Разговор с электрическим мозгом
Шрифт:
Ведь мозг - это тоже закрытая от наших глаз машина. Открытой может быть машина кибернетическая. Но оба механизма во многом по внутреннему устройству схожи.
Кибернетическая машина составляется из большого количества электронных ламп или полупроводников. Работа машины очень проста - лампы либо пропускают ток, либо не пропускают его. Можно считать эти два состояния как плюс или минус или как ноль и единицу. Комбинация двух сигналов - основа счетного дела. Машина прислушивается к информации, отвечая "да" или "нет". Выбирая каждый раз одно из этих решений, она в конечном итоге приводит к окончательному и правильному выбору.
Но ведь те же вспышки биотоков, та же проверка на "да" и "нет", происходит в человеческом мозгу. Клетки либо пропускают через себя биоток, либо не пропускают его. Нет промежуточного состояния клетки мозга, так же как нет промежуточного состояния элементов кибернетической машины. Только "да" и только "нет"!
Связанные между собою клетки и составляют мозг. Какое бы решение мозг ни принял, он должен произвести своеобразные вычисления.
Представьте себе на мгновение: вы входите в ярко освещенную комнату. Помимо вашей воли и сознания зрачки у вас немедленно сужаются.
Как это могло произойти?
Видимо, в мозг немедленно поступила информация о том, как освещена комната. Мозг знает, что должен делать глаз - всматриваться в даль или читать мелкий шрифт в книге. И он немедленно определяет, какого размера должен быть зрачок, в зависимости от освещенности или от цели обзора. Затем он сравнивает эти размеры с существующим состоянием зрачка, после чего приказ направляется мышцам и они прикрывают диафрагму хрусталика на соответствующую величину.
Эта работа производится непрерывно, с абсолютной точностью - до десятых долей миллиметра.
Разве не так работает кибернетическая машина?
Возникает вопрос: можно ли построить модель мозга? И если раньше мы не торопились ответить на этот вопрос, долго и мучительно сопоставляя возможности радио и электроники, то сегодня, на новом уровне развития техники, мы уверенно отвечаем: да, можно!
...Академик Виктор Михайлович Глушков возглавляет Институт кибернетики, находящийся в пригороде Киева. Среди огромного количества интереснейших, чрезвычайно важных и нужных для развития народного хозяйства нашей страны проблем институт занят сегодня и проблемой моделирования человеческого мозга.
– Конечно, весь процесс моделирования мы должны начинать с самого простого,- рассказывает Глушков,- с создания модели ячейки мозга, с модели нейрона. Пускай в мозгу этих клеток бесчисленное множество - миллиарды, но, познав состояние одной клетки, взаимосвязь ее с другими, мы сумеем, как нам думается, создать модель этой клетки и ее взаимосвязи в машине. Если условно оценить стоимость лишь одной модели клетки, предположим, в 10 копеек, затраты на моделирование всего мозга будут исчисляться колоссальной цифрой в несколько миллиардов рублей. Но,- улыбается он,- давайте начинать с малого.
Мы отлично понимаем, что следовать тем принципам, по которым работает наш мозг, при создании новой машины неприемлемо. Надо искать обходные пути, копии, аналогии, замены. Только тогда мы сможем добиться реального успеха. И вот перед нами первая модель маленького кирпичика разума - нейрона. Машина называется "Нейристор".
Что требуется от "Нейристора"?
Пропускать без затухания импульсы. Посылать импульсы, соответствующие силе раздражения. Реагировать на возбуждающие и тормозящие сигналы, которые поступают на вход и выход модели.
"Нейристор" обязан не пропускать сигналы в обратном направлении. При превышении порога чувствительности он не должен захлебываться, но обязан отвечать не во всю свою силу.
Все это в какой-то степени копирует работу клетки мозга.
Одна из возможных схем "Нейристора" построена на четырех полупроводниковых элементах. По сравнению с микроскопически малой клеткой живого мозга "Нейристор" - гигант. Чтобы из таких приборов сложить машину, моделирующую мозг, вероятно, потребуется объем небоскреба, а может быть, даже целого квартала города.
Но работники института уверены, что эту преграду они тоже преодолеют. Происходит постоянный процесс беспредельного уменьшения элементов кибернетической машины. Когда-то употреблялись лампы. Сейчас выпускаются устройства, изготовленные печатным способом, и схемы собирают из крохотных элементов. Схема, по объему занимающая несколько квадратных миллиметров, уже может запоминать до 500 тысяч знаков.
Как и у людей, у ЭВМ существует несколько поколений. И это не метафора - в технике электронные машины различают именно по поколениям.
Первое поколение вычислительных машин занимает десятилетие с 1946 по 1956 год и характеризуется применением
электронных ламп. Машины эти требовали много энергии, огромных площадей. Скорость их работы, надежность и долговечность желали много лучшего.
На смену этим машинам пришли ЭВМ второго поколения. Они действовали на полупроводниках, которые имели малые размеры, не нуждались в охлаждении, были надежными и быстрыми в работе.
На место неуверенных, медлительных гигантов пришли надежные и расторопные карлики.
Однако этот процесс продолжался - развитие ЭВМ шло по пути миниатюризации и увеличения надежности. Машины третьего поколения работают на тонких пленках, которые именуются интегральными схемами.
Тончайшие пленки (стотысячная доля миллиметра!) наносятся напылением в вакууме друг на друга в десятки слоев, образующих сложные разветвленные схемы. В одном кубическом дециметре их может быть до 350 тысяч, 100 миллионов приборов в одном кубическом миллиметре - уму непостижимая конструкция!