Книга в других форматах Приятного чтения! Артуро розенблюту
 Скачать 1.87 Mb.
|
|
[c.291] генераторов происходят автоматически. Когда генератор доведен до скорости и фазы, достаточно близких к скорости и фазе других генераторов системы, автоматическое устройство подключает его к сборным шинам, а если случайно его частота и фаза отклоняются слишком далеко от надлежащих величин, аналогичное устройство автоматически отключает его. В такой системе генератор, стремящийся вращаться слишком быстро и, следовательно, иметь слишком высокую частоту, берет большую долю нагрузки, чем ему полагается, а генератор, вращающийся слишком медленно, берет меньше своей нормальной доли. В результате частоты генераторов сближаются. Генерирующая система в целом действует как бы под управлением скрытого регулятора, более точного, чем регуляторы отдельных генераторов, и представляющего собой совокупность этих регуляторов вместе с электрическим взаимодействием между ними. Этим, по крайней мере частично, обусловлена точная регулировка частоты электрических генерирующих систем. Потому-то и возможно применение электрических часов высокой точности. Я предлагаю, чтобы выходы таких систем были исследованы теоретически и экспериментально теми же самыми приемами, какими мы исследовали волны головного мозга. С исторической точки зрения интересно, что на заре техники переменного тока делались попытки включать генераторы с постоянной величиной напряжения (такие же, как в современных генерирующих системах) не параллельно, а последовательно. Оказалось, что взаимодействие отдельных генераторов по частоте выражалось в отталкивании, а не в сближении. В результате такие системы были недопустимо неустойчивы, если только вращающиеся части отдельных генераторов не были жестко соединены общим валом или зубчатым механизмом. Напротив, параллельное подключение генераторов к общим сборным шинам оказалось внутренне устойчивым, что позволило соединять генераторы разных станций в единую автономную систему. Если воспользоваться биологической аналогией, то параллельная система обладала лучшим гомеостазом, чем последовательная система, и потому выжила, в то время как последовательная была устранена естественным отбором. [c.292] Итак, мы видим, что нелинейное взаимодействие, создающее притяжение частот, может породить самоорганизующуюся систему, как в случае исследованных нами мозговых электрических волн или в случае сети переменного тока. Возможность такой самоорганизации отнюдь не ограничивается низкими частотами, свойственными этим двум явлениям. Представим себе, например, самоорганизующиеся системы на частотном уровне инфракрасного света или радиолокационных спектров. Как нам уже приходилось говорить, одной из центральных проблем биологии является способ, посредством которого основные вещества, входящие в гены или вирусы, или, может быть, специфические вещества, вызывающие рак, воспроизводят себя из материалов, лишенных этой специфики, скажем из смеси аминокислот и нуклеиновых кислот. Обычно дается такое объяснение, что одна молекула этих веществ действует в качестве шаблона, с помощью которого меньшие молекулы компонентов смеси располагаются в определенном порядке и объединяются в аналогичную макромолекулу. По существу, это лишь оборот речи, лишь иной способ описания фундаментального феномена жизни, состоящего в том, что новые макромолекулы формируются по образу и подобию существующих макромолекул. Как бы ни протекал такой процесс, это — динамический процесс, включающий какие- то силы или их эквиваленты. Один из возможных способов представления этих сил состоит в том, чтобы поместить активный носитель специфики молекулы в частотном строении ее молекулярного излучения, значительная часть которого лежит, по-видимому, в области инфракрасных электромагнитных частот или даже ниже. Может оказаться, что специфические вещества вируса при некоторых обстоятельствах излучают инфракрасные колебания, которые обладают способностью содействовать формированию других молекул вируса из неопределенной магмы аминокислот и нуклеиновых кислот. Вполне возможно, что такое явление позволительно рассматривать как некоторое притягательное взаимодействие частот. Так как весь предмет остается еще sub judice203 и подробности даже не сформулированы, я воздержусь от более [c.293] конкретных высказываний. Очевидный путь к решению состоит в том, чтобы изучить спектры поглощения и излучения большого количества вирусного вещества, например кристалла мозаичного вируса табака, и затем проследить действие света этих частот на образование дальнейших вирусов от существующего вируса в надлежащей питательной среде. Говоря о спектрах поглощения, я имею в виду явление, которое почти несомненно существует; что касается спектров излучения, то нечто подобное мы имеем в явлении флюоресценции. Любое