Наука и техника Наука и техника - Роль аналогий в кибернетике
  22.10.2018 г.  
Главная arrow Кибернетика arrow Рассуждения конца 60-х arrow Роль аналогий в кибернетике
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Роль аналогий в кибернетике
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
22.10.2010 г.

А. А.  Фельдбаум
доктор технических наук
Никакую науку нельзя представлять как нечто застывшее. Это особенно относится к кибернетике, которая развивается сейчас очень быстрыми темпами. 100 лет назад науки о теории регулирования не существовало вовсе. Основы ее были заложены в трудах И. А. Выш-неградского, но даже спустя несколько лет после работ И. А. Вышнеградского теория регулирования ограничивалась лишь вопросами регулирования паровых машин, а затем паровых турбин.

Теория регулирования развивалась путем постепенных обобщений. Сначала она охватывала некоторые вопросы динамики паровых машин,  а потом и паровых турбин. Затем в XX в. появился ряд электрических систем регулирования, законы которых оказались такими же. Того же типа оказались и задачи, возникшие в новой области. Следовательно, и приемы исследования должны были остаться такими же. Постепенно в сознании инженеров зрела мысль о том, что теория динамики любых систем автоматического регулирования - электрических, гидравлических, пневматических и т. д. - это теория единая, что тут действуют одни и те же законы, здесь правомерно применение одних и тех же общих приемов и методов, одинаковых подходов к исследованию. Поэтому здесь возможно абстрагирование основных понятий и приемов исследования от конкретного их приложения. Можно не говорить больше о потоке воды или пара, проходящем  сквозь котел, но можно говорить о системе, к которой подходят некоторые входные величины, У  которой  имеются   некоторые   выходные   величины и выход связан с входом определенной зависимостью.
Процесс такого обобщения продолжается поныне и идет довольно быстрыми темпами. В настоящее время каждый инженер-автоматчик прекрасно понимает, что имеются общие законы для любых автоматов; однако одни и те же законы существуют для значительно более широкой области технических дисциплин. Оказалось, что аналогичные законы прохождения сигналов сквозь системы, преобразования сигналов системами играют центральную роль и в теории связи, теории телеуправления и телеизмерений, в теории вычислительных устройств. Таким образом, большой комплекс технических дисциплин получил сейчас единую теоретическую базу.
Этот процесс в настоящее время далеко не закончен. Но уже сейчас вырисовывается некоторая общая теоретическая дисциплина, которая для всех этих отраслей техники является примерно тем же, чем является сопротивление материалов и теория упругости для механико-технологических дисциплин. В процессе развития этой более общей дисциплины возникли некоторые общие понятия, как, например, понятия управления, обратной связи, кодирования и т. д.
Уже после работ Н. Винера многим стало ясно, что существует возможность для значительно более широких обобщений, что подобные обобщения представляют интерес и для исследования некоторых сторон деятельности живого организма. Эти стороны деятельности (но, разумеется, не вся деятельность организма) не просто аналогичны, а целиком тождественны процессам, происходящим в сложных системах связи и управления. Определенные законы имеют ту же форму, один и тот же характер и для процессов прохождения информации в нервной системе человека и в системе связи, в системе регулирования или в вычислительных устройствах.
Нужно сказать, что такого рода аналогии и даже тождества не являются новыми в истории науки. И если мы проследим дисциплины другого цикла, дисциплины энергетического характера, то и там мы увидим не только аналогию, но и тождество с некоторыми сторонами процессов, совершающихся в человеческом организме. Так, закон преобразования энергии в равной мере относится и к живому организму и к неживому веществу. Здесь мы имеем не только аналогию, но полное тождество определенных сторон процессов, касающихся определенных сторон деятельности живого организма и неживого вещества. Аналогии весьма тесного характера существуют между деятельностью нервной системы человека и деятельностью автоматической системы. Действительно, если мы заменим человека управляющей машиной-автоматом, мы заменим не его руки, не его мускулы, а его мозг, его нервную систему.
Именно их мы заменяем аппаратом, который в определенных пределах, в определенном виде деятельности должен совершать работу, тождественную работе нервной системы и мозга человека при управлении.
Таким образом, сама по себе такая аналогия для инженеров-автоматчиков не должна быть чем-то неожиданным; но именно то, что Винер указал на общий характер законов построения и процессов, в равной мере применимых к автоматам и живым организмам, - подчеркиваю, именно обобщение основных принципов, безусловно, явилось новым, и нет сомнения в том, что это не просто ново, но это полезно.
Такая дисциплина не только должна быть создана, она создается на наших глазах.
Если мы возьмем сборник статей под редакцией Шеннона, то ряд статей будет прочитан с равным интересом и инженерами разных специальностей и физиологами и математиками. Эта книга может быть названа сборником работ по кибернетике.
