Действие вместо реакции - Олег Юрьевич Цендровский

чем же все-таки занимается кибернетика? Наша культура ассоциирует и ее саму, и приставку кибер– с компьютерами и роботами. На ум приходят фантастические фильмы и сцены из стремительно приближающегося будущего. Сами Винер и Шеннон, как и другие основоположники этой науки, однако, придерживались совсем иного понимания.

В поисках вдохновения они смотрели скорее назад и перед собой, нежели вперед. Проносящийся в их головах ассоциативный ряд был связан с чередой бесконечно сложных живых организмов и нервных клеток. Прототипы своих устройств они искали там, в царстве жизни и в принципах, управляющих человеческим мозгом. Рукотворные аппараты воспринимались ими всего лишь блеклыми подобиями той тонкой информационной механики, что управляет миром вокруг нас и в особенности нашим собственным умом.

Следовательно, кибернетика возникла как наука, занимающаяся исследованием и созданием саморегулирующихся информационных систем вообще, а никоим образом не одних лишь механических устройств.

Вспомним название самого первого труда по кибернетике за авторством Винера: «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Ученый поместил «животное» перед «машиной» вовсе не случайно, ведь он являлся не только блестящим математиком, но и биологом. Увлечение Винера биологией являлось настолько сильным, что его первая диссертация была посвящена генетике, а не математике. Точно так же Клод Шеннон провел первую половину жизни в страстном изучении биологии, а с особенным вниманием он относился к устройству нервной системы.

Отцы кибернетики, таким образом, занимались машинами, строили зенитные орудия и конструировали системы шифрования связи. При всем при этом свою работу они основывали на собственном понимании процессов обмена информацией в живых организмах. Они также сознавали, что, хотя мир полон саморегулирующихся информационных систем, сложнейшая из них есть наш мозг.

Это значит, что на основе изучения человеческой нервной системы и человеческого же сознания возможно добиться подлинного рывка в технологиях и в повышении качества жизни. Мозг настолько сложен, что в сравнении с ним любые механизмы кажутся примитивными. И все же к нему применим тот же самый набор центральных принципов кибернетики, подобно тому как гравитация управляет и яблоком, и Солнцем, и галактикой.

Фундаментальные понятия кибернетики и затем нейробиологии, принявшей от нее эстафету, подобны ключам, отпирающим многие двери. Инженерам они помогают строить новые кибернетические системы, создавать компьютеры и писать нейросети для них. Наша же задача во многом противоположна.

Мы стремимся не столько создавать все новые и новые кибернетические системы, сколько научиться пользоваться своей собственной. Для управления процессом внутренних перемен нам не нужны никакие иные компьютеры помимо тех, что уже есть на борту. Кроме того, способных в этом помочь компьютеров пока что не существует и даже не предвидится в сколь-нибудь обозримом будущем. Это значит, что мы будем использовать богатство возможностей нейропластичности, уже заложенное в нашем уме.

Принцип обратной связи

Ни от одного внимательного наблюдателя жизни не укроется, что человеческим младенцам свойственно не только хаотически двигать ручками и ножками, стрелять взглядами и плакать. Ничуть не меньше они любят хихикать, ворковать и издавать чрезвычайно умилительные, но нечленораздельные звуки, известные как лепет. Мало кто, впрочем, знает, для чего они это делают.

Как оказалось, за фасадом полнейшей невинности скрывается холодный кибернетический расчет, и это осознание пробирает до дрожи.

Сегодня известно, что каждая клетка мозга содержит в себе длинный генетический чертеж, зашифрованный в переплетениях ДНК. Тем не менее наши гены есть лишь общие контуры и штрихи. Это примерные наброски будущей картины. Согласно законам восходящей науки эпигенетики, само течение жизни должно закончить ее, наполнить красками и оттенками, а подчас и внести существенные изменения в изначальный план.

Человек, следовательно, не рождается с умением говорить. Он рождается лишь с возможностью этому научиться и набором несложных поведенческих алгоритмов, как этот процесс запустить. Для этого мозг младенца замыкает в постоянно работающую цепь два ключевых потока данных – данные от органов речи и от органов слуха. Задача органов речи постоянно что-то мямлить и лепетать, причем совершенно произвольно, наобум, как сердце прикажет. Дитя человеческое пробует по-разному складывать губы, напрягать голосовые связки, двигать языком, управлять потоками воздуха. В общем, младенец экспериментирует.

Задача органов слуха (и соответствующих зон мозга) – бдительно наблюдать за ходом эксперимента и регистрировать его результаты. Каждый акт лепетания анализируется юной нервной системой и сверяется ей с теми звуками, которые издают родители ребенка и его непосредственное окружение. Если произнесенные звуки оказались ближе к ним, чем у младенца получалось до того, на них ставится штамп хорошего качества. Мозг подкрепляет это маленькое достижение небольшим зарядом положительных эмоций. Так происходит обучение.

Речевые зоны (в данном случае зона Брока в мозге и некоторые другие моторные области) запоминают, какие конкретно мышечные сокращения и в какой последовательности привели к результату, похожему на целевой.

Младенец слушает, что говорят взрослые, после чего случайным образом лепечет что-то сам. Затем он слушает свой лепет, затем меняет свой лепет и запоминает тот его вариант, что отличается в сторону большего сходства со взрослой речью. Так продолжается день за днем, месяц за месяцем, год за годом, пока не будут произнесены первые слова и в конце концов он не овладеет речью на должном уровне.

Аналогичным образом проходит курс подготовки будущего пользователя тела. Случайные мышечные сокращения ручек, ножек и всех прочих частей тела непрерывно сравниваются с их результатами. Тогда мозг запоминает, что набор сокращений А ведет к движению А1, а набор сокращений Б приводит к движению Б1.

Со временем становится достаточно бессознательно представить, какое движение необходимо, чтобы нервная система отдала телу нужное распоряжение. Мозг уже знает, какие сокращения, в какой последовательности и с какой силой требуются для достижения подобного результата.

Процесс самонастройки, который позволяет младенцу научиться двигаться и говорить, а также замыкает его различные способности в информационное кольцо, основан на механизме обратной связи. Это главное понятие всей кибернетики, самая суть работы кибернетической системы, провозглашенная в таковом качестве еще Норбертом Винером и Клодом Шенноном.

Если попробовать дать ей простое определение, то обратная связь – это когда получаемая нами информация о результатах собственных действий меняет наши последующие действия.

Кибернетическая система производит реакцию и незамедлительно получает информацию о ее итогах, то есть получает обратную связь от мира. На основе обратной связи она и меняет собственное поведение. Так младенческий мозг лепечет, слушает себя, а затем лепечет лучше.

Ум есть саморегулирующаяся система. Саморегуляция же происходит за счет того, что сигнал на выходе из системы становится сигналом на входе и меняет следующий сигнал на выходе. Человеческая способность меняться и любое обучение и развитие основаны на постоянно работающих информационных