Глава 6
Кто творец, кто робот?

Конечно, астроном Маскелин, работавший в Гринвичской обсерватории, несколько поторопился, когда решил уволить своего помощника. Нам осталось неизвестным ни его имя, ни содержание произошедшего между ними разговора. Сохранились сведения лишь о причине недовольства. Астроном обнаружил, что помощник неправильно определял время прохождения звезд. Во всяком случае, у него получалось иное время, чем у самого Маскелина.

Только через двадцать лет стало известно, что помощник невиновен.

Об этом вспомнили психологи, когда взялись исследовать мышление с помощью теории информации. Эта математическая дисциплина изучает процессы передачи информации по самым различным системам связи. К ним могут быть отнесены не только технические устройства вроде телефона, телеграфа или радио, но и «живой телеграф» — сообщения, которые передаются по нервам в мозг. Ведь слушаем мы симфонию Чайковского или крик петуха, восхищаемся мастерством Родена или смотрим на морские волны, ощущаем солнечное тепло или прикосновение холодного ветра, чувствуем голод или боль — все эти столь различные сообщения, приходящие из внешнего мира, поступают в мозг в форме нервных сигналов.

В ответ в мозгу тоже возникают сигналы — их во много раз больше, — ведь надо осознать смысл поступивших раздражений.

Этот необъятный круговорот сигналов и есть наше сознание и мышление.

Какова же «пропускная способность» мозга? Разные «каналы связи» организма обладают разной пропускной способностью. Чтобы было нагляднее, вспомните, что телевизор, который стоит у вас в комнате, пропускает в секунду миллион единиц информации. И примерно столько же сообщений способны передать в мозг наши глаза. Вычислительные машины переваривают сведений в тысячу раз меньше, как и второй наш «канал связи» с внешним миром — осязание.

Радио и телефон еще в тысячу раз менее мощны. Им по «техническим данным» соответствуют наши органы слуха. А непосредственно в мозгу за одно и то же время перерабатывается вполовину меньше сообщений, чем в телеграфном аппарате, который усваивает сто единиц информации в секунду.

Чрезвычайно любопытная деталь о минимуме доходящей до мозга информации из всего громадного количества, полученного органами чувств, не сразу привлекла внимание психологов. Их заинтересовало в первую очередь, так сказать, не количество мыслей, а скорость их возникновения. Вот тут-то и пригодился эпизод с гринвичским астрономом и его незадачливым помощником.

Когда стали измерять скорость ответной реакции человека на тот или иной раздражитель, выяснилось, что у разных людей она различна. Так был реабилитирован незадачливый помощник Маскелина.

Но психологи не могли на этом остановиться. Они провели сотни опытов, обследовали сотни людей, пока не стало ясно, что индивидуальные различия хотя и существуют, но отклонения эти не могут заслонить общего качества, присущего всем людям. Время ответной реакции колеблется в очень узких пределах. В среднем оно составляет 177 миллисекунд. Из них 70 миллисекунд занимает само ответное движение (в опытах надо было, услышав звонок или увидев загоревшуюся лампу, как можно быстрее нажать пальцем на рычаг). А 107 — время, ушедшее на переработку сообщения.

Впрочем, не совсем так. Ученые разложили обе эти цифры на составные части. Они вычислили длину нервного пути, который проходит ответный сигнал от мозга до мышц руки, и, зная его скорость, определили, что сигнал «нажать рычаг!» приходит за 13 миллисекунд, 29 миллисекунд уходит на движение пальцев, а оставшиеся 28, видимо, расходуются собственно мозгом на выработку решения.

Из 107 миллисекунд 5 тратятся на то, чтобы услышать самый короткий из воспринимаемых нами звуков. Это время нужно звуку, чтобы по воздуху достичь нашего уха и быстро домчаться до мозга. Путь «туда» составляет всего 5 сантиметров, а «оттуда» к руке — целый метр. Вот почему входящие сигналы гораздо быстрее достигают цели, чем ответные.

Оставшиеся 102 миллисекунды расходуются опять-таки на переработку поступившей информации и на переключение сигналов с зрительного отдела мозга на отвечающий за движения.

В обиходе мы часто говорим: вот этот человек быстро соображает, сразу ориентируется в обстановке. В спорте, например в боксе, существует специальное понятие — «быстрота реакции». Имеется в виду, за какие считанные миги боксер, «раскусив» движение противника, в состоянии уклониться от удара или защитить своей перчаткой ту часть тела, в которую удар был нацелен.

Психологи в действительности сосчитали эти миги и получили любопытную арифметику. Правда, испытания проводились не на матче бокса, но их результаты характеризуют вообще способность человека предпринимать те или иные действия в ответ на определенные сигналы.

Выше мы рассмотрели упрощенную типовую схему.

В действительности все обстоит сложнее. До сих пор мы принимали в расчет лишь средние величины сигналов. Как только их немного изменили — уменьшили громкость звука, к примеру, — 102 миллисекунды, во время которых мозг разбирается в поступившей информации, превратились в 175, а общее время реакции — соответственно в 250 миллисекунд.

Для участвующих в опыте оказалось также небезразличным, на один сигнал надо реагировать или давать разные ответы на несколько. В последнем случае мозгу потребовалось еще 126 миллисекунд, чтобы оценить дополнительные сведения.

Нет необходимости перечислять все усложнения, которые вводили психологи. Важно, что при каждом из них изменялась продолжительность процессов, происходящих в мозгу, а «моторное» время — время ответной реакции — оставалось одинаковым. Оно вообще было у разных людей постоянным, различия шли за счет разной продолжительности процессов в коре мозга. Но при этом мозг всегда тратил гораздо больше времени на обдумывание, чем мышцы на исполнение приказа. Если на умственные процессы уходило в общей сложности около 500 миллисекунд, то на мышечную реакцию — около 50.