такое исследование потребует методов высокой точности для подробного расчета спектров в условиях чрезмерно сильного — в обычном смысле — света с непрерывным спектром. Мы уже видели, что подобная задача встает перед нами при микроанализе мозговых волн, и что математика интерференционной спектрографии по существу совпадает с той, какой мы пользовались здесь. Поэтому я делаю специальное предложение, чтобы возможности метода были полностью использованы при изучении молекулярных спектров, и в частности при изучении спектров вирусов, генов и рака. Сейчас преждевременно предсказывать значение этих методов в исследованиях по чистой биологии и в медицине, но я питаю большие надежды, что они могут оказаться чрезвычайно ценными в обеих областях. [c.294] Приложения Приложение I. Поведение, целенаправленность и телеология204 Артуро Розенблют, Норберт Винер и Джулиан Бигелоу Настоящий этюд преследует двоякую цель. Во-первых, определить бихевиористический (поведенческий)205 метод исследования естественных событий и 203 Sub judice (лат.) — под вопросом. — Прим. ред . 204 Rosenbluelh А., Wiener N., Bigelow J. Behavior, Purpose and Teleology. // Philosophy of Science. — Baltimore, 1943. — Vol. 10. — № 1. — Р. 18—24. 205 От англ. behavior — «поведение». Напрашивается сопоставление с бихевиоризмом в психологии (Дж. Б. Уотсон и др.), однако по существу речь идет о самостоятельном, отдельном направлении. Насколько можно судить, авторы не применяют специфических положений школы Уотсона и не отрицают, подобно ему, психики и сознания. Впрочем, в современной зарубежной литературе термин «бихевиоризм» употребляется и просто как название науки о поведении. — Прим. ред . классифицировать поведение. Во-вторых, подчеркнуть важность понятия целенаправленности. Пусть дан некоторый объект, относительно отделенный от окружающей среды для своего изучения. Бихевиористический метод состоит в рассмотрении выхода объекта и отношений между выходом и входом. Под выходом понимается любое изменение, производимое объектом в окружении. Обратно, под входом понимается любое внешнее к объекту событие, изменяющее любым образом этот объект. Предыдущая формулировка не содержит никакого упоминания о специфической структуре и внутренней организации объекта. Это принципиальное умолчание, ибо на нем основано различие между бихевиористическим и альтернативным функциональным методом. При функциональном анализе, в противоположность бихевиористическому подходу, главную цель составляет внутренняя организация изучаемого образования, его структура и свойства; отношения между объектом и окружением значат сравнительно мало. [c.297] Из такого определения бихевиористического метода вытекает весьма широкое определение поведения. Под поведением понимается любое изменение объекта по отношению к окружающей среде. Это изменение может представлять собой преимущественно выход объекта при минимальном, дальнем или побочном входе; или же оно может быть непосредственно приписано определенному входу. В итоге любое преобразование объекта, заметное извне, может быть отмечено как поведение. Термин был бы поэтому слишком общим, чтобы приносить пользу, если бы не возможность ограничения его соответствующими прилагательными, другими словами, возможность классификации поведения. Изменения энергии, сопутствующие поведению, дают основание для классификации. Активным поведением является такое, при котором объект служит источником выходной энергии, используемой в данной специфической реакции. Объект может аккумулировать энергию, приносимую дальним или относительно близким входом, но вход непосредственно не возбуждает выхода. При пассивном поведении, напротив, объект не составляет источника энергии; вся энергия в выходе должна быть приписана непосредственно входу (пример — бросание предмета), или же объект способен управлять энергией, остающейся внешней к нему в течение всей реакции (парящий полет птицы). Активное поведение можно подразделить на два класса: нецеленаправленное (или случайное) и целенаправленное. Термин «целенаправленное» здесь означает, что действие или поведение допускает истолкование как направленное на достижение некоторой цели, т. е. некоторого конечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве или во времени с некоторым другим объектом или событием. Нецеленаправленным поведением является такое, которое нельзя истолковать подобным образом. Слова «допускает истолкование», употребленные выше, могут показаться настолько туманными, что все различие теряет смысл. Однако признание, что поведение иногда бывает целенаправленным, — дело неизбежное и полезное, как можно видеть из следующего. В основе понятия целенаправленности лежит представление о нашей «произвольной деятельности». Но целенаправленность [c.298] произвольных действий — это не вопрос