Секрет узнавания

Разговор с электрическим мозгом

Мир, потрясающий в своем разнообразии, стучится в наше сознание. Мир, полный радужного цвета - синевы неба, зелени лугов и лесов, ярких вспышек цветочных созвездий. Мир, полный неповторимых звуков - щебета птиц и нежного обаяния человеческого голоса, шума машин и дробного звука падающих капель. Мир, полный запахов земли, аромата цветов, чуть ощутимого дыхания наступающей весны. Мир, полный теплоты танцующего пламени, легкого прикосновения ветра. Мир вкусовых ощущений - кислоты плодов, терпкости вина, горечи и сладости того, что дает нам щедрая природа. И все это приходит к человеку по каналам чувств. Пять дорог, Пять путей - это пять человеческих чувств: зрение, осязание, слух, обоняние и вкус. Вот каналы, через которые входит в нас окружающий мир. А ведь он является частицей того огромного, что называем мы коротким словом - жизнь.

Это лирика. А что говорит математика? Да и возможно ли, чтобы математика вообще имела свое суждение о восприятии живой жизни? Ведь математика возникла в свое время не из потребностей живой природы, а в связи с конкретными потребностями землемерного дела, астрономии, механики, техники, позже - физики. Поэтому она еще далека, в какой-то степени примитивна, а порой и малопригодна для изучения живых процессов: биологических, физиологических и психологических.

Все это справедливо. Для математической оценки живых процессов, вероятно, нужна другая математика, учитывающая сложнейшие взаимодействия всех переменных, существующих в живой природе и обществе. Однако этой новой математики живого не существует, и мы вынуждены пользоваться тем, что имеем. Так появились разновидности математики: математическая статистика, теория вероятностей и теория информации.

На основе теории информации и появилась математическая единица измерения информации "бит", то есть каждое новое сведение, поступающее к человеку, электронной машине, прибору или аппарату. Количество бит и определяет, как много нового познаем мы своими чувствами.

Обратимся к цифрам. Наибольшей пропускной способностью из пяти линий связи сознания с миром, говорит математика, обладает зрение. Оно воспринимает световые сигналы в количестве одного миллиона бит в секунду. Хороший телевизор обладает такой же пропускной способностью. На втором месте стоит осязание. Оно обеспечивает 100 тысяч бит в секунду, - это поток информации, равный способности обычной электронно-вычислительной машины. На третье место выходит наш слух. Слуховые каналы гораздо беднее - всего 10 тысяч бит в секунду. Такой пропускной способностью обладают радио и телефон. Еще меньшим источником информации для нас является вкус и запах.

Ну, а сам головной мозг? Сколько информации он может пропускать? Увы, несравнимо меньше - всего 50-100 тысяч бит в секунду. То есть по своим возможностям он приближается к телеграфу.

Анализируя эти цифры, мы приходим к поразительному выводу: анализаторы человека, подобно телевизионной системе, не извлекают информацию, а лишь переносят ее с одного места на другое. Иначе поток информации захлестнул бы человеческое сознание. Посчитайте сами. Зрительный нерв имеет около миллиона волокон. За одну десятую долю секунды сетчатка нашего глаза может пропускать в мозг примерно миллион сведений из внешнего мира. Все миллиарды нейронов нашего мозга могут быть забиты информацией на протяжении нескольких десятков минут. То есть вся емкость мозга будет полностью израсходована в течение очень короткого времени.

Здесь перед человеческим мозгом возникает сложная и интересная задача: необходимо выделить главное в изображении, устранить неконтролируемый поток информации. Нужно исключить сигналы, многократно повторяющиеся и уже потерявшие свое значение, - именно они могут забить кладовые нашего разума ненужным багажом.

Природа поступила гениально. Свойство сетчатки глаза таково, что она реагирует не на постоянный световой поток, а лишь на его изменения. Она позволяет видеть меняющиеся по яