Страница 107 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука - Философия на vuzlib.su
Тексты книг принадлежат их авторам и размещены для ознакомления Кол-во книг: 64

Разделы

Философия как наука
Философы и их философия
Сочинения и рассказы
Синергетика
Философия и социология
Философия права
Философия политики

  • Статьи

  • align=left style='text-align:left'>Знают ли муравьи арифметику?

    Синтез информации (как принцип) есть причина и основа того, что “верёвочный компьютер” мозга во мно­гих задачах работает эффек­тив­нее, чем в миллиарды раз более быст­ро­действующие, с большим числом “нейронов” ДА, НЕТ, ИЛИ рукотвор­ные компьютеры. Из изложенного выше понятно, что синтез информации в мозге (как главный способ об­ра­­ботки в нём внешних и внутренних сигналов) есть сопоставление не­со­поставимого. В тер­ми­нах причинно-следственных связей физи­чес­ких и химических законов между ре­аль­ной вишней и её образом как про­дук­том работы мозга нет ничего общего.

    Подпись: Рис. 9.2.Приведу примеры связей мета­бо­лиз­ма и синтеза инфор­ма­ции в нер­в­ных сис­те­мах (объёмом порядка одного-двух ку­би­ческих мил­ли­­мет­ров при всего сотнях нейронов), создающих вы­­­­зов инженерам, раз­ра­ба­ты­вающим компьютеры или си­с­те­мы уп­рав­ле­ния ракет. 

    Рис. 9.2.

     
    Давно известен язык танцев пчёл [150]. Пчела, которая принесла корм в улей, вы­полняет на его вер­ти­каль­ной стенке слож­ные повторя­ю­щи­еся движения, некото­рые фигуры ко­то­рых показаны в верхней линей­ке на рис. 9.2. Основной символ язы­ка тан­цев – “восьмёрка” как тра­ек­то­рия пол­зания пчелы. Перемычка в ней сопро­вождается виляющими дви­же­ни­ями брюш­ка. Угол с вер­тикалью пе­ремычки за­висит от на­­правления полёта к корму отно­си­тель­но солнца (рис. 9.2). Подроб­но­с­ти об этом я рас­­сказал в [14]. Язык танцев пчёл ещё в середине ХХ века был расшиф­ро­ван вплоть до составления сло­ва­ря и спо­соб­но­сти человека понимать разгово­ры пчёл. В по­след­ние годы с по­мо­щью ме­­ха­нического приспособ­ле­ния, воспроиз­во­дя­щего символы тан­цев, уда­­лось осуще­ст­вить обратное [151]. Че­ло­век мо­жет ска­зать пчёлам на их язы­ке – куда лететь за кормом и какое рас­стояние до него. По­ня­тия – слова, язык, разговоры – по от­но­ше­нию к языку танцев пчёл больше не тре­бу­ют кавычек. Они соответствуют сво­им зна­чениям в лю­бом чело­ве­чес­ком языке. По­­ясню происхождение языка пчёл как следствия основ­но­го принципа рис. 9.1 обработки сигналов ор­га­нов чувств, свя­зы­ваю­ще­го их с метаболизмом организма.

    Пчёлы имеют фасеточный глаз. Он воспринимает не только ори­ен­тацию относительно солнца, но и поляризацию излучения неба, завися­щую от по­ло­жения на нём солнца, то есть способен ориентироваться по солнцу и тогда, когда оно не видно. По­лёт энергоёмок, поэтому ме­та­бо­лизм отвечает на него сильными измене­ни­ями, которые неизбежно ста­но­­вятся сигналами расстояний. Пчёлы дополнительно к полёту могут пе­редвигаться на шести ногах.

    Однако при трахеистом дыхании производство энергии у пчёл ог­ра­ничено. Этим жёстким условием ограничены размеры их тела и объём нервной системы. Неизбежно запоминание тех случайностей, которые для управления обоими типами движений ис­пользуют хотя бы частично одни и те же элементы и связи в нервной системе. Эта “негативная” слу­чай­ная связь приводит к языку пчёл, так как по естественным, но случай­ным, причинам перевозбуждение сис­те­мы управления движением при полёте не может мгновенно прекра­тить­ся. Ко­гда пчела вернулась в улей и может только ползать, её система передвижения на шести ногах про­дол­жает получать сигналы, которые действовали в полёте.

    Систему управления полётом и ползанием пчёл создали слу­чай­но­с­ти. Она несовершенна, избыточна по связям, гротескна по их взаимным пересечениям. Одно из таких уродств – самопроизвольные врождённые бесцельные движения никогда не вылетавших из улья пчёл типа тех, которые входят в символы их языка.

    В полёте рабо­тала система ориентации и измерения дальности. За­пом­ненные в процессе полёта связи в ней остались. Они в слу­чай­ных фор­мах, ограниченных условиями анатомии и функциони­ро­ва­ния дан­ной нервной системы, действуют и непосредственно после полё­та (при пол­зании). Что-либо целенаправленное они создать не могут – нет по­ня­тия цели в живых системах. Не могут они действовать и на клю­че­вые для выживания энергоёмкие процессы – там и так всё слишком напряжённо в случайных нагромождениях. При ничтожном объёме ор­га­низма и нерв­ной системы пчелы – отбор забракует избыточность. Но при неэнерго­ём­ком пол­зании в безопасных условиях улья у пчелы уже суще­ст­вуют из­бы­точные комплексы движений, запретить которые у от­бо­ра нет при­чин. Возникает высокая вероятность того, что случайность бес­цель­но свя­жет эти движения с запомненными в полёте ориента­ци­он­ны­ми сос­тоя­ниями и процессами. Это материальная связь в терминах ней­ро­нов и их метаболизма. В силу этого она может быть обратимой меж­ду сос­то­я­ни­ями полёта и ползания.

    Подражание – важнейший принцип, запомненный отбором в раз­ных формах во всех нервных системах. Ползание других пчёл, на­хо­дя­щихся в улье, которое повторяет дви­же­ния прилетевших пчёл, есть вы­сокове­ро­ят­ный процесс. Ползание динамически устанавливает в нерв­ной системе подражающей пчелы в улье те самые связи, которые уста­но­ви­лись у другой пче­лы в процессе полёта к месту кормёжки. Нервная сис­тема такой “обученной” пчелы после вылета из улья переключается на управление полётом. Но в ней пол­зание уже создало те самые одно­знач­ные связи, которые необходимы для осуществления полёта по конк­рет­ному маршруту.

    Вездеход-амфибия может управляться и двигаться на колёсах по земле и с помощью гребного винта в воде. Для того, чтобы переключать его движетели и управление, нужны заранее спроектированные изделия в нём и способы управления ими. Иная ситуация в связях движения или полёта и нервной системы пче­лы. Нервная система знает один вид своих состояний – экстремумы энтропии-информации и её производства. В рав­ной степени эти экстремумы управляют и полётом, и ползанием. Они синтезированы и запомнены. Нерв­ная система у пчелы мала (всего ~ 500 ней­ронов). Переключение в таких условиях должно происходить (с не­боль­шими оговорками) на уров­­не выходных аксонов, идущих к мышцам ног или крыльев. Экстремумы (в отличие от рычагов и шестерёнок ма­ши­ны-амфибии) универсальны. Принципы основной для нервных систем схемы рис. 9.1 есть причина простоты и высокой вероятности реали­за­ции у пчёл переключений управления полётом и ползанием. 

    Язык пчёл возник на основе случайностей, условий, избыточнос­ти. Повышение выживаемости улья в целом за его счёт ог­ром­­но. Выжи­ва­ние выживающих запоминает это мгновенно, исполь­зуя даже единич­ную удачную случайность. В любом языке (вплоть до че­лове­­чес­ко­го и его формы – математики) обязательно присутствуют те же элементы случайностей, ус­ло­вий, избыточности, запоминания, что и в языке пчёл. Язык пчёл количественно, а не принципиально, отличается от че­ло­ве­чес­кого языка.

    Принципы образования и действия языков делают их возможности и результаты, ка­залось бы, фантастическими при самых прос­тей­ших их фор­мах. Несомненно, что развитый язык такого же уровня, как у пчёл, есть у муравьёв. Его исследования проводились в Новосибирске [152].

