9. Зримая суть вещей

Иногда, глядя на машину или на какой-нибудь процесс, мы можем "увидеть", как работает эта машина или как осуществляется процесс. В этом случае проявляется наша способность "читать" функцию по структуре.

Люди, выросшие в условиях цивилизации машин, "видят", что если большая шестерня связана цепной передачей с шестерней малого диаметра, то первая будет вращаться медленнее второй. Мы способны "увидеть", что велосипед с большим задним колесом поедет быстрее велосипеда с малым задним колесом, хотя и то и другое колесо будут иметь одну и ту же скорость вращения. Совсем не так очевидна причина, по которой велосипед не падает набок, даже когда катится с горы без седока. Инженеры умеют "видеть" рабочую функцию деталей весьма сложных систем. Очень интересная задача - исследовать механизм часов (рис. 116) и попытаться увидеть функциональное значение колесиков, пружин, крючкового спуска с его хитро изогнутыми палетами, без которых часы работать не могут. Если удается верно "увидеть" это, то можно сказать, что наши объект-гипотезы, относящиеся к часовому механизму, достаточно общи и точны для описания принципов функционирования этой системы. Именно богатство наших объект-гипотез позволяет нам иногда прочесть функцию по структуре.

Рис. 116. На этом изображении механизма часов Чарлз Бэббедж в 1826 году показал, что функцию по структуре 'прочесть' можно, но с некоторыми ограничениями. Изобретая первую вычислительную машину, Бэббедж разработал и специальную символику для обозначения функций, выполняемых разными деталями машины

Пространственное расположение частей, форма каждой части чрезвычайно важны для работы любой механической системы. Ясное изображение механической системы может быть очень богато информацией, поскольку картина хорошо передает информацию о структуре (правда, как мы убедились, с некоторой долей неопределенности), а именно структура важна для того, чтобы уразуметь механику.

Что же касается электронных систем (в эту категорию мы можем включить и нервные системы, в том числе мозг), то они гораздо меньше зависят и от точного пространственного расположения составных элементов и от их формы. Конденсатор или сопротивление будут хорошо работать независимо от того, какую именно форму для них мы выберем из большого числа возможных форм. Несомненно, это же справедливо и в отношении нервных клеток. Короче говоря, те сведения о структуре, которые могут быть переданы ее реалистическим изображением, дают очень слабое представление о функции электронных или нервных систем в сравнении с тем, что они позволяют узнать о механических системах. Зрительная информация, сыгравшая огромную роль в истории развития человека, да и других видов животных, благодаря своему значению дистантного анализатора мира, состоящего из объектов, непосредственно доступных осязанию, отступает на задний план в научном исследовании объектов, функции которых не определяет даже их осязаемая структура.

Тем не менее радиоинженеры умеют "читать" электронные схемы. Рассмотрев детали схемы и способы их соединения, радиоинженер видит функциональное назначение схемы и ее деталей.

История символов, используемых в электронике с начала нашего столетия, аналогична эволюции пиктограмм древней письменности. Сначала символы представляли собой просто реалистические изображения деталей. Всего за несколько лет электронные "пиктограммы" упростились: внешнее сходство ушло безвозвратно, выделились те формальные признаки деталей, которые определяют функциональное назначение каждого компонента схемы. Символы стали отображать функцию, а не структуру, и форма символа уподобилась "абстрагированной карикатуре" объекта. На рис. 117-120 показаны примеры эволюции символов, используемых для передачи сведений об электрических цепях; срок этой эволюции - всего пятьдесят лет.

Рис. 117. Ранний рисунок мостика Уитстона (1884 год). Так начиналась современная 'иероглифика'. На этой стадии детали еще рисовались так, как они выглядят, без акцента на их функциональных свойствах

Чтобы разобраться в символах современной электроники, необходимо хотя бы кое-что знать о теоретических основах этой науки и совершенно обязательно понимать логику электронных схем. Символы - это слова, элементы языка, возникшего на основе потребности передавать сведения об особого рода процессах и взаимодействиях.

Рис. 118. Более поздний рисунок мостика Уитстона (1890 год). Видна некоторая стилизация рисунка, подчеркнуты функциональные признаки деталей

Можно сказать, что именно язык - речь, язык математики и специализированные "языки" (например, символический "язык" электроники) - позволяет нам изучать возможные последствия предполагаемых действий, которые совершаются в сферах, недоступных ни сенсорному восприятию, ни реалистическому изобразительному мастерству.

