому до сих пор предлагают все новые определения кибернетики: никак не добьются, чтобы в нем нашли отражение все стороны многогранной науки об управлении. Академик Берг в шутку говорил как-то, что зиает уже десятка четыре таких определений и, по-видимому, еще далеко не все.
Почти каждый ученый, с которым мне довелось встречать* ся; высказывал свою точку зрения на то, что такое кибернетика. Среди них были совсем молодые, недавно пришедшие в науку, и те, кто отдал ей всю жизнь. С увлечением часами рассказывающие о своей работе и пытающиеся отделаться от посторонних вежливыми, но ничего не говорящими непосвященному фразами. Активные сторонники новой науки и осторожные скептики. Разные люди — разные мнения, разные взгляды на одну и ту же проблему.
Эта особенность кибернетики создает большие трудности при попытке поближе познакомиться с ней. Только освоишь какой-нибудь вопрос, думаешь, ну, во всем разобралась. А потом придешь в другой институт, где занимаются подобными же^ 'исследованиями, и выясняется, что тут делают все инач'е, подбираются к той же проблеме совсем с другой стороны.
И поди отличи, кто прав, когда :в самой науке по мола» дости лет еще многое не устоялось и вызывает горячие споры. Тем более, что кибернетика теперь уже не одна, их две— техническая и биологическая.
Со второй кибернетикой — той, что «запрятана» внутри
нас, произошла удивительная вещь. Она родилась как бы дважды. Миллионы лет назад природа заложила в живые организмы совершенную автоматику, снабдила нас специальной системой управления —: мозгом, соединенным нервами со всеми частями нашего тела. И на каком-то этапе развития человеческий мозг придумал технические самоуправляющиеся автоматы, не подозревая, что создает лишь отдаленное подобие удивительных механизмов управления, существующих внутри нашего тела.
А когда кибернетические машины были созданы, они подсказали физиологам, что и в организме могут существовать своего рода кибернетические устройства.
Так кибернетика, родившаяся из сопоставления действий машин и живых организмов, вновь вернулась в биологию. И теперь, в свою очередь, служит источником новых идей для техники. Недаром полушутя-полусерьезно говорят: кибернетика — это наука, в которой физиолог подсказывает инженеру, как строить машины, а инженер объясняет физиологу, что такое жизнь.
Каждый, кто всерьез знакомится с новой наукой, поневоле вынужден решать «роковой» вопрос: кто кого? Не окажутся ли машины слишком умными, или, иными словами, смогут ли оли думать?
Не удались уйти от ответа и мне, хотя вы увидите, я делала все, чтобы по возможности отложить решение, оттянуть его на самый конец. Впрочем, я поступила еще хитрее: выложила все факты, а разбираться предоставила вам самим.
ПравДа, для этого мне пришлось сделать вас своими попутчиками в необычном путешествии — по страницам книг, по лабораториям и йаучным институтам, «а лекции и доклады. Мы с вами иногда посмеемся, чаще придется задумываться, изредка спорить. Мы много раз будем переходить от горячей веры к сомнениям, как это свойственно новичкам, впервые отправляющимся в трудный маршрут. Словом, путешествие вряд ли будет легким, но для любознательных — интересным. Ведь это путешествие внутрь самих себя. А то, что «поводырем» будет не ученый, смотрящий на многие проблемы «изиутри», а журналист, пожалуй, не такая уж помеха — это должно помочь вам увидеть все как бы своими . глазами.
СОДЕРЖАНИЕ
Вместо предисловия От автора 7
.........: 5
Болезни людей и «болезни» машин
Кибернетика и сердце . •................. 7
Электронный доктор . -.............; . . s 1$
Уравнение здоровья . i :............: -. . ,.17
«У вас сломался регулятор движений».......... . 23
Сто триллионов автоматов внутри нас
Пики, трефы, бубны, червы................ 28
Белковое письмо...................' . 33
Машины жизни.................... 37
Молекулы, стройся! ,.................. 41
Наше «центральное отопление» . . :........... 44
Пчелиная кибернетика .................. 49
«Бутылочная почта» организма.............. 53
Секрет автоматики живого................ 67
Лаборатория мышления
По карте мозга................... ; 61
Готический собор нервов................. 68
Телефонная станция?.................. 77
«Шаги по оврагу» . ,.................. 83
Игра в гадание.................... 88
Кибернетическая тренировка ............... 94
Факир на час..................... 100
Терра инкогнита.................... 106
Второй мозг в мозгу.................. 115
«Будильник» и «часы»................. 123
Центр удовольствия . ,................ 129
«Плачет мозг, а слезы в сердце»............. 136
Говорит нейрон! .................... 140
Как «застегнуты» клетки................. 146 •
Запчасти нервной системы ................' 151
Мозг с- ^ектронной начинкой...............'161
302
Если бы машины ходили в школу...
Машины-«насекомые».................. 166
...и машины-«позвоночные»................ 172
Горячо — холодно..................•» . 178
«Включатели» и «контролеры» .............. 184
Порочный круг.................... 193
Клетки с двойным дном................. 200
Марсианин и кошка : . :............... 207
Будет ли машина чувствовать?
Телевизор у меня в голове?!............... 213
То, что за экраном................... 219
«Зрячие» машины................... 228
Электронный собеседник................. 239
Сигналы сигналов................... 245
«Пропускная способность» мозга ;............. 254
«Глокая куздра» и информация............. 261
Машинный язык.................... 269
Нужна ли «железная» логика? >.....-.......; 276
Алгоритмы заветных пятерок ............... 283
С точки зрения машины................... 292
Цена: 150руб.