субъективной интерпретации, а физиологический факт. Совершая произвольное действие, мы произвольно выбираем специфическую цель, а не специфическое движение. Так, решив взять стакан с водой и поднести его ко рту, мы не приказываем определенным мышцам сократиться в определенной степени и в определенной последовательности — мы просто задаемся целью, и реакция следует автоматически. Экспериментальная физиология была до сих пор по существу неспособна объяснить механизм произвольной деятельности. Мы осмеливаемся связать эту неудачу с тем обстоятельством, что экспериментатор, раздражающий двигательные области коры головного мозга, отнюдь не воспроизводит произвольной реакции; он задает эффективные, «выходные» пути, но не задает цели, как при произвольном движении. Часто выражался взгляд, что все машины целенаправленны. Это несостоятельный взгляд. Во-первых, можно сослаться на механические устройства типа рулетки для азартной игры, специально созданные для нецеленаправленности. Далее, существуют устройства типа часов, созданные, правда, с определенной целью, но обладающие нецеленаправленным, хотя и регулярным, поведением; в самом деле, нет никакого специфического конечного состояния, к которому стремилось бы движение часов. Подобно этому, хотя ружье можно использовать для вполне определенной цели, целенаправленность не присуща внутренне его действию; возможна случайная пальба, нарочито бесцельная. Некоторые машины, с другой стороны, внутренне целенаправленны. Возьмем, например, торпеду, снабженную механизмом поиска цели. Для обозначения машин с внутренне целенаправленным поведением был специально выкован термин «сервомеханизм». Эти соображения показывают, что хотя определение целенаправленного поведения остается относительно смутным и лишенным точного операционального значения206, самое понятие целенаправленности полезно и заслуживает сохранения. [c.299] Целенаправленное активное поведение можно подразделить на два класса: «с обратной связью» (или «телеологическое») и «без обратной связи» (или «нетелеологическое»). Выражение «обратная связь» употребляется инженерами в двух различных смыслах. В широком смысле оно означает, что часть выходной энергии аппарата или машины возвращается как вход; примером может служить электрический усилитель с обратной связью. Обратная связь в этих случаях положительна: часть выхода, снова поступающая в объект, имеет тот же знак, что и первоначальный входной сигнал. Положительная обратная связь прибавляется к входным сигналам, она не корректирует их. Термин «обратная связь» применяется также в более узком смысле для обозначения того, что поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к некоторой специфической цели. В этом случае обратная связь отрицательна, т. е. сигналы от цели используются для ограничения выходов, которые в противном случае шли бы дальше цели. Это второе значение термина «обратная связь» и имеется здесь в виду. Можно считать, что всякое целенаправленное действие требует отрицательной обратной связи. Если цель должна быть достигнута, то в какой-то момент необходимы сигналы от нее, чтобы направить поведение. Под поведением без обратной связи понимается такое, при котором сигналы от цели не изменяют деятельности объекта в процессе поведения. Так, можно послать машину сразить светящийся объект, хотя машина может быть нечувствительна к свету. Подобно этому змея может броситься на лягушку или лягушка — на муху, не получая зрительных или иных впечатлений от жертвы после начала движения. Действительно, движение в этих случаях происходит настолько быстро, что нервные импульсы едва ли имеют время сформироваться в сетчатке глаза, дойти до центральной нервной системы и возбудить новые импульсы, которые бы своевременно достигли мышц для эффективной перемены поведения. В противоположность рассмотренным примерам поведение некоторых машин и некоторые реакции живых организмов включают в себя непрерывную обратную связь от цели, изменяющую и направляющую [c.300] действующий объект. Этот тип поведения эффективнее, чем предыдущий, особенно когда цель нестационарна. Но управление с непрерывной обратной связью способно привести к весьма неуклюжему поведению, если обратная связь плохо демпфирована и для некоторых частот колебаний вместо отрицательной становится положительной. Предположим, например, что построена машина для поражения движущейся светящейся цели; траектория, описываемая машиной, 206 Операциональное определение понятия — определение, допускающее точную проверку через эксперименты или измерение. — Прим. ред . регулируется направлением и силой света от цели. Предположим, что следуя движению цели в определенном направлении, машина далеко проскочит за цель и что будет приложено чрезмерно большое усилие, чтобы развернуть машину в противоположном