Нужно иметь в виду, что в развитии каждой науки имеются определенные стадии, через которые невозможно перепрыгнуть. Выше было отмечено, что наука об управлении развивалась путем постепенного обобщения и что это обобщение сначала затрагивало различные системы автоматического регулирования, а теперь распространяется на огромный комплекс технических дисциплин. Техническая кибернетика еще не достроена, она только строится в настоящее время. Даже понятие количества информации (по Шеннону), которое многими, и в первую очередь Винером, выдвигается в качестве центрального в кибернетике, не может рассматриваться в его настоящем виде как основное для систем автоматического регулирования, самонастраивающихся систем, т. е. для большого класса систем с обратной связью. Поэтому для инженера, работающего в области теории связи и управления, сегодня основная задача состоит в достройке здания технической кибернетики.
Но параллельно имеет смысл уже в настоящее время накапливать запас более общих сведений. Надо создавать общую кибернетику, не дожидаясь окончания построения системы технической кибернетики; но надо при этом понимать, что техническая кибернетика - это не совсем то же, что общая кибернетика. Техническая кибернетика имеет некоторые специфические стороны, приемы исследования, которые могут оказаться на данном этапе исследования не представляющими интереса, скажем, для физиологов. Однако следует учесть, что ряд приемов исследования, которые разрабатываются сегодня технической кибернетикой, могут оказаться буквально завтра весьма интересными для физиологов. Надо параллельно строить, с одной стороны, здание общей кибернетики, с другой, техническую кибернетику, а, может быть, также и физиологическую кибернетику (если я применил неправильный термин, физиологи меня поправят), т. е. ту отрасль кибернетики, которая учитывает специфические стороны физиологической науки; но все эти отрасли кибернетики должны иметь несколько различный характер, потому что основная задача инженеров - синтез, построение новых систем, задачей же физиологов в данное время является, главным образом, анализ существующих систем, а не построение новых систем, т. е. анализ существующей нервной организации, нервной системы человека и животных.
Разумеется, задачи синтеза и анализа вовсе не отделены друг от друга непроходимой пропастью, и тот подход, который сегодня существует в технической кибернетике для задач синтеза, может оказаться в будущем интересным и для физиологов. Возьмем проблему так называемого черного ящика. «Черный ящик» - это система, относительно которой неизвестно, что внутри нее находится, но мы можем на нее воздействовать и получать ответную реакцию на ее выходе. На основании данных входа и выхода требуется узнать законы действия этой системы и установить ее возможную структурную схему. Такой подход сейчас очень важен для инженера, Если даны вход и выход и нужно сконструировать систему, которая на данный сигнал откликалась бы нужным образом, то такая задача и есть задача синтеза системы. Эта задача полностью совпадает с задачей разгадки структуры «черного ящика». Но эта задача может быть интересной и для физиологов. Допустим, что мы воздействуем на живой организм каким-либо стимулом, получаем на его выходе реакцию и на основании этого должны построить какую-то гипотезу о том, как могла бы быть построена нервная структура, чтобы откликаться данным образом на входные раздражения. Эта задача построения гипотезы нервной структуры и есть не что иное, как задача разгадки тайны «черного ящика». Быть может, прибор для синтеза гипотетической структуры заинтересует в дальнейшем физиологов не меньше, чем инженеров. Из возможных гипотетических структур можно будет выбрать ту, которая лучшим образом отвечает действительным особенностям построения нервной системы организма.
Итак, кибернетика уже существует и развивается; однако параллельно нужно развивать ее отрасли, носящие более частный характер: физиологическую кибернетику, техническую кибернетику и т. д.
Теперь следующий вопрос. Как далеко может зайти процесс замены умственной деятельности человека машиной? Существует ли принципиальная разница между машиной и человеком и как далеко может зайти аналогия между ними? Нельзя ли построить машину, выполняющую более сложные и тонкие функции умственной деятельности человека, чем те, которые выполняются машинами сегодня?
Этот вопрос не так прост. Прежде всего он не нов. При рассмотрении другого цикла дисциплин - энергетических дисциплин - мы также обнаруживаем аналогию между человеком и машиной. Такое свойство двигателя, как самодвижение, тоже напоминает определенные свойства живого существа. Мало того, ряд понятий энергетики первоначально относился к функциям живого организма. Такие, например, понятия, как сила, энергия, работа, носили в начале антропоморфный характер. В дальнейшем в процессе развития науки эти понятия оторвались от сферы субъективных ощущений и подверглись объективированию; эти объективированные понятия были положены в основу физических наук, да и в физиологии они играют немалую роль.
В развитии кибернетических дисциплин тоже происходит процесс объективирования основных понятий. Возьмем, например, определение количества информации по Шэннону. Это понятие - строго объективное, независимое ни от каких субъективных чувствований и переживаний. Здесь уже не осталось привкуса субъективного, сопровождающего термин «информация», каким он понимается в обыденной жизни.
Как в области энергетики, так и в кибернетике имеется аналогия между живым организмом и механизмом. Но в кибернетических дисциплинах эта аналогия носит особый характер, она касается вопросов более тонких.
Однако все такие аналогии и даже тождественность ряда общих законов и приемов построения систем вовсе не означают тождественности человека и машины. В популярной прессе иногда мелькают выражения вроде такого: «машины думают».
Конечно, никто всерьез не принимает утверждения, что машины могут думать, если мы понимаем под мышлением свойство высокоорганизованной материи. Тот, кто имеет дело с вычислительными машинами, скорее сравнит машину не с существом думающим, а с полным идиотом, но очень добросовестным идиотом, который аккуратно выполняет все, что ему приказывают, все, что вкладывают в него в виде программы то обстоятельство, что определенные стороны деятельности человеческого организма и определенные методы их изучения совершенно тождественны определенным сторонам работы и определенным методам изучения неживых систем, совершенно не значит, что живые и неживые организмы являются одним и тем же. Это только показывает, что граница между живым и неживым проходит значительно более глубоко, чем казалось раньше.
Свойства живых организмов бесконечно расти, развиваться, отмирать, передавать свои признаки потомству - это свойства, чуждые кибернетическим машинам и сегодняшнего дня и обозримого будущего; то, что могло бы явиться в машинах аналогией этих свойств, носит характер совершенно поверхностной аналогии. Деятельность любой машины носит вторичный характер: машина выполняет только то, что в нее вложил человек. Кибернетическая машина не может сама по себе быть способ- ной к безграничному самосовершенствованию и росту. С этой точки зрения любое дерево, которое является живым организмом, но совершенно не думающим, гораздо сложнее по своей организации, чем любая вычислительная машина сегодняшнего дня.
Деятельность человека носит первичный характер. а работа созданных им орудий носит вторичный характер. Поэтому деятельность любой машины, будь она хоть самой сложной, является только отражением деятельности человека, только деятельностью вторичного типа и, как таковая, она не может сравниваться с деятельностью человеческого разума в принципе. Но безграничная способность человеческого разума к совершенствованию порождает, как вторичное свойство, безграничную способность с течением времени совершенствовать устройства, которые человек делает, скажем, кибернетические машины. Они смогут решать в дальнейшем все более и более сложные задачи, и те виды умственной деятельности, которые сегодня представляются весьма тонкими, завтра могут быть поручены машинам. Если мы обратимся к истории науки, мы сможем найти в известной степени аналогичные примеры.
Возьмем задачу вычисления объемов. В древние времена она требовала огромной затраты ума и таланта от таких гениальных людей, как Архимед, а в настоящее время любой средний студент, используя имеющийся накопленный материал в виде достижений талантливейших математиков прошлого и позапрошлого веков, может с помощью интегрирования шутя решить эту задачу. Гениальным следует назвать не этого студента, а тех математиков, которые разработали соответствующий аппарат.
Экстраполируя такие примеры на автоматические системы, можно сказать, что вероятно и даже вполне возможно будут созданы машины, которые строили бы различные гипотезы и делали бы из них выводы весьма сложного характера. Например, можно построить такую машину, в которую мы вложим совокупность большого количества опытов по электродинамике, затем вложим класс дифференциальных уравнений, которым могли бы удовлетворять данные опыта, и из этого класса уравнений, систематически обработав данные опыта, машина выберет такой тип уравнений, который наилуч- шим образом согласуется с данными опыта. Например, она может независимо от человека «открыть» уравнения Максвелла, и это в принципе вполне возможная и посильная для машины задача.
Итак, определенная доля умственной деятельности, которой занимается сегодня ученый, завтра может быть передоверена машине. Но машины могут заменить человека лишь в отдельных видах умственной деятельности; машина не сможет вовсе вытолкнуть человека из сферы умственной деятельности. Так как машина есть орудие человека, то вообще неправомерно противопоставлять их друг другу. Правильным будет утверждать, что человек, создающий машины, будет способен решать гораздо более сложные задачи, чем человек без машины.
В этом вопросе есть еще один момент, который обычно не затрагивают: говорят о влиянии человека на машину, но не говорят об обратном влиянии. Обратное влияние на человека такого замечательного продукта человеческой деятельности, как машина-автомат, тоже будет иметь место. Человек тоже в известной степени продукт труда. Человека воспитал, создал труд. И эти новые сложные кибернетические машины, которые создает человек, будут совершенствовать его нервную структуру. Конечно, невозможно делать в этом отношении прогнозы на далекое будущее. Можно лишь констатировать, что возможности совершенствования человеческого разума, взаимодействующего с созданными им машинами, безграничны.

 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam