О мозге, психике, компьютерах, моделях и долгих спорах
Психология — одна из самых древних наук, и с самого начала ее развития не прекращались попытки представить в качестве модели психики высшее техническое достижение своего времени. Аристотель описывал психику как колесницу, запряженную двумя конями — воспитанным и диким. Было изобретено книгопечатание — и тут же появилась теория, сопоставляющая мозг с «чистой доской», на которой отпечатывается жизненный опыт. В XVII веке наиболее совершенным механизмом был насос, и великий Рене Декарт представлял психику как движение животных духов по нервам-трубкам, давление в которых создавал мозг-насос. В конце XIX века возникла метрология — были созданы эталоны метра, килограмма, секунды. Сразу же появилась идея измерить психику. Эта идея оказалась невыполнимой, но очень продуктивной — родилась экспериментальная психология. На рубеже XIX и XX веков чудом техники был телефон, и в очередной теории мозгу в качестве основной функции приписали прием, переключение и передачу сигналов. Теория, согласно которой в поведении живых существ главную роль играет сохранение гомеостаза (постоянства внутренней среды организма), появилась сразу вслед за широким распространением технических устройств с автоматическим регулированием на основе обратной связи (пример такого устройства — холодильник, в котором поддерживается заданная температура). Создание голографии немедленно породило теорию о голографических принципах памяти.
С появлением кибернетики и компьютеров начался новый этап этого пути. Теория и практика компьютерных исследований стали перекрестком, на котором встречаются и взаимообогащаются точные, технические, естественные и гуманитарные науки, а физиология мозга и психология — источниками знаний и вдохновения для компьютерного моделирования. Компьютерные же модели, в свою очередь, заставили по-новому взглянуть на многие проблемы физиологии и психологии. Одна из старинных проблем, которая получила новое осмысление — психофизиологическая, то есть проблема соотношения мозга и психики.
Со времен Декарта «самым материалистическим» считается принцип психофизиологического взаимодействия, согласно которому физиологические процессы являются причинами процессов психологических и полностью определяют их. В поисках физиологических «кодов» психических процессов было проведено огромное количество экспериментов на самых разных животных, от червей до приматов. Экспериментаторы одновременно регистрировали элементы поведения и физиологические процессы в мозге, однако непосредственно «состыковать» физиологические процессы с психическими не удалось.
Основные единицы нервной ткани — нервные клетки (нейроны), их отростки и «обслуживающие» их клетки глии. Нейрон, в отличие от других клеток организма, способен возбуждаться. При этом он генерирует потенциал действия (спайк) — электрический разряд амплитудой около 125 мВ и длительностью 1 мс. С помощью спайков возбуждение «пересылается» от одного нейрона к другому или к мышце, железе, любому управляемому органу. Для передачи возбуждения на телах и отростках нейронов имеются специальные образования — синапсы. Механизм синаптической передачи детально изучался последние десять лет и продолжает изучаться с использованием очень тонких средств современной электроники и молекулярной биологии. Мы не будем вдаваться в сложные и далеко еще не ясные подробности этого механизма, отметим только, что он состоит из ряда дискретных фаз.
Психические же процессы традиционно считаются непрерывными. Но тогда непонятно, как дискретные физиологические процессы могут определять непрерывные психические. (Сама идея этой несовместимости пришла из технического «аналога» — несовместимости аналогового и цифрового принципов устройства компьютеров.) Однако в психофизиологии эта несовместимость кажущаяся. Действительно, согласно современным воззрениям, наиболее сложные психические процессы — мышление, сознание — развиваются как непрерывные, но многие когнитивные (познавательные) психические процессы оказываются пороговыми, то есть дискретными. Например, имеется дифференциальный порог ощущений — минимальное различие между двумя сигналами, которое замечает человек. Всем известная процедура определения остроты зрения — один из вариантов нахождения величины дифференциального порога, минимального размера букв, при котором они различаются. Другой распространенный случай измерения дифференциального порога — определение остроты музыкального слуха, то есть способности человека различать звуки по высоте.
Немного больше о технологиях >>>
Судьба термоядерного синтеза
Идея
создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. Тогда от нее было
решено отказаться, поскольку ученые были не в состоянии решить множество
технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем ученым удалось
«заставить» реактор произвести хоть сколько-ни ...
Разработка интегрированного стартер-генератора на основе вентильно-индукторной машины
Рассматриваются
принципы работы стартер-генераторного устройства автономного объекта на базе
вентильно-индукторной машины. Проведено исследование режимов работы
вентильно-индукторного стартер-генератора на основе математического
моделирования. Предложено решение проблем расшире ...