Рис. 119. Еще более поздний рисунок мостика Уитстона (1898 год). Компоненты цепи изображаются уже с помощью условных обозначений-символов, раскрывающих посвященному суть дела

На современной стадии развития языков символами пользуются уже не только для отображения одних физических структур (их можно передать, пусть даже несовершенно, изобразительными средствами), но и для отображения структур, относящихся к нематериальной сфере мысли, для которой механические свойства объектов не всегда существенны.

Мозг, как и любая другая функционирующая система, интересен с весьма различных точек зрения. Далеко не во всех случаях можно в принципе отыскать наилучший способ описания системы - общественной, экономической или инженерной; то же самое справедливо в отношении мозга и его функций. Чтобы найти ответ на длинный ряд вопросов, нужно прежде всего знать строение мозга - как видимое невооруженным глазом, так и воспринимаемое в свете обычной и электронной микроскопии. Например, для понимания некоторых функций мозга необходимо узнать типы и количество клеток в разных его областях, выявить связи между клетками и т. д.

Структурное описание электрической цепи имеет значение в тех случаях, когда для функционирования системы важен способ расположения компонентов цепи и распределение связей между ними. Что касается отдельных характеристик, то они включаются в описание только в том случае, если изменение данной характеристики приведет к изменению характеристики системы в целом. Поэтому ни окраска, ни форма деталей, как правило, не указываются в принципиальном описании системы: изменение таких характеристик не влияет на параметры ее входа и выхода. А вот регистрация изменений параметров входа и выхода системы, происходящих в результате замены тех или иных деталей схемы, часто служит основным способом определения важности этих деталей для функционирования всей системы, а также для того, чтобы разобраться в устройстве системы. К этому необходимо сделать одно замечание: если мы произвели изменение структуры и за этим не последовало никаких явных изменений функции, мы все же не вправе заключить, что порядок вещей, предшествовавший изменению, несуществен - системы могут приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям частного характера. Иногда функцию удаленной или измененной нами детали принимает на себя другая деталь системы. Заключить, что прежняя деталь была "излишней", было бы неверно, хотя и соблазнительно. В тех случаях, когда между структурой и функцией нет ясно видимой связи, очень трудно понять функциональную организацию системы, пользуясь только способом регистрации изменений, происходящих в ее работе после замены или изъятия деталей.

Рис. 120. Рисунок из учебника по электричеству 1890 года издания. Здесь совмещены три способа изображения системы связи, каждый из которых, по-видимому, отражает и развитие знаний об элементах этой системы

Именно в этом - основная беда неврологии. Мы отображаем функции с помощью символов - другого выхода нет. И символы замещают собою оригинал, сохраняя то, что существенно для понимания причинно-следственных или иных связей. Система, выраженная в символах, это идеализированный оригинал. Но символическое описание всегда упрощено, и потому ряд свойств оригинала в таком описании утрачивается. Вряд ли мы преувеличиваем, утверждая, что прогресс физических наук заключается именно в замене реалистических описаний объектов и явлений построением формальных, абстрактных символических систем. По- видимому, скоро откроется возможность подойти к описанию работы мозга тем же способом, оказавшимся столь плодотворным для физических наук.

Если рассматривать мозг как устройство, предназначенное для выполнения определенных функций, то как бы сложно ни было это устройство и сколь бы незначительными ни казались наши сведения о нем, становится возможной обоснованная классификация направлений научного исследования мозга, построенная на тех же принципах описания и объяснения, которые применяются в отношении инженерных систем. Эта классификация будет выглядеть примерно так:

Разные разделы классификации содержат весьма различающиеся описания одной и той же системы. Очень важно понять, что совершить переход от описания, относящегося к одному разделу, к описанию, соответствующему другому разделу, чрезвычайно трудно. На этом пути возможны грубые ошибки. Не только факты, но и логика каждого раздела - совершенно обособленная область. Можно даже сказать, что разрыв между понятиями "сознание" и "переработка информации" имеет тот же порядок, что и разрыв между названными категориями описаний систем. Просто мы привыкли к фразам вроде "Мозг - орган сознания".

Символика электрических цепей, организованная в рамках схем, отражает самые существенные свойства компонентов цепей и связи между компонентами. Эта символика выросла в особый язык, позволяющий отобразить принципы и способы устройства электронных систем. Это в самом деле новый иероглифический язык современности. И нам необходим сходный язык для отображения функций мозга.