Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 27-28 от 24 июля 2007 года (695 и 696 номер)
Откуда же берутся поразительные возможности мозга? Общий ответ, появившийся после работ Рамона-и-Кахоля (см. врезку) и развития первых моделей нервных сетей, состоит в следующем. Нервная клетка – нейрон, по нынешним представлениям, выступает как интегратор воздействия от других, связанных с ним нейронов. В простейшей модели, предложенной Мак-Каллоксом и Питтсом, просто суммируются с разными весами сигналы от других нейронов
И если Si выше некоторого предела, то i-й нейрон вырабатывает импульс (или меняет свое состояние в модели), что передается остальным нейронам. То есть мозг в самом грубом приближении представляет собой множество связанных между собой интегрирующих систем. И его возможности поистине феноменальны для скромной элементной базы, на которой он построен! В самом деле, скорость срабатывания нервной клетки в миллион раз меньше, чем вентиля в компьютере, и скорость передачи информации также в миллион раз меньше (поскольку между нейронами информация передается с помощью выделяемых одними и воспринимаемых другими веществ – нейромедиаторов – а это медленный процесс). Но вымирание или утрата значительной части нейронов мозга сплошь и рядом не ведут к утрате запомненной информации, что совсем уж немыслимо для нынешних компьютеров. А где же «спрятаны» память, вдохновение, эмоции, логика, интуиция? Современная нейронаука полагает, что в особенностях того, как интегрируют нейроны и как они организованы в сети.
Интеграторы в науке и техникеДЕКЛАРАЦИЯ
Мы должны быть радикальными, то есть должны добраться до сути дела. И мы должны продолжить действительно фундаментальную перестройку. Это проект, по крайней мере, на 50 лет. И этот проект общемирового обхвата, он не может быть осуществлен только в некоторых местах или частично, хотя действия на местах должны играть главную роль в этом преобразовании. И для него требуется на полную мощность использовать человеческое воображение. Но это возможно.
И. Валлерстайн
Нейроны обмениваются молекулами нейромедиаторов… А чем обмениваются люди, составляющие общество?
На самом очевидном уровне – словами. Слова являются удивительно емкими и эффективными интеграторами. Естественно, они огрубляют реальность. "Я устал" в устах одного человека означает, что ему пора прогуляться, а в устах другого – что ему жить невмоготу. Но именно эта способность языка сжимать целую гамму состояний и ощущений в один знак и делает возможным общение. Философ и логик Витгенштейн писал: "Границы моего языка суть границы моего мира". Конечно, это преувеличение – мир гораздо богаче. Влюбленные и больные знают, как трудно выразить свое состояние.
Следующий шаг – образы, прописные истины, "буквари". Все это может выступать в качестве интеграторов смыслового уровня. Неважно, помнят ли два собеседника "Евгения Онегина", "12 стульев", "Мастера и Маргариту", одни и те же песни бардов. Но если помнят, то их общение становится совсем другим.
В 70-е годы в Ленинградском университете под началом математика, механика и философа Рэма Георгиевича Баранцева работал семинар по семиодинамике – науке о развитии знаковых систем (а в идеале и смыслов), науке, которую еще предстоит построить. Но, видимо, ее время уже пришло. Время, когда большое внимание вызвала книга Докинза "Эгоистичный ген". В ней была высказана и обоснована парадоксальная на первый взгляд мысль. По мнению автора, не мы с вами, а единицы наследственной информации – гены – являются истинными субъектами эволюции. Они меняют тела, передаваясь от одного поколения особей к другому. Именно с ними «играет» эволюция – тут и мутации, и естественный отбор, и проверка на соответствие меняющейся реальности, и способности успешно конкурировать с другими генами. Не правда ли, оригинальная идея?
Развивая ее, ученые все чаще говорят о «мемах» – единицах ценной, общезначимой, передаваемой информации, которые человек может запоминать и передавать дальше. И знаете, «мемы» ведь способны конкурировать за внимание, за максимально широкое распространение! [Причины конкуренции понятны – мы не можем запомнить слишком много и слишком многому научить студентов. Приходится редактировать и выбирать. Психологи называют такое положение дел ситуацией форсированного выбора] Тут тоже присутствуют и модификации (мутации), и борьба, а также ошеломляющие потрясения, когда какой-нибудь «мем» становится общеизвестным и принятым элементом общей культуры. Ведь то, что выбрано, сознательно или стихийно, наделено огромной интегрирующей силой. Примеры: "пушкинская эпоха", "Петербург Достоевского", "идеалы античности". Десятки блестящих поэтов, тысячи действующих лиц и сотни тысяч участников социально-культурных процессов оказываются «связаны» с творчеством и жизнью одного человека. Здесь и лежат корни представлений о том, что почти все в истории сделано очень немногими [Хотя на самом деле, здесь имеют место степенные распределения ранг–размер. Кстати, во многих распознающих нейронных сетях реализовано что-то подобное, и реализован тот же принцип "победитель получает все"].
…Впрочем, не забывайте, мы пишем заявку на грант, так что, согласно известным рекомендациям, следует обрисовать практическую важность проблем, которые рассматривает интегрика.
Человек обладает удивительными способностями интегрировать разнородную информацию. В частности, исключительно важно было бы понять, как интегрируются знания в процессе образования. Очевидно, что запоминается не все. Крылатый афоризм гласит: "Образование – есть то, что остается, когда все выученное забыто".
Но что все-таки остается?!
Исследователь из Московского физико-технического университета Михаил Капустин считает, следуя нейросетевой метафоре, что остаются связи. Связи между утверждениями, фактами, схемами рассуждений – то есть сеть. Именно эта сеть и формируется в процессе обучения. (Отсюда понятно, почему хороший учитель старается, чтобы задачу решали несколькими способами, – он плетет сеть.)
В научной деятельности, казалось бы, выделить интеграторы гораздо проще. Но, как показывает знакомство с рядом монографий по науковедению, и тут теория отсутствует. На самом крупном уровне, видимо, в качестве интеграторов выступают картины мира, парадигмы [Слово «парадигма» ввел американский философ науки Томас Кун, вложив в него два смысла. Во-первых, это крупное достижение, меняющее стандарт научной работы. Во-вторых, "генератор головоломок" различной трудности, которыми будут заниматься последователи], стили научной деятельности. На более приземленном, конкретном уровне интеграторы – это, конечно, выдающиеся учебники. Примеры очевидны: Библия (учебник жизни), геометрия Евклида. Менее масштабные, но не менее наглядные примеры – курс теоретической физики Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица, фейнмановские лекции по физике.
Многие научные школы, сообщества исследователей, чтобы донести свою информацию, объединить последователей выпускают серии книг. Яркий пример – книги французского сообщества математиков, писавших под псевдонимом Бурбаки, оказавшие большое влияние на математику XX века в целом. Синергетика, или теория самоорганизации, во многом состоялась благодаря почти сотне томов шпрингеровской серии по синергетике, которую редактировал Герман Хакен.
Труды конференций обычно «живут» недели, статьи в научных журналах – около года, монографии – несколько лет [В нынешней России книгоиздатели требуют, чтобы книга была полностью распродана за два года]. Учебники живут значительно дольше.
Поразительно эффективными "долгоиграющими интеграторами" оказались ясно сформулированные нерешенные задачи. Три классические задачи математики античности (трисекция угла, квадратура круга и удвоение куба) прошли через 2000 лет и дали замечательные всходы, преобразившие математику. ХХ век в "чистой математике" прошел под сенью двадцати проблем, сформулированных Давидом Гильбертом [А, например, древняя мечта о плаще-невидимке оказалась удивительным интегратором для физиков, оптиков, математиков. Научной сенсацией 2006 года стал "эльфийский плащ" – конструкция, позволяющая делать невидимым помещенный в нее предмет и саму себя. Экспериментаторы представили такой «плащ-невидимку» для волн определенной длины. И сейчас, рассматривая обширную библиографию, относящуюся к этой проблеме, видишь, как много разных людей десятилетия подбирались к этой задаче].
Огромной интегрирующей силой обладают крупные научно-технические проекты. Ядерный проект, освоение космоса, полет на Луну… Их роль особенно велика в силу их междисциплинарности – одна технология играет роль локомотива, «вытягивая» за собой десятки, а то и сотни других. Но если этого нет, то сгодятся и суррогатные интеграторы – "критические технологии", "ключевые направления", прогноз тех рубежей, на которые должны выйти технологии через определенный срок. Жаль, что у новой России нет ни амбициозных проектов, ни серьезных научно-обоснованных прогнозов и планов. Пока нет…
