Томас Рид - Рождение машин. Неизвестная история кибернетики

В основе подхода Винера лежали три идеи. Первой фундаментальной идеей кибернетики было управление. Основная цель машин и живых существ – это управление окружающей средой, то есть не только наблюдение за ней, но и освоение. Концепция энтропии наглядно иллюстрирует, насколько фундаментально управление. Энтропия является показателем беспорядка, неопределенности, деградации и утраты информации [77] Энтропия – фундаментальная концепция в физике, а также в теории информации. Смотрите: James Gleick, The Information (New York: Pantheon, 2011), chap. 9. . Природа тяготеет к увеличению энтропии: холодное нагревается, горячее остывает, информация теряется в шуме, хаос постепенно берет верх. Чтобы остановить энтропию или обратить процесс вспять, нужно им управлять. Управление подразумевает, что система может не только взаимодействовать с окружающей средой, но и формировать ее. Информация об окружающей среде поступает в систему посредством входа, а система влияет на окружающую среду посредством выхода. Для Винера это было самой сутью кибернетического мировоззрения: «…физическое функционирование живых индивидуумов и работа некоторых из новейших информационных машин совершенно параллельны друг другу в своих аналогичных попытках управлять энтропией путем обратной связи» [78] Винер Н. Человек управляющий. СПб.: Питер, 2001. .

Обратная связь – вторая фундаментальная концепция кибернетики. Винер понимает обратную связь как способность любого механизма использовать датчики для считывания информации о текущем состоянии и сравнивать его с ожидаемым. Возьмем для примера лифт. Механизм открывания внешних дверей, используя обратную связь, проверяет, действительно ли лифт стоит за раздвигающимися дверями, и лишь затем срабатывает, впуская пассажиров. Без обратной связи опасность ошибки была бы гораздо выше, а из-за этого могли бы пострадать люди, упав в пустую шахту лифта.

Другой пример – это артиллерийское орудие, которое использует обратную связь для контроля за тем, что дуло направлено на цель, не мимо. Механизму, который управляет вращением турели, например, просто необходима обратная связь. Турель может двигаться неравномерно: из-за очень холодной загустевшей смазки в подшипниках механизм проворачивается туже, еще сильнее замедляют ход песок и грязь. Поэтому проверка фактического положения турели очень важна.

Мозг – это не мыслящая машина, мозг – это действующая машина. Он получает информацию, а затем на ее основе что-то делает.

Обратная связь может отменять действия системы – останавливать двигатель вращения турели или давать указание термостату выключить обогреватель. Такая обратная связь называется отрицательной обратной связью и обычно служит для стабилизации состояния. В этом случае «обратная связь есть метод управления системой путем включения в нее результатов предшествующего выполнения ею своих задач» [79] Там же. . Сложность самого механизма не важна, он может быть чрезвычайно простым, как вращающаяся турель, или же чрезвычайно сложным, как механизм терморегуляции тела человека. Винер верил, что обратная связь подарит машинам кинестетические ощущения, которые помогают человеку чувствовать положение тела в пространстве или ощущать перемещения рук и ног [80] Там же. . Эта аналогия привела его к еще одной ключевой идее.

Третья фундаментальная концепция кибернетики описывает тесное взаимодействие между людьми и машинами. Разрабатывая предсказатель траектории движения для нужд ПВО, Винер и Бигелоу рассматривали неприятельского летчика как неотъемлемую часть бомбардировщика. Даже противовоздушное орудие вело себя как динамическая система, состоящая из нескольких людей-операторов и сложной механики, объединенных в борьбе против все возрастающей энтропии. Было и другое сходство человека и машины. Винер очеловечивал машины: он видел сходство переключателей с синапсами [81] Синапс – место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками. – Прим. перев. , проводов – с нервами, сетей – с нервной системой [82] Винер Н. Кибернетика. М.: Советское радио, 1968. , датчиков – с глазами и ушами, приводов – с мускулатурой. С другой стороны, он так же механизировал человека, используя машинные сравнения для описания человеческой физиологии.

Первые два кибернетических понятия, управление и обратная связь, были абстрактными, техническими и трудными для понимания. Но третья идея – слияние человека и машины – будоражила воображение.

Винер проиллюстрировал свой кибернетический подход, рассматривая способ, которым искусственный протез взаимодействует с человеческим телом. «Деревянная нога, – писал профессор МТИ, – это просто механическая замена утраченной ноги из плоти и крови, а человек с деревянной ногой представляет собой систему, состоящую из механических и биологических элементов» [83] Винер Н. Творец и робот. М.: Прогресс, 1966. . Наиболее примитивный вид протезирования, деревянная нога в пиратском стиле не могла вызвать интереса ученого. Но в СССР инженеры работали над искусственными конечностями, в которых использовались кибернетические идеи, и это его воодушевило. Винер приступил к увлекательному мысленному эксперименту.

Предположим, что человек потерял кисть руки. Сама рука обрезана вместе с кожей, костями, сухожилиями и мускулатурой. Однако в культе остаются сильные мышцы, которые все еще могут сокращаться. Сокращаясь, мышечные нервы производят электрические сигналы, так называемые потенциалы действия. Электроды могут принимать эти сигналы, усиливать и передавать их к электрическим двигателям в искусственной руке. И инвалид может двигать новой рукой на аккумуляторах.

Такие протезы уже были созданы к тому времени, но в них отсутствовал контур обратной связи. Искусственные руки не могли чувствовать, не могли осязать. Теоретически сигнал от протеза мог передаваться из механической конечности обратно в мозг инвалида. Датчики давления в искусственных пальцах, по мнению Винера, могли передавать обратно вибрационные ощущения на кожу культи, так что инвалид мог научиться замещать недостающее естественное тактильное ощущение искусственным. Эта история о кибернетических конечностях всего лишь подготавливала почву для мысленного эксперимента Винера.

Технически было несложно сделать протез с передачей движения и ощущений, скорее вызывала замешательство уникальность системы смешанной природы, включающей как человеческие, так и механические части. Но почему нужно ограничиваться только заменой потерянных частей тела? Почему не добавить принципиально новые искусственные конечности? «Существуют протезы и для таких органов, которых человек не имеет и никогда не имел», – рассуждал Винер [84] Там же. . Он считал такой поворот событий делом не слишком далекого будущего.