Василий Захарченко - Разговор с электрическим мозгом

Где же источники этой поразительной скорости? Обыкновенная муха, которая весит 73 миллиграмма, имеет крылья площадью в 56 квадратных миллиметров. Таким образом, на один килограмм веса мухи приходится чуть больше половины квадратного метра площади крыльев. У комара же на один килограмм веса приходится площадь крыльев в 10 квадратных метров.

Все эти цифры очень важны для тех, кто занимается сегодня изучением новых средств полета в технике.

Полет - это общий принцип. Но любая "деталь" живого организма может представлять интерес для конструктора.

Какова связь между глазом пчелы и полетом спутников в межзвездном пространстве?

А ведь эта связь есть. Глаз пчелы имеет фасеточную конструкцию - он состоит из тысячи воспринимающих ячеек. Но пчела видит солнце только несколькими из этих элементов. Обладая "биологическими часами", как бы отсчитывающими время, пчела потрясающе ориентируется в пространстве по солнцу. Но ведь этот же принцип применим для ориентации спутников.

В одном из научных институтов Америки был создан аппарат, копирующий действия глаза лягушки.

Дело в том, что лягушка умеет абстрагироваться от неподвижного предмета, сосредоточив все свое внимание только на предмете движущемся. Это помогает ей охотиться за

насекомыми. Искусственный глаз лягушки занимает сегодня очень много места. Это 7 рам, размером 1х1 метр, состоящие из фотоэлементов искусственных нейронов и неоновых ламп. Число фотоэлементов огромно - свыше 1000 на каждой раме. Комбинация фотоэлементов устроена таким образом, что они взаимно погашают любое неподвижное изображение, попадающее в сферу обзора "лягушиного глаза". Но как только электрическое равновесие системы будет нарушено движущимся предметом, он будет тут же обнаружен.

Такой прибор представляется весьма интересным и полезным. Ведь ему ничего не стоит обнаружить самолет, отличив его от неподвижных сигналов отражения гор, мачт электропередачи, заводских труб и т. п. Подвижный предмет мгновенно привлечет внимание и будет зафиксирован аппаратом. Это важно для управления воздушным движением, для радиолокации и других целей.

Мы уже говорили о том, что создается модель живых нейронов. Существует уже около двух десятков таких моделей. Они отличаются друг от друга не только схемами, но и принципами действия. Существуют модели нейронов электронные, полупроводниковые, химические.

Хочется верить в то, что с помощью этих моделей мы подойдем к возможности создавать "умные" машины.

Но сумеем ли мы добиться когда-нибудь того замечательного качества, каким обладает живой мозг,- умения предвидеть будущую ситуацию, чтобы успеть подготовиться к ней?

Ведь ни один поступок, ни одно действие не совершаем мы без того, чтобы не предвидеть в довольно ясной форме тех результатов, которые мы получим. Не будь этого, мы бы не могли существовать, вся наша жизнь стала бы неуправляемой, бессистемной и хаотичной.

Создание "предвидения" результатов у электронных и кибернетических аппаратов - чрезвычайно важная проблема современной техники, стоящая рядом с проблемой надежности "мыслящей машины".

Я вспоминаю свой разговор с "отцом отечественной кибернетики" академиком Акселем Ивановичем Бергом. Человек темпераментный и энергичный, он сконцентрировал мое внимание на основной теме, с которой сталкивается любой кибернетик,- на надежности.

- Нет аппарата надежнее и экономичнее живого мозга,- говорил Аксель Иванович.- Исследователи доказали: можно удалить половину массы мозга у животного, и оно будет продолжать жить и действовать. И не потому, что эта половина не работала,- горячился академик. Нет, дело в том, что оставшаяся часть мозга немедленно перестраивается и начинает работать за обе половины.

- Вот бы такую кибернетическую машину...- заметил я.- Утром выбросил половину шкафов, и ничего не изменилось - работает, как прежде.

- Увы, здесь дело обстоит сложнее,- поясняет Аксель Иванович.- Как бы быстро ни работала машина, как бы ни был велик объем ее памяти, малейшая неисправность вызывает грубейшие ошибки. Если бы один-единственный раз только одна электронная лампа не передала импульс другим лампам, то, проделав более 10 миллионов арифметических действий, решив 10 миллиардов уравнений, машина заведомо даст неправильный ответ. Она должна работать с такой надежностью, чтобы ошибка не превышала 1/1000000000. Как же этого добиться? Ведь такой ошибки не может быть в нормальном, здоровом человеческом мозге.

Выдающийся ученый прав. Здесь кибернетика должна вступить в соревнование с мозгом.

На протяжении многих лет член-корреспондент Академии наук Э. А. Асратян занимается проблемой: как центральная нервная система восстанавливает любое нарушение?

"Способность мозга, в особенности его высших отделов,- говорит он,- к восстановлению нарушенных функций поражает самое пылкое воображение".

Действительно, мозг - один из самых сложных агрегатов, какие когда-либо создавала природа. Но он и самый надежный аппарат. Он работает в любых условиях, десятками лет, не давая осечки, не реагируя на температурные изменения, на положение в пространстве, на влияние внешней среды. Это сверхнадежный, сверхточный прибор. В чем же его сила и в чем секрет его фантастической надежности?

Миллиарды нейронов - крошечных сложных устройств - составляют мозаику мозга. У каждой нервной клетки сотни и тысячи связей, или, как говорят кибернетики, "выходов", с другими клетками. А сколько выходов имеет электронная лампа? 4-6, не больше.

Мозг состоит из двух полушарий, которые как бы дублируют друг друга, создавая исключительную надежность. Постараемся цифрами показать, в чем достоинство такого дублирования. Представьте себе, что в двух каналах происходят два события, не зависящие друг от друга. Возможность их совпадения почти исключена. И если в этом случае ошибка одного из вычислений составляет 0,01 процента, то два параллельных вычисления могут дать неверный результат в размере 0,01х0,01 = 0,0001 процента. Это значит, что ошибка может быть допущена в одном случае из 10000. Не поэтому ли чудотворец Природа разделила мозг на две параллельно работающие группы? Но есть и другие условия надежности мозга. Чтобы предохранить человеческий мозг от повреждений, чтобы дать ему возможность работать неистощимо, после возбужденного состояния клетки наступает так называемое торможение. Член-корреспондент Асратян установил, что период тормозного состояния клетки немедленно используется для ее профилактического ремонта на ходу. Но, кроме того, ежесуточно клетка ремонтируется и более основательно: сон человека позволяет полностью отдыхать мозгу.

От перегрузки клетка тоже защищена. Это - открытое академиком Козловым так называемое "запредельное торможение". Если усилить воздействие на клетку, она будет реагировать энергично, но при очень большом уровне воздействия нервная система автоматически отключается, с тем чтобы при снятии воздействия вновь приступить к нормальной работе. Замечательное качество нервных центров-это способность перестраиваться. В лаборатории Асратяна был проделан необычный опыт. Собаке под наркозом пришили сухожилия мышц сгибателей к разгибателям и наоборот, сухожилия разгибателей - к сгибателям. Когда бедняга проснулась от наркоза, конечности ее начали действовать в обратном направлении: когда она хотела согнуть лапу, она ее разгибала. Однако это продолжалось недолго: через некоторое время произошла полная перестройка нервных центров, и животное научилось правильно владеть своими конечностями. Хочется спросить: как можно достигнуть такого совершенства в любой кибернетической машине?