    В частности, муравьев заставляли искать пищу, расположенную на одной из палочек, образующих простую гребён­ку. Впервые попавший на неё муравей в процессе случайного исследовательского поведения об­сле­­дует подряд все палочки пока не обнаруживает ту, где находилась пи­ща. Тщательными контрольными экспериментами (подмена гребё­нок как объектов и пр.) было проверено, что для муравья адрес от­вет­вле­ния на гребёнке есть его порядковый номер от начала дви­же­ния.

    На­б­рав пищу муравей возвращался в муравейник. При встречах на обратном пути с сородичами (а муравьи движутся по запомненным по­с­то­янным мар­ш­ру­там) он контактирует с ними движениями усиков и в дру­гих не вполне понятных формах. В результате встречный муравей не повторяет на гребёнке по­ис­ковых движений предшественника, а сразу направляется к нужному по счёту зубцу.

    Муравьи умеют считать? Они имеют язык для передачи цифр?

    Ответ парадоксально прост. Да, муравьи умеют считать, так как основа человеческого счёта те же самые абстракции, что и у муравья – экстремумы энтропии-информации и ей производства для состояний и связей нейронов. Да, муравьи имеют язык для передачи цифр, так как кон­такт муравьев приводит к движению муравья, обученного с помощью раз­говора со встречным, точно к ответвлению, задан­ному числом. Му­ра­вьи умеют складывать и вычитать, так как иссле­до­вательское поведение на гребёнке без этого адрес-число дать не мо­жет.

    Отличие в одном. Счёт человека завершается двигательными ко­ман­дами для речи, написания чисел и подобного, не связанного одно­знач­­но с пищей и другими функциями прямого выживания. У муравьев конечный результат счёта есть такие же двигательные (в конечном счё­те) реакции. Но они напрямую связаны с выживанием выживающих.

    Не абстракция отличает арифметику человека от ариф­ме­тики муравьёв – экстремумы энтропии-информации всегда абстракт­ны. “Нер­в­ная система” одноклеточного эукариота уже есть создание аб­ст­ракций. Нервные импульсы и нейромедиаторы в равной степени могут управлять мышцами и после­ду­ющими иерархическими схемами рис. 9.1. Отличие пчелы или муравья от человека в том, что у человека язык отражает самостоятельный новый уровень иерархии синтеза ин­фор­­мации в виде структур мозга (последовательно-параллельных схем типа рис. 9.1), ко­торые неявно связаны с пря­мы­ми функциями вы­­жи­ва­ния. Язык муравьёв и пчёл отражает синтез информации на ос­но­ве прин­ципа максимума производства энтропии-информации, како­вым является появление в филогенезе двойной сигнальной системы. Язык человека отличается от него тем, что иерархия синтеза информации о двойной сиг­нальной системе у человека получила старшие ступени, а также за­пом­нила количественные и качественные изменения, которые соз­дала самоорганизация как стремление к динамическим и статическим рав­новесиям в пределах новых плоскостей синтеза информации.

    Язык пчёл замечен и расшифрован человеком только потому, что его алфавит и слова выражаются символами рис. 9.2, которые могут вос­при­ниматься непос­ред­ственно органами зрения человека. Муравьям осо­­бен­ности органов чувств человека безразличны. В алфавит и словарь их языка, наиболее вероятно, входят продукты метаболизма, а также пе­ре­­да­ча электри­чес­ких импульсов при контактах усиков в процессе разго­вора. Прямых хи­ми­ческих и электрических органов чувств на таком уров­­не человек не име­ет. Расшифровка алфавита, словаря и правил языка муравьев поэтому становится изощрённой и трудоёмкой физико-хими­чес­­кой работой. Но не более того.

    У пчёл символы являются движениями при ползании. Их можно прочесть и ввести информацию в нервную систему, повторив ползание. У му­равь­ев слова образуются пока не идентифицированными и не иссле­до­ванными ве­ще­­ствами и электрическими импульсами, воз­действую­щи­ми на нервную сис­тему почти непосредственно. Язык муравьев в боль­шей степени является языком, чем у пчёл.