направлении. Если это движение вновь промахнется, начнется серия все более сильных колебаний, и машина упустит цель. Эта картина последствий недемпфированной обратной связи удивительно напоминает то, что наблюдается при выполнении произвольного действия больным, у которого поврежден мозжечок. В состоянии покоя субъект не обнаруживает заметного двигательного расстройства. Если, однако, попросить его поднести ко рту стакан с водой, то рука, несущая стакан, будет совершать, по мере приближения к цели, серию колебательных движений возрастающей амплитуды; в результате вода расплещется, и намерение не будет осуществлено. Этот симптом типичен для расстроенной моторики больных с мозжечковым заболеванием. Аналогия с поведением машины, наделенной недемпфированной обратной связью, столь очевидна, что мы решаемся видеть главную функцию мозжечка в регулировании нервных механизмов обратной связи, участвующих в целенаправленной двигательной активности. Целенаправленное поведение с обратной связью можно опять подразделить. Оно может быть экстраполирующим (предсказывающим) или неэкстраполирующим (непредсказывающим). Реакции одноклеточных организмов, так называемые тропизмы, дают примеры непредсказывающего поведения. Амеба просто следует за источником, на который она реагирует; нет никаких данных о том, что она экстраполирует его траекторию. С другой стороны, предсказывающее поведение животных — самая обыкновенная вещь. Кошка, начинающая [c.301] преследование бегущей мыши, не бежит прямо к месту, где мышь в данный момент находится, а движется к экстраполированному будущему положению. Не составит также труда найти примеры предсказывающих и непредсказывающих сервомеханизмов. Предсказывающее поведение можно подразделить на различные порядки. Кошка, охотящаяся за мышью, — пример предсказания первого порядка; она предсказывает только мышиный путь. Бросание камня в движущуюся мишень требует предсказания второго порядка; здесь необходимо предвидеть пути мишени и камня. Примером предсказания более высокого порядка является стрельба из рогатки или лука. Предсказывающее поведение требует различения по меньшей мере двух координат: оси времени и хотя бы одной пространственной оси. Предсказание, однако, будет эффективнее и гибче, если действующий объект способен реагировать на изменения более чем в одной пространственной координате. Чувствительные рецепторы организма или соответствующие им элементы машины могут поэтому ограничивать предсказывающее поведение. Так, собака-ищейка следует следу; предсказывающее поведение ей не доступно, потому что химический, обонятельный вход приносит только пространственную информацию — расстояние, указываемое силой запаха. Внешние изменения, способные возбуждать слуховые или, еще лучше, зрительные рецепторы, допускают более точную пространственную локализацию; отсюда возможность более эффективных предсказывающих реакций при действии входа на эти рецепторы. Способность к предсказывающим действиям встречает, помимо того, ограничения во внутренней организации действующего объекта. Так, машина, предназначенная для предсказывающего слежения за подвижной светящейся целью, должна не только быть чувствительна к свету (например, через приданный ей фотоэлемент), но и обладать структурой, пригодной для расшифровки светового входа. Представляется вероятным, что ограничения внутренней организации, особенно организации центральной нервной системы, определяют сложность предсказывающего поведения, которой может достичь млекопитающее. Так, можно подумать, что нервная система крысы или собаки не позволяет им [c.302] осуществлять интеграцию входа и выхода, необходимую дли предсказывающей реакции третьего или четвертого порядка. Действительно, одна из особенностей скачка, наблюдаемого при сравнении человека с другими высшими млекопитающими, заключается, по-видимому, в том, что последние способны лишь к предсказывающему поведению низшего порядка, тогда как человек потенциально способен к весьма высоким порядкам предсказания. Ниже приводится таблица предлагаемой классификации поведения: Нетрудно видеть, что каждая из дихотомий произвольно выделяет одну черту, признаваемую интересной, оставляя аморфный остаток — не-класс. Очевидно также, что критерии отдельных дихотомий разнородны. Понятно поэтому, что существует много других линий классификации, независимых от рассмотренных. Так, можно разделить поведение в целом или внутри каждой из табличных групп на линейное (выход пропорционален входу) и нелинейное. Для многих целей было бы полезно деление на непрерывное и дискретное поведение. Различные степени свободы, свойственные поведению, также могут служить основанием систематизации. Классификация, представленная в предыдущей таблице, была выбрана по нескольким причинам. Она приводит к выделению класса предсказывающего |