Не забудьте, что мы считали время «чистой» реакции, то есть учитывали маршруты нервных сигналов только физиологически. А ведь мозг не телефонный переключатель, соединяющий, скажем, слуховую область с двигательной. Попадая в мозг, сообщения еще где-то там циркулируют, перерабатываются, осознаются, осмысливаются.

Наш расчет относится к самой несложной мысли, если ее вообще можно так назвать. Осознать, что за звук мы слышим, и ответить на него нужным движением — не такая уж это «глубокая» мысль, скорее основа будущих возможных умственных действий.

Боксеру, например, приходится производить несравнимо более сложную умственную работу.

А вообще говоря, отдельная мысль, как считают психологи, — это действие, перенесенное во внутренний умственный план. Ведь мышление — деятельность, «чтобы узнать», а о вещах ничего нельзя узнать, как справедливо говорится, не проследив, что они делают или что с ними делается. Отдельное мыслительное действие с каким-либо предметом, проделанное, «чтобы узнать», и составляет единицу мышления.

Как видим, человеческая мысль совсем не быстра. Ученый, производивший этот расчет, вспоминает Фауста, который прогнал дьявола, быстрого как молния, и потребовал, чтобы к нему явился дьявол, быстрый, как мысль. А молния-то длится гораздо меньше — какие-нибудь микросекунды, тогда как самая примитивная человеческая мысль — миллисекунды: раз в сто дольше.

Измерить скорость мысли — только полдела. Настоящее применение теории информации состоит в том, чтобы вычислить зависимость между временем реакции человека и количеством информации, которое несет в себе тот или иной сигнал.

Одним из первых начал такие эксперименты английский психолог Хик. Он установил, что скорость переработки сообщений составляет 5 бит (единица, в которых измеряется информация) в секунду. Но он использовал очень немного сигналов, и появлялись они через равные промежутки. А в жизни сигналы могут быть то частыми, то редкими. Ясно, что в таком случае мозг должен как-то иначе отвечать на те и другие. Ведь одни должны стать для него главными, а другие второстепенными. Значит, недостаточно учитывать суммарно среднюю информацию от десятка разных сигналов, надо знать, сколько ее содержит каждый в отдельности.

Кроме того, сигналы не одинаковы по значению. Сигнал тревоги и сигнал начала какого-то безопасного процесса не могут перерабатываться в мозгу одинаковое время — тут нужны избирательные действия.

Исследованием этих чисто человеческих особенностей переработки информации занялись психологи Московского университета.

Чтобы избежать всяких посторонних влияний, они построили в лаборатории глухую, без окошек, кабину с толстыми стенами, обшитыми металлическими листами. Внутри поставили столик и стул. На столе всего два предмета: что-то вроде телеграфных ключей, которые надо нажимать левой или правой рукой по сигналу. Сигналом служат загорающиеся на световом табло лампочки. Таким образом, как говорят ученые, поставили «чистый опыт».

Не всегда дело сводится только к нажиму ключа. Чаще приходится в ответ на ту или иную зажигающуюся лампочку произносить слова, вернее специально придуманные бессмысленные сочетания букв. Скажем, загорелась верхняя лампочка — вы должны в ответ быстро сказать: «Бен». Зажглась нижняя — вы говорите в микрофон: «Мас» и т. п.

Исследователь, ведущий опыт, находится снаружи, он вас не видит — дверь в камеру плотно закрыта, — лишь слышит через микрофон ваш голос. Скорость ответов отсчитывает специальный счетчик, подаются сигналы автоматически. Экспериментатору остается только присматривать за приборами да следить за ходом опыта.

Вероятность появления того или иного сигнала меняется от опыта к опыту. Об этом знает исследователь, но не подозревает тот, кто находится в камере. Он озабочен только одним: как правильно ответить на сигнал, то есть мысленно выбрать нужное действие. А ученый, поскольку он точно знает, какие сигналы в какой последовательности подавались, получает возможность вычислять скорость переработки мозгом информации.

Какие же были сделаны открытия?

Сразу же выяснилось, что мозг по-разному реагирует на частые и редкие сигналы. Сознательно или полусознательно в ходе опыта человек усваивает закономерность их появления и начинает предугадывать события. Теперь он готовится к приему более важных сигналов, как бы ждет их. Благодаря этому время реакции на редкие сигналы становится меньшим, чем могло бы быть.

Правда, это не обходится даром, и частые сигналы требуют несколько больше времени для осознания и ответа. Тем не менее такая внутренняя перенастройка выгодна организму.

Если бы этого не происходило, время реакции распределялось бы иначе: на редкие сигналы ответ возникал медленнее, а на частые мы бы реагировали быстрее. Так, во всяком случае, мозг должен был действовать по закону, установленному Хиком.

Затем одному из двух сигналов придали аварийное значение, а человеку, находящемуся в исследовательской камере, сообщили, что на сигнал тревоги надо реагировать особенно быстро. Если время реакции на аварийный сигнал оказывалось больше заданного, установка «ломалась» (экспериментатор незаметно выключал приборы). Опыт не засчитывался.

И такое разделение сигналов по значению сразу же сказалось на результатах. Человек как бы заранее настраивался на возможное появление необычного сигнала. И когда тот действительно появлялся, мозг отвечал на него быстрейшим образом. Скорость переработки важной информации резко возрастала.

Смысл сигнала, не безразличный для человека, как бы стимулирует восприятие мозгом информации, повышает эффективность этого процесса. А ведь по теории информации всегда считалось: значение того, что передается, несущественно, важно лишь, сколько букв или других единиц потрачено на сообщение.

В технических системах связи действительно так и есть. Но наш мозг работает совсем по иному принципу: важные сообщения он перерабатывает быстрее, чем рядовые, обычные.

И эта отличительная особенность человека дает ему огромное преимущество перед разными «мыслительными» машинами. Но на эту тему у нас будет еще разговор впереди.

Итак, получалось, что скорость переработки информации в каждом отдельном случае различна. Однако она гораздо выше, чем та, первая, вычисленная в среднем. В ситуации выбора не пять, а двадцать пять единиц в секунду способен сознательно воспринимать наш мозг. Таковы результаты опытов, которые проводили московские психологи под руководством профессора Алексея Николаевича Леонтьева.

Немецкий ученый Гельмер Франк построил свои эксперименты иначе. Он заставлял студентов записывать все, что они увидят на экране, где периодически, через каждую десятую долю секунды, вспыхивал ряд букв.

Казалось, если увеличить время проекции, можно ожидать, что за удвоенное время человек воспримет вдвое больше информации. В действительности этого не происходило. В каждую новую секунду воспринималось шестнадцать единиц дополнительной информации.

Тот же исследователь установил, что хранится она в сознании.

Но не вся информация, так сказать, «оседает» в мозгу. Часть ее уходит на осмысление того, что мы воспринимаем. Скажем, треть расходуется на информацию о зрительном раздражении, а остальное — на опознание смысла слова, если нам показывали вспыхивающую на экране надпись.

Многие психологи считают, что вообще только половина воспринимаемой человеком информации непосредственно усваивается, а вторая половина идет на вызов из памяти соответствующих сведений.

Так или иначе, а ясно, что одновременно через сознание проходит очень мало информации. Но и небольшого ее количества достаточно, чтобы запустить в ход всю громадную «орбиту» нашего мышления.

Это очень важный факт (помните, мы обращали на него ваше внимание в самом начале разговора о переносе мысленной информации). Он означает, что из непрерывного и бесчисленного потока сведений, буквально обрушивающегося на нас, мозг отбирает только необходимую информацию. На выработку самых сложных условных рефлексов расходуется всего одна-полторы единицы информации, во время обычного разговора люди обмениваются несколько большим ее количеством — каждое слово несет что-нибудь 10–12 единиц информации.

Происходит так не потому, что мозгу не хватает каналов информации. «Пропускная способность» мозга намного больше практически используемой. Просто невыгодно зря перегружать мозг.

Любопытный эксперимент провел недавно один американский психолог. Он несколько изменил обычный порядок опытов: показывал случайный набор из 18 букв, но размещал их не как попало, а столбиком из шести рядов.

Как должно было быть по теории? Из 18 разных букв за сотые доли секунды, которые длится демонстрация, человек запоминает 6–7. Так случилось и на этот раз, только буквы оказались из различных рядов. Выходит, человек успел охватить мысленным взором все ряды — все 18 букв. Но уже через секунду он не может вспомнить ни одной — они исчезли из памяти, как ненужный балласт. И человек думает, что он только те 6–7 букв и видел, которые сохранила его зрительная память.

Если перевести результаты этих опытов на язык теории информации, получится, что за сотые доли секунды человек воспринимает 70–80 единиц информации! Запоминает же лишь каких-нибудь 30 единиц. Остальное (больше половины) отсеялось и не дошло до хранилища сведений. Видимо, в мозгу есть что-то вроде фильтра, отбирающего необходимый минимум информации, чтобы пропустить ее в сознание. Да и как иначе, ведь поток разнообразных сведений просто захлестнул бы нас, не будь такого фильтра.

Может быть, это даже не фильтр, а скорее что-то вроде своеобразного резонансного механизма, когда звук определенного тона и силы падает на все струны, а отзывается лишь одна, настроенная в унисон с ним.

Известен классический пример мельника, который не слышит шума работающей мельницы. Он ему не нужен, этот однообразный шум, продолжающийся целый день, и он его просто не замечает. Но стоит шуму измениться — и мельник сразу услышит перебои. Для него это сигнал тревоги или беспокойства: очевидно, в механизмах мельницы что-то разладилось. Он начинает искать причину.

Беда только в том, что не всегда «фильтр» отсеивает случайные сообщения. Иногда он отбрасывает как раз нужные сведения. Не тогда ли человек не может решить задачу потому, что просто не видит самого существенного в ее условии. А потом, когда отсеявшаяся вначале информация всплывает в памяти (есть предположение, что ничто из увиденного, услышанного человеком не пропадает совсем, оно только поступает не в работающую память, а в архивы), в сознании человека «неожиданно» появляются те сведения, которые до этого, как говорят, «выскочили из головы». И он вдруг начинает видеть условия задачи как бы в ином свете. Вспомните печально знаменитые четыре точки, за пределы которых до поры до времени никак не могла вырваться мысль некоторых участников опыта. А потом, когда что-то вызвало из памяти необходимые сведения, полученные во время подсказки, они сразу сообразили, что надо не вписывать треугольник внутрь, а описать его вокруг квадрата.

Фильтр, что сокращает количество поступающей в мозг информации, — один из самых простых механизмов, обеспечивающих творческое мышление.

Обычно психологи старались возможно подробнее развернуть каждое мыслительное действие, чтобы изучить его в деталях. На сокращенные умственные действия почти не обращали внимания. И только теперь выяснилось, какие грандиозные возможности открываются для мышления благодаря способности нашего мозга сокращать первоначально развернутые умственные действия. Отдельные мыслительные операции производятся тогда как бы по неполной программе, по ним лишь пробегает мысленный взор, они не проделываются, а как бы «имеются в виду».

Благодаря этому огромную сумму знаний человек может затем выразить сжатой формулой. Мысль становится предельно сжатой, словно спрессованной.

Не менее важно бывает не просто сократить, а укрупнить информацию, поступающую в мозг.

Человек всю жизнь бессознательно учится мыслить «крупными блоками».

В начальной школе вы с трудом усваивали страничку из учебника. Нередко читали ее несколько раз, а то и рассказывали себе. В институте, готовясь к семинару, вы легко овладевали целым разделом учебника. А став инженером или тем более ученым, за несколько часов работы в библиотеке могли просмотреть весь учебник или монографию и составить о них представление.