    Дви­га­тельные переключения, энергетика метаболизма участвуют при формировании в нервной системе муравьев понятия номера ответ­вле­ния на гребёнке. Разговор двух муравьёв сводится в конечном итоге к перераспределению нейромедиаторов и экстремумов в системах управ­ле­ния дви­же­нием обучаемого собеседника. Но понимания слов пу­тём только повторения движений, как у пчёл, у муравьев в прямом виде нет. Символы языка муравьёв содержат больше аналогий с аппаратом чело­ве­ческой речи, чем язык пчёл. Для муравьёв сами медиаторы входят в символы языка. Для пчёл – преимущественно движения, вызванные ими.

    Единый принцип организации и работы нервных систем и мозга есть сопоставление несопоставимого с помощью экстремумов энт­ропии-информации и её производства для состояний и связей нейронов. Коли­чество уровней иерархии (членов ряда (1.25) или (1.29)) в этом разные для разных видов жизни. Чем больше число уровней иерархии синтеза информации в анатомии и метаболизме вида жизни, тем, как пра­вило, больше уровней иерархии в работе его нервной системы. В част­ности, и потому, что сама нервная система как орган растёт иерар­хи­чески в соответствии с иерархией эволюции таксономических градаций жизни.

      Мозг человека анатомически и функционально возник на основе крите­риев запоминания рис. 1.2, 1.4. Избыточность энергетики метабо­лиз­ма разрешает отбор, направленный в сторону роста организмов. Воз­ни­кает, наряду с тупиком роста объёма организмов насекомых, ветвь крупных животных. У них избыточность энергетики позволяет слу­чай­но­стям превра­щать в самостоятельные органы то, что в филогене­ти­чес­ком развитии у насекомых остановилось из-за ограниче­ний объёма тела.

    Результаты “арифметики муравьёв” и арифметики человека од­нородно выражаются двигательными командами, перераспределениями нейромедиаторов, нейропептидов, гормонов – реакциями метаболизма. Раз­ница – в длине и однозначности цепочек, связывающих метаболизм и выживание с арифметикой.

    В силу принципа максимума производства энтропии-информации для нервных систем и мозга иерархичность естест­вен­на, само­про­из­воль­на. Большой по объёму мозг может количественно достичь боль­ших ре­зуль­татов для выживания выживающих. У насекомых реализован тупик единой, но тем не менее двойной по принципам работы, сигнальной си­стемы. У жи­вот­ных нервные системы содержат отделы в мозге с мил­ли­о­нами и миллиардами ней­ронов. Она превращается у них во многие по­с­ле­довательные иерар­хи­чес­кие сту­пени синтеза информации о мозге как анатомическом образо­ва­нии. Глав­ное в этом – случайность, а потому ко­личества нейронов воз­ра­стают непропор­ци­о­наль­но сильно по сравнению с классами улучше­ний “потре­бительских” воз­мож­ностей мозга. В част­но­­с­ти, человека отличает гипер­тро­фированно боль­шое выражение стар­шей ступени иерархии в нерв­ных системах. Его назы­ва­ют корой голов­но­го мозга, ассоциативной ко­рой и другими равнознач­ными терминами.

    Существует она или нет, велика или мала она у данного вида жиз­ни есть количественное отличие. Но оно создаёт новые качественные возможности. Сопоставление несопоставимого – ассоциации – пер­вич­ное свойство нервных систем. Увеличение объёма нервной системы и воз­никновение коры головного мозга увеличивает возможности и ре­зуль­­­таты ассоциаций. Оно на старшем уровне иерархии повторно вводит в работу нервных систем сопоставление несопоставимого.  

    Условные рефлексы есть только частный результат ассоциатив­ных связей в нервных системах и мозге. Они невозможны для мозга в тождественной форме простейших инженерных автоматов. В таком виде напрямую они, может быть, и существуют у одноклеточных организмов, да и то с оговорками.

