6 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Что такое кибернетика? Исходя из наших нужд ее сле­дует определить как учение о функциональных саморегу­лирующихся системах. Поскольку определение всегда аб­страктно, покажем па простом примере, что имеется в виду.

Предположим, что наша рабочая или жилая комната отапливается газовой печью. При температуре 21° С мы чувствуем себя нормально. Регуляторы в системе отопле­ния позволяют нам, когда становится слишком жарко, уменьшать, а при снижении температуры увеличивать по­дачу газа. Если подачу газа приходится регулировать во время напряженного труда, то это мешает работе.

Между тем технически несложно соединить подачу газа с термометром. Термоизмерительный прибор соединяют с газопроводом таким образом, что при повышении темпера­туры подача топлива уменьшается, а при понижении уве­личивается. Так автоматизируют отопление помещений. Газ дает тепло, тепло действует на газ. Поэтому мы гово­рим об автоматизированной системе регулирования. В на­шем очень простом примере эта система позволяет чело­веку не тратить никаких усилий на переключение отопи­тельного устройства. На крупном промышленном предпри­ятии, где приходится регулировать многое — температуру парогенераторов, скорость работы станков, давление в кот­лах и т. д.,— может быть получена очень большая эконо­мия рабочей силы.

Но вернемся к нашему примеру. Поскольку температу­ра в помещении воспринимается каждым из нас индиви­дуально, создают такие регулирующие устройства, которые позволяют устанавливать желательную температуру. Кто любит сидеть в теплой комнате, установит регулятор па 23° С, кто предпочитает более низкую температуру, поста­вит на 19° С, а то и ниже. Автоматическое устройство бу­дет поддерживать заданную температуру.

Что общего между работой автоматической системы и процессом обучения животных?

В ответ на этот вопрос разберем еще один простой при­мер. Поднимая гантель весом пять килограммов, новичок в тяжелой атлетике поначалу слишком слабо напрягает мышцы. Но затем он прикладывает большие усилия и под­нимает гантель. При повторении упражнения он уже сра­зу правильно напрягает мышцы.

Как это оказалось возможным?

В начале каждого движения из мозга по нервам посту­пает указание мышцам — в нашем примере оно касается степени их напряжения. Удалось или не удалось выпол­нение движения, мозг узнает через другие нервные кана­лы. Это сообщение является принципиально важным в ки­бернетике обратным сообщением (или обратной связью). Само собой разумеется, что оно передается не словами, оно закодировано (вроде телеграммы, передающейся при по­мощи азбуки Морзе), то есть состоит из определенной по­следовательности отдельных импульсов. В рассматривае­мом нами примере первое обратное сообщение означает, что напряжение мышц недостаточно. Сразу же следует указание повысить напряжение. Теперь, когда оно стало достаточным, в мозг поступает соответствующее обратное сообщение. Там оно фиксируется, иначе говоря, необходи­мое для поднятия гантели напряжение запоминается. Это напряжение является расчетной, величиной, на которую устанавливается система регулирования мозг — мышца — мозг. В следующий раз, поднимая гантель весом пять ки­лограммов, человек уже без какого-либо раздумья приме­няет наиболее пригодное для этого усилие мышц. Две ча­сти — мозг и мышцы — образуют саморегулирующуюся си­стему. Безусловно, она зависит и от других процессов, происходящих в теле. Скорее всего она является подсисте­мой в очень большой и сложной общей системе.

Наверняка многим хорошо известен цирковой номер, позволяющий показать отрегулированное на расчетную величину отношение между мозгом и мышцами. Кому-ни­будь предлагают поднять гантель, сделанную из картона и по своему цвету, форме и надписи «5 кг» разительно на­поминающую металлическую гантель того же веса. На са­мом деле пустая картонная гантель весит всего несколько граммов. Человек видит ее и принимает за настоящую. Он наклоняется к муляжу, памереваясь поднять пятикило­граммовую гантель, и его мышцы получают соответствую­щее сообщение: следует применить такое-то напряжение. Но оно, естественно, намного превышает действительно не­обходимое усилие — рука вместе с муляжом подлетает вверх, что поражает и действующее лицо и публику и вы­зывает смех.

Связанным с регулированием процессам, механизмам, аппаратам, мышцам или нервам дают в кибернетике как можно более общие обозначения и включают в схему. То, что принимается как действующее, например измеритель­ный прибор, восприятие, поведение или процесс в мозге, заключают в рамку и называют блоком. Система, состав­ленная таким образом, называется блок-схемой.

Попробуем при помощи рис. 31 детальнее познако­миться с блок-схемой. Восприятие животного, указанное на рисунке слева, может относиться к чему угодно: ме­шающей решетке, ручке двери, крышке ящика. Восприня­тое через зрительный канал нервной системы сообщается мозгу. Из него поступает обратное сообщение в орган вос­приятия, обычно глаз. Передача сигналов от воспринимаю­щего органа к мозгу и обратно показана на рисунке внеш­ней кривой. Это делает содержание восприятия интересным: либо привлекательным, либо сулящим опасность. Не­редко только после обратного сообщения на окружающей животное фоне что-то начинает проясняться; по-видимому, это можно отнести к защелке, которой занимался енот.

Кибернетическая блок-схема

Кибернетическая блок-схема

Но в этой схеме должны быть учтены столь часто упо­минавшиеся действия животного. На нашем рисунке для простоты показаны только три из них: одно успешное дей­ствие I(сплошная линия) и два безуспешных (II и III, штриховая линия). Род выполненного движения PI его ре­зультат также сообщаются мозгу. Идущее оттуда обратное сообщение к органам движения (мышцам) при выгодном для животного поведении действует поощрительно или благоприятно, при напрасном — сдерживающе, тормозяще. Таким образом, отношение между моторикой (органами движения), с одной стороны, и мозгом — с другой, можно рассматривать как контур регулирования.

Ну а теперь вернемся к процессу научения животных и попробуем объяснить его с помощью теории регулирова­ния. Итак, перед нами два различных контура регулиро­вания: во-первых, система орган чувств — мозг — орган чувств и, во-вторых, система моторика — мозг — моторика. Обе системы находятся в диалектической взаимосвязи. Ки­бернетический подход подтверждает вывод, сделанный еще Павловым при изучении условных рефлексов. Сообразно с этим имеются два и только два основных результата выс­шей нервной деятельности: один — возбуждающее дейст­вие, которое в нашей блок-схеме для упрощения и облег­чения понимания названо поощряющим или благоприят­ным; другой — торможение, отчетливо проявляющееся при уменьшении в ходе эксперимента числа напрасных дейст­вий. В этой связи еще раз хочется сказать: ни при каких обстоятельствах нельзя считать, что труды Павлова имеют только историческое значение и не представляют сегодня научного интереса. Скорее верно то, что современные на­учные исследования ведутся на прочном фундаменте ста­рых достижений и обогащают их новыми.

Иному любителю животных кибернетические рассуж­дения покажутся трудными, слишком абстрактными и не имеющими прямого отношения к практике, во всяком слу­чае к дрессировке собак. Между тем эту связь установить совсем несложно. Известно, что одни виды поведения жи­вотных затормозить легче, другие — сложнее. Блок-схема в этом случае укажет необходимую форму тренировочных упражнений. Нам уже больше не придется зависеть от под­час весьма различающихся оценок мнимых или настоящих экспертов, так как все точные факты поддаются математи­ческой обработке.