Как вы это сумели сделать? Ведь пропускная способность вашего мозга осталась прежней. Значит, вы научились увеличивать содержательность информации, оставляя ее количество неизменным.

Видимо, в увеличении емкости информации и заключается один из наиболее важных механизмов творческого ума. Во всяком случае, подсчитали, что слаломист, даже не рекордсмен, преодолевая дистанцию, за девять секунд воспринимает и перерабатывает значительно большую информацию, чем, например, способный математик за сорок минут напряженной вычислительной работы. А он получил сведений значительно больше, да и результат мыслительной работы математика, который решал свою «слаломную» задачу, гораздо весомее.

Значит, он оперировал более концентрированной информацией: его мозг умеет обобщать и классифицировать разрозненные сведения и потому обходится относительно меньшим ее количеством. Залог такого умения — в способности человеческого мозга пользоваться емкими кодами для зашифровки передаваемых сообщений. Сравните алфавит из 32 букв, которым закодированы звуки нашей речи, и азбуку Морзе из двух условных значков (точек и тире), которой пользуются для той же цели телеграфисты. Конечно, второй код более емкий: то же количество информации передается с помощью меньших затрат. Психологические исследования последних лет заставляют думать, что способность человеческого мозга ко все более емкой перекодировке сообщений практически безгранична. И значит, безграничны его творческие возможности.

С некоторых пор в лабораториях психологов стали увлекаться играми. Немолодые уже люди, словно беззаботные студенты на скучной лекции, играли в «пятнадцать» или резались в «морской бой». Мало того, они предлагали «сразиться» всем желающим, старательно записывая, кто и почему выходит победителем.

Чем объяснить такое неожиданное пристрастие? Дело в том, что игры в «пятнадцать», «морской бой» и им подобные представляют собой, по существу, занимательные математические задачи. Решая их, человек не просто вычисляет, то есть тренируется в применении определенных правил, но и сам открывает какие-то закономерности, позволяющие ему затем по найденному образцу решать все аналогичные задачи. (Недаром, видно, такие игры называют интеллектуальными.) А в последнее время психологи особенно интересуются всякого рода правилами и планами решения, складывающимися у человека в ходе поиска нужного ответа.

Игра в «морской бой» всем хорошо известна, а в «пятнадцать», может быть, не так знакома. Популярный современный психологический прибор можно купить в любом игрушечном магазине. В квадратной коробочке расположены как попало полтора десятка пластмассовых фишек, пронумерованных от единицы до пятнадцати. Они занимают почти все дно коробки. Остается свободным местечко как раз для одной фишки. Надо передвигать (прыгать не разрешается) фишки, пока они не встанут по порядку номеров. Пустая клетка должна быть на том же месте.

Собственно, в психологических экспериментах применяют несколько облегченный вариант игры. Клеток берется не шестнадцать, а лишь шесть. В них в произвольном порядке расположены пять пронумерованных фишек, одна клетка пустая. Остальные условия те же. Игрокам предлагается двигать фишки, пока они не займут места, как в строю, от единицы до пятерки.

Таких перестановок (вариантов ситуации) возможно 120, но не все они разрешимы. А те, что разрешимы, могут быть доведены до конца за разное количество передвижек. Наблюдая, как разные люди передвигают фишки в поисках правильного решения, психологи считают, сколько ходов им для этого потребовалось, и соотносят с наилучшим вариантом решения, который им известен.

Какие же серьезные выводы делают психологи из простой игрушки?

Дольше (с самым большим количеством ходов) решают задачу те, кто двигает фишки наобум, случайно добиваясь успеха. Большинство людей сразу же пытаются найти ключ решения. Они обдумывают возможные передвижки, прежде чем сделать ход. При этом стараются мысленно разделить фишки на те, что можно оставить на месте, и на те, которые необходимо передвинуть. В результате они делают меньше ходов, так как действуют уже не с пятью, а, скажем, с двумя фишками.

В одном из опытов, благодаря объединению разрозненных фишек в группы, вместо восьми ходов пришлось сделать всего три. Такой ход мышления явно экономнее.

В общем способности человеческого мышления проявляются и здесь в своих специфических качествах. Кстати, не напоминает ли вам образование из фишек упорядоченных групп, а стало быть более крупных единиц действия, то укрупнение информации, о котором шла речь выше?

Задачи-игры представляют интерес для психологов еще и потому, что их условия легко могут быть заложены в кибернетическую машину. Не просто для доказательства, что машина может выполнять сложные интеллектуальные действия — в таком случае можно было дать машине описание наилучших решений всех ситуаций и заставить ее лишь выбирать соответствующее. Гораздо важнее поставить машину в те же условия, что и впервые начинающего игру человека: «объяснить» ей правила передвижения фишек и цель. А как действовать — она должна решить сама.

Ученые, знакомые с принципом работы счетно-решающих устройств, попытались представить, как машина будет действовать именно в этом случае. Видимо, она должна с каждым новым ходом делать все меньше и меньше обратных перестановок, то есть ставить фишку с большим номером впереди фишки с меньшим номером. Ведь в конце все они должны стоять по порядку номеров, а с каждым ходом игрок приближается к конечной позиции. Такой ход решения подсказывала математика.

Но с точки зрения математики он, может быть, и был наилучшим, однако человек, решивший задачу тоже оптимальным способом, действовал совсем не так. Когда изобразили ход его решения в виде графика, получилась извилистая линия, напоминающая горный хребет. «Вершины» и «долины» чередовались в ней неравномерно, все были разной высоты и глубины и совсем не похожи на равномерно понижающийся «склон», характерный для машинного «мышления».

Так еще раз со всей остротой встал вопрос о различии машинного способа «мышления» и чисто человеческого.