    Во многих наблюдениях (от насекомых до высших животных) ре­зуль­тат может быть описан в терминах последо­ва­тель­ности “условных рефлексов”. Однако, если бы условные рефлексы (как законы логики и булевой алгебры) были бы первичны для нервных сис­тем и мозга, то ре­зультат содержал бы в себе подобие современным ком­пьютерам. И де­ло даже не в том, что им необходимо программирование, а живым системам его взять неоткуда. Просто при таких принципах работы нервных систем их объём и быстродействие были бы на много порядков величины мень­ше тех, которые необходимы для получения при размерах слона ре­зуль­татов муравьёв и пчёл – для логики элементы мозга несовершенны.

    Телевидение сделало соучастниками экспериментов в биологии мил­лионы людей. На глазах у них животных уровня волков, собак, дель­фи­нов заставляют по методике условных рефлексов отли­чать плоские тела от объёмных или анализировать другие особенности про­цессов и объектов, примитивные с точки зрения их вы­живания. Очень часто в та­ких демонстрациях явно видно вы­ражение лица и дета­ли поведения под­опыт­ных животных, которые впол­не человечески вы­ра­жают своё отно­ше­ние к эксперименту и эксперимен­та­тору – “Неужели ты не понимаешь элементарного? Так и быть, сделаю для тебя ту ерунду, что ты просишь. Хочешь меня за это подкормить? Ну кто же от этого от­ка­жется.” – Дель­фи­ны как участники зре­ли­щ в оке­а­на­риумах, конечно, не отказываются от подкормки, но они прежде всего самые настоящие ар­тисты, осоз­на­ю­щие себя в такой роли и работающие, в том числе, и за реакцию публики на свои действия, “за аплодисменты”.

    Избыточность нервной системы велика даже при относительно ма­лой коре головного мозга. Ведь кора создана случайностью. Демонст­ра­ция примера для подражания – важнейшее в выживании выживаю­щих у всех форм жизни, начиная от самых простых. Актёрское ма­стер­ст­во в человеческом смысле есть избыточное проявле­ние такого обучаю­ще­го по­ведения – слу­чай­ность превратила ведущий фактор отбора в “беспо­лез­­ную” самоцель. Ма­териальный химический ответ организма на удо­воль­ствие от ре­шён­ной абстрактной задачи тождественен ответу, ко­то­рый дала бы пища как результат реальной задачи выживания.

    Как и человек-актёр, дельфин уже получил от самого своего выс­ту­п­ления те нейромедиаторы и нейропептиды, которые эквивалентны реакции на “по­е­да­­ние рыбы”. Рыба как награда дельфину по­лез­на и ра­бо­­тает по­то­му, что энергетический метаболизм для него первичен. Если метабо­лизм обма­ны­вать, оставляя дельфина голодным, то вызван­ное этим пере­рас­пределение нейромедиаторов и нейропептидов унич­то­жит удовольст­вие дельфина от своего актёрского мастерства. Рыба вызывает выделе­ние тех же нейромедиаторов и нейропеп­тидов и нужна для того, чтобы актёрский успех не ассоциировался с го­лодом.

    Отличие человека от животных ко­ли­­чественное. Для гипертрофи­ро­ванной (функционально удалённой от био­химии выживания) коры его моз­га абстракция выражается тождественной “пищевой” ре­ак­цией на воз­действия. Отличие в этом человека от дельфина в том, что больше ступеней иерархии синтеза информации между основным метаболизмом и работой его мозга. В результате нередко человеку творчество достав­ляет удовольствие и в тех случаях, когда оставляет его го­лодным.

    Не условные рефлексы, а замена узкого подчинения энергети­чес­кому метаболизму ассоциативных связей в мозге на широту соб­ст­венно ассоциаций заставляет дельфинов демонстрировать чудеса гра­ции и ра­зум­ности в океанариумах. Отличия дельфинов-актёров от звёзд театра и кино весьма малы. Кстати, и “звёзды” не отказы­ва­ют­ся от “под­кормки” – почему не объединить приятное с по­лезным? 





     
    polkaknig@narod.ru ICQ 474-849-132 © 2005-2009 Материалы этого сайта могут быть использованы только со ссылкой на данный сайт.