Проблема эта не нова. Она возникла почти одновременно с появлением машин, способных «думать». Но лишь теперь оказалась поставленной в психологическом плане.

«Конкуренты» у человека появились, когда студент Массачусетского политехнического института, теперь известный математик Клод Шеннон, додумался до простой, как все истинно гениальное, идеи, что логические операции, с помощью которых мы думаем, могут осуществляться не только мозгом, но с таким же успехом и любым автоматом, состоящим из реле, полупроводников или других элементов, способных к переключению. Так появились «думающие» машины.

Абстрактное, логическое мышление — вершина человеческого интеллекта! Раз из всех форм работы мозга удалось воспроизвести именно эту, значит машины догнали людей по уровню интеллекта, решили многие. Теперь раскрыть остальные секреты мыслящего ума не представит большой трудности.

И действительно. Машины начали решать громоздкие уравнения, выполнять работу плановика, бухгалтера, потом взялись за переводы с одного языка на другой, стали играть в шахматы, на досуге сочиняли куплеты и музыку к ним. Казалось, вскоре наступит эра мыслящих автоматов, способных думать не только как человек, но и лучше его.

Но пока мы с вами восхищались удивительными способностями машин, инженеры и математики, непосредственно работавшие с ними, давали им далеко не лестные отзывы. Все чаще и чаще «умные» машины вызывали недовольство у своих создателей. «Покуда им все растолкуешь, подробно, шаг за шагом опишешь план действия — уже некогда ждать результатов, — жаловались программисты. — А чуть изменились условия задания — изволь начинать все сначала».

«Современные машины идиотски логичны», — говорили инженеры, а кто-то, крепко рассердившись, даже назвал их «учеными дураками». Словом, машины так и не стали по-настоящему умными: они слепо следовали программе и ничего не умели делать самостоятельно. Никакой опыт не шел им впрок — они не умели самого главного — того, чем, пусть в малой степени, владеют даже животные: машины не умели учиться.

И тогда инженеры пришли на поклон к физиологам: расскажите, как живые организмы учатся. Те объяснили им, что мозг работает по принципу условных рефлексов (ведь тогда и физиологи еще не употребляли таких слов, как «информация», «программа» и т. п.): поступает извне раздражение — организм отвечает каким-либо целесообразным действием. Если внешнее воздействие совпадает по времени с каким-нибудь другим сигналом, мозг берет это на заметку. Так возникают длинные цепи рефлексов. Когда они приводят к удачному результату, мозг запоминает удачу и хранит знание о ней в одном углу своей обширной памяти.

Ошибка, промах тоже учитываются мозгом, сведения о них хранятся где-то в другом месте архива.

Схема работы мозга, столь живо описанная физиологами, подкупала своей простотой. А главное — ее легко было воспроизвести в машинах. И вот технические институты и лаборатории наводнили электронные мыши, черепахи, собаки.

Они вели себя, как настоящие животные: добывали «пищу», обходили стоящие у них на пути предметы, «летели» на свет… От игрушек перешли к серьезным машинам. Вскоре они тоже научились учиться. Но, увы, инженеров опять ждало разочарование: автоматы обучались лишь самым простым действиям, да и действовать могли только в примитивных условиях.

Казалось, кибернетика зашла в тупик. После бурных восторгов наступило некоторое уныние. Стали раздаваться голоса, что многие способности мозга вообще не удастся воспроизвести в машине. Недаром же не появилось ни одного электронного продавца, скажем, а ведь он выполняет не такую уж сложную мыслительную работу. Правда, ему приходится все время решать новые неожиданные задачи, а машина этого не умеет. Что толку говорить о более интеллектуальных видах труда, с которыми справляется машина. Ведь, вычисляя, она просто молниеносно совершает миллионы логических операций, обгоняя человека в скорости.

Но даже продавец в магазине не обходится одной только логикой. Он просто не мог бы работать, если бы, обслуживая каждого покупателя, мысленно перебирал все возможные варианты своих ответных действий. К тому же жизнь ставит перед ним пусть не очень сложные, но все время новые задачи, с которыми он раньше не встречался. Так что у него нередко даже нет заранее выработанной системы действий. И приходится все время составлять себе новую программу.

Получается, что даже работа продавца носит более творческий характер, чем работа вычислительной машины, действующей по очень сложной, но заранее расписанной по пунктам программе.

Увидев, что теория автоматов не может помочь сконструировать подлинно умную машину, инженеры снова обратились к биологам. Но те оказались беспомощными. Все, что знали о работе мозга, они уже рассказали. И инженеры, последовав их советам, построили машины, способные производить логические действия и копировать условные рефлексы. Иными словами, в машинах удалось воссоздать самые сложные и самые простые мыслительные операции. А вся «золотая середина», что составляет основу человеческого мышления — и обыденного и творческого, — выпала из сферы работы машин.

Что могли биологи рассказать о том, как продавец находит десятки разных решений проблем, поставленных перед ним покупателями; по каким признакам мы узнаем в толпе знакомых; как мы ищем ответ на задачу из школьного учебника и как находят новые способы решения научных проблем инженеры и ученые, если обо всем этом они имели самое смутное представление? Психологи только-только начали подбираться к сложным закономерностям человеческого мышления.

К тому же поиски решений разного рода задач — от чисто бытовых до подлинно творческих (а именно они и служат основой нашего мышления) — в отличие от логических действий совершались неосознанно, интуитивно, и сами продавцы, школьники, инженеры ничего не могли рассказать о том, как они додумались до истины.

Видимо, мозг давно уже автоматизировал серединные, промежуточные по сложности мыслительные ходы, как переводит он на автоматическое самоуправление освоенные нами новые движения. И, ловя мяч или беря со стола чашку, мы не можем объяснить, какие именно мускулы и в какой последовательности сокращали. Для сознательной работы мозг оставляет общее руководство, контроль за результатом мыслительных действий, а средства — умственные операции — выбираются автоматически. Не мудрено, что мы их не осознаем.

Однако ученым было от этого не легче. Стало ясно, что прежними методами не проникнуть в мыслительную кухню. Изучая, как передаются и куда приходят нервные импульсы, не понять деятельность ума. Это физиологов могла интересовать работа отдельных нервных клеток и ансамблей из них. Здесь же требовалось установить ход мыслей. Значит, надо было обращаться к психологии. А психологи не могли дать конкретных рецептов, как усовершенствовать машину, заставить ее думать по образу и подобию человека, потому что сами знали об этом очень мало и детально не представляли, как думает человек.

Да и много ли можно было узнать теми способами, которыми они действовали. Нужен был совершенно иной подход к исследованию мышления — современный, основанный на математике, а не на лирических описаниях того, кто как думает. Таким орудием исследования и стала теория информации.

С ее помощью ученые вплотную подошли к тому, чтобы четко и ясно сформулировать, чем мышление человека отличается от машинного. Машина действует статистически, каждый раз вычисляя «среднее арифметическое» решение. Человеку же нет надобности перебирать все варианты. Он находит правильный ответ, нередко руководствуясь какими-то смутными намеками, обрывками сведений.

Если говорить на современном языке, машине необходима полная информация о всех деталях задачи, которую она решает. А мозг человека может находить разумные решения, используя разрозненные сведения. Именно поэтому кибернетические машины, несмотря на свое быстродействие, так плохо играли в шахматы. Ведь прежде, чем принять решение, они должны были просмотреть и рассчитать все возможные варианты хода. А шахматы — такая игра, где количество вариантов каждого хода бесчисленное.

Искусство умелой игры — вовсе не в переборе многих решений, а в выборе правильного. Вот почему говорят, что самый плохой шахматист играет лучше самой умной машины.

Работа на неполной информации — главное отличие в способе «мышления» машины и человека. И именно эту способность труднее всего воспроизвести в машине. Виктор Михайлович Глушков — признанный математик, много занимавшийся теоретическими вопросами, а теперь обратившийся к кибернетике, уверяет, что проще всего научить машину думать как математик-теоретик (то есть обучить ее логическим действиям). И гораздо труднее воспроизвести такие интуитивные действия, как поиски решения, оценка вариантов, умение узнавать в незнакомом известные черты. А ведь все это — в более примитивной форме, разумеется, — могут делать даже животные.

Логическое мышление математика он сравнивает с правилами передвижения шахматных фигур, а поиск правильного доказательства — с талантом, опытом и интуицией шахматиста.

Теперь дело было за психологами: вооруженные математическим инструментом, они должны разобраться в механизмах нашего мышления и дать свои рекомендации инженерам. Но инженеры вольно или невольно тоже научили кое-чему следопытов мысли. В их представления вклинилась кибернетика. «Раз мозг — устройство для переработки информации, значит и изучать надо в первую очередь информационные процессы в нем», — пришли к выводу психологи.

Заставляя людей играть в «морской бой», они стремятся найти правила (или, как мы сказали бы теперь, алгоритмы) переработки информации человеческим мозгом.

Откуда они возникают, эти злополучные алгоритмы? Один из американских психологов шутливо заметил: задавать такой вопрос все равно, что спрашивать бостонских дам, откуда они берут свои шляпы. Те возмущенно ответят: «Моя дорогая, мы не получаем наши шляпы, у нас они есть».

И все же вопрос вполне законный. Надо только условиться, что именно мы имеем в виду под алгоритмом. Слово это взято из математики. Там алгоритм — это система правил, по которым решаются те или иные задачи. К примеру, вы хотите разделить число 348 592 на 849. Те последовательные действия, которые вы для этого проделаете, и есть алгоритм. Иными словами, это правила, руководствуясь которыми вы можете разделить любое многозначное число на другое, тоже многозначное. Они применимы не к одной частной задаче, а ко всем задачам такого типа.

Алгоритм, о котором мы сейчас говорим, — один из самых простых. Его вы учили в школе. Математика насчитывает сотни разных алгоритмов. История этой науки, собственно, и есть открытие многочисленных алгоритмов. И как у всякого открытия — у каждого из них своя судьба, подчас драматическая. Случаются они не часто, и всякий раз это большое событие — ведь появляется возможность решать новый круг задач, новый ряд проблем.

Обогащая математику, вновь открытые алгоритмы расширяют возможности человеческого мозга вообще — он обретает способность успешно действовать в более сложной обстановке.

Так может быть, алгоритмы лежат в основе не только вычислительной работы ума, но и вообще мышления? Многие психологи склонны думать, что дело обстоит именно так. По аналогии с машинами алгоритмы иногда еще называют программой мыслительных действий или планами поведения. Суть дела от этого не меняется: всегда речь идет об определенных правилах решения мыслительных задач, своего рода формулах мышления.

Математические алгоритмы человек изобрел сам, а те, которыми пользуется его мозг, создала природа. У нас в голове много разных формул мышления. Одни, наиболее простые, мы получаем по наследству от своих родителей. Им не надо учиться. Все остальные умения и навыки приобретаем в течение жизни. Но берем их не из воздуха, а перенимая опыт прежних поколений. Этими алгоритмами мы овладеваем в школе.

Впрочем, не думайте, что, окончив школу, вы получаете универсальный набор формул мышления. Программы мыслительных действий не хранятся у нас в памяти в готовом виде. Часто мы владеем только схемами, из которых могут возникать разные программы. Так, вероятно, для произнесения алфавита существует жесткая программа, которая запоминается вся целиком. Числа по порядку номеров в пределах сотни с небольшим мы тоже произносим не думая, пользуясь раз и навсегда запомнившимся алгоритмом, а когда числа начинают увеличиваться, мы скорее вычисляем, чем перечисляем, прибавляя единицу к каждому новому числу. Иными словами, мысленно формируем новую программу действий.

Преимущества такого способа мышления особенно наглядно видны на примере с машинами. Что выгоднее: снабдить вычислительную машину готовой таблицей логарифмов или дать формулу, чтобы она сама выводила логарифмы, которые ей нужны? В первом случае машина быстро найдет необходимые логарифмы в таблице, но, если встретится новое число, логарифм которого не дан, она не сможет ничего сделать. Во втором случае машина, конечно, будет вычислять медленнее, так как ей придется еще и выводить логарифмы. Зато сможет создать логарифмы любых чисел и поле ее деятельности не будет ограничено никакими рамками.

Конечно, иметь в памяти только формулу, только сжатую схему, из которой можно получить много вариантов программ, удобнее. Это как раз и позволяет действовать в разных обстоятельствах по-разному и пока что служит главным различием в способе «мышления» машин и человека.

Сама по себе способность строить много программ на основе общей схемы характеризует мышление человека как творческое по своей природе. Но это, так сказать, низший уровень творчества, благодаря которому человек просто оказывается умнее современных вычислительных машин.

В чем же заключается, с точки зрения кибернетики, творчество в высоком смысле — открытие новых законов, конструирование новых машин?

Видимо, в создании принципиально новых алгоритмов.

«Что такое математическое открытие? — говорил Пуанкаре. — Оно вовсе не состоит в том, чтобы создавать новые комбинации из тех математических единиц, которые уже известны. Это может сделать каждый, число этих комбинаций может быть бесконечно, однако большая часть их абсолютно лишена интереса. Открытие состоит, собственно, не в конструировании бесполезных комбинаций, но в конструировании тех комбинаций, которые полезны и которые являются чрезвычайно редкими. Открытие есть распознавание, выбор».

Не найдя в памяти готовой формулы для решения новой проблемы или хотя бы отдельных частей, из которых ее можно было составить заново, мозг пытается разработать совершенно иную программу мыслительных действий. Если это ему удается, задача оказывается решенной творчески, с помощью не использовавшихся раньше мыслительных ходов. Вот почему всякое открытие, будь оно в химии или астрономии, литературе или живописи, поднимает на новую ступеньку не только ту или иную науку или разновидность искусства, но и человеческий разум вообще. Изучая технологию открытий, следующие поколения людей овладеют и секретами творческого мышления. И сами уже не будут «открывать Америку», а двинут науку, искусство еще дальше, создадут новые алгоритмы для работы ума.

Конечно, неправильно было бы все механизмы ума сводить лишь к алгоритмам. Человек не только обладатель громадного запаса разнообразных алгоритмов. Он способен вести себя, так сказать, и неалгоритмически, то есть принимать неожиданные решения в новых обстоятельствах.

И может быть, правы те психологи, которые считают, что вернее говорить не о раз и навсегда установленных правилах мышления, а о динамической модели вещей и явлений внешнего мира, формирующейся у нас в мозгу и позволяющей ориентироваться в новой обстановке.

Ведь, исследуя какую-то новую для себя область, человек создает в мозгу ее модель. Вначале приблизительную, потом постепенно человек ее совершенствует, корректирует. И на основе такой мысленной модели человек в уме изобретает способы воздействия на нее.

Что человек строит мысленные модели действительности — теперь, после появления кибернетики, общепризнанно. Так, может быть, и во время творческого процесса имеет место нечто аналогичное?

Ряд психологов предполагает, что при решении задачи в мозгу человека возникает подвижная изменчивая модель проблемной ситуации. При взаимодействии с другими идеями, возникшими раньше или просто с мысленными «отпечатками» известных нам объектов, образуются новые связи и отношения между отдельными деталями проблемной ситуации.

А это и есть решение задачи.

Наблюдения позволяют предположить, что мысленная модель проблемной ситуации существует в мозгу в какой-то мере самостоятельно, автономно. Во всяком случае, в известной степени независимо от сознания (отсюда неожиданность, внезапность найденных решений).

Кто прав — сторонники алгоритмического подхода к творчеству или мыслительных моделей, — покажет будущее. Сейчас ясно одно: почти никогда мы не действуем методом проб и ошибок.

Многие задачи практически просто не удалось бы решить, действуй мозг путем обычного перебора вариантов. Математик Тьюринг подсчитал, что в головоломке, состоящей из нескольких квадратиков, которые нужно определенным образом скомбинировать, возможно 20 922 789 888 000 разных комбинаций. Работая сутки напролет и тратя на анализ каждой комбинации всего минуту, человек решал бы эту задачу 4 миллиона лет! А ведь головоломка с квадратиками — разновидность игры в «пятнадцать», в которой каждый из вас успевал расставить фишки несколько раз за школьную переменку.

Приводя пример с головоломками, Тьюринг спорил с другими математиками, которые упорно считали, будто любая мыслительная работа — это чисто статистический выбор нужного решения из бесчисленных возможностей. Они утверждали, что если посадить за пишущую машинку даже обезьяну, то, произвольно нажимая на клавиши, она в конце концов чисто случайно напечатает хоть все книги из библиотеки Британского музея. Вряд ли нужно доказывать, что процесс создания книги — это не последовательный выбор одной из возможных комбинаций ста тысяч слов.

Однако, чтобы показать всю абсурдность подобного предположения, американские психологи сделали такой подсчет. Взяли известный учебник математики и попытались установить, какая часть всех возможных последовательных выражений основной теоремы используется для доказательства других описанных в книге теорем. Получилось астрономическое число. Если работать по методу знаменитых обезьян, то даже при скорости современной вычислительной машины на это ушли бы сотни тысяч лет. Тогда как учебник написан двумя математиками за вполне обозримые сроки. Ясно, что они использовали не «алгоритм Британского музея», как стали называть такой случайный перебор вариантов, а какой-то другой путь.

Какой же?

Правила логических доказательств нам хорошо известны. Но, как мы теперь уже знаем, вся соль вовсе не в них, а в тех, может быть, и менее сложных, совершаемых интуитивно мыслительных действиях, которые подготавливают нужное решение. Вот эти алгоритмы поиска решений нам почти неизвестны.

Мы знаем только, что мозг не пассивно собирает случайно попадающую к нему информацию, а активно ищет то, что ему нужно, «схватывает» важные для него сигналы, быстро перерабатывает их, а малозначительные сведения просто отбрасывает.

Да иначе живой организм просто не сумел бы выжить: пока он перебирал бы все возможности, его давно бы съели более сильные или засосала бы трясина. Живое существо не может идти по пути случайных удач, оно должно действовать направленно, по созданному им самим плану.

План этот, видимо, сводится к тому, чтобы взять на выбор несколько разных сигналов или несколько вариантов решения и оценить только их, иначе нам не хватило бы целой жизни, чтобы справиться хотя бы с одной задачей. Разумеется, здесь есть некоторая доля риска. Ведь с миллионами ненужных могут быть случайно отброшены как раз правильные решения. Но тут уже ничего не поделаешь: либо медленно, но верно, либо быстро, но с риском. Недаром психологи говорят, что все мы игроки — одни в большей, другие в меньшей степени.

И действительно. Организм все время ведет своего рода игру с окружающей его природой. Игру тем более сложную, что побежденный погибает. При этом правила игры не определены, а ходы, задуманные «противником», неизвестны. Так в природе. Но и в человеческой практике сплошь и рядом возникают ситуации, не отличающиеся ясностью арифметической задачи, где верный ответ можно получить, основываясь на очень простых и твердых правилах элементарной логики. Вот почему и для исследования того, как мы мыслим в условиях жизненного цейтнота, часто применяют не обычные школьные задачи, а всякого рода головоломки, умственные игры.

Современные опыты отличаются от экспериментов прежних лет только тем, что исследуют не эмпирические особенности работы ума, а информационные процессы, лежащие в их основе. В них нет ничего загадочного: разные сообщения сравниваются друг с другом, записываются в памяти, извлекаются из архивов и т. п. Важно установить последовательность этих операций и вскрыть принципы выбора и оценки разных сообщений.

Кое-что в этом направлении уже сделано. Два известных наших математика, Гельфанд и Цетлин, предположили, что мозг может использовать, например, такой прием. Создать мысленную, весьма общую предположительную схему окончательного решения, как бы заранее придумать возможный ответ. А потом проверять, какой из реальных вариантов окажется к нему ближе всего.

Практически это должно происходить так. Мозг прежде всего сортирует анализируемую информацию на главную и второстепенную. Затем наугад выбирает какую-либо группу сигналов, сообщений и быстренько проверяет, нет ли поблизости более важного, интересного набора. И если есть, то берет за основу именно его, а первоначальный комплект отбрасывает. То же самое проделывает он и с другой группой сведений, выбранных тоже наугад, но не вблизи от первых.

Теперь наступает самый важный этап: сравнение обоих улучшенных вариантов. Так удается определить, какой из них оказался ближе к задуманному. И в соответствии с этим мозг выбирает третью группу анализируемых признаков. Она взята уже не случайно, а предсказана всем ходом предыдущих событий.

Это повторяется много раз. Случайный выбор первой попавшейся комбинации сведений, улучшение ее, так сказать, местными силами. Затем сразу большой скачок в сторону, разведка здесь. В зависимости от результатов сравнения — снова гигантский скачок, теперь уже более направленный, и так далее до тех пор, пока предположительное решение не откорректируется до истинного.

Такой способ поиска правильного ответа напоминает обследование неизвестного оврага. Как будто вы пробираетесь по его дну, то и дело поднимаясь вверх по склону, чтобы сориентироваться, куда двигаться дальше. Его так и назвали «шаги по оврагу».

Совершенно очевидно, что второстепенные величины отыскиваются во время местной разведки вокруг да около. А главные, существенные, за счет «шагов». Если правильно выбрать размер шага, то по мере движения «по оврагу» местная разведка будет становиться меньше. Все внимание сосредоточится на самих шагах. А это значит, что поиск будет все убыстряться и убыстряться. При правильно выбранном шаге мы как бы движемся наиболее удобным и экономным маршрутом: переваливаем через мелкие «хребты» и огибаем высокие «горы».

Предположение, что, думая над той или иной проблемой, мозг «шагает по оврагу», довольно правдоподобно. Физиологи подтверждают, что такой ускоренный метод поиска нужного решения мозг применяет при управлении сложными движениями рук и ног. А ведь в этом случае мозгу тоже приходится решать задачу со многими неизвестными.

Путь сокращенного, выборочного анализа, конечно, не может гарантировать стопроцентного успеха. Он позволяет решать задачи с большей или меньшей вероятностью, найти правильный ответ. Тем не менее в очень многих случаях, особенно когда приходится действовать в изменчивых, непостоянных условиях, и притом быстрейшим образом, он оказывается гораздо вернее перебора всех мыслимых вариантов.

Именно благодаря такому избирательному способу действия мы и сумели найти решение многих сложных и трудоемких задач. Недаром он получил название эвристического — от греческого «эврика», что, как известно, значит «открытие», «догадка».

«Шаги по оврагу» — один из возможных эвристических приемов, используемых мозгом. Да и то он найден не психологами, а подсказан математиками. Искать алгоритмы наших мыслительных ходов очень непросто. Опыты психологов, проводимые по обычной программе, не всегда приводят к успеху. Поэтому сейчас нередко за психологические исследования берутся даже инженеры, задумавшие создать машины, способные к творческой работе. Они сами придумывают, как построить опыт, чтобы, решая задачу, человек раскрыл технологию своего ума и тем самым помог вывести формулу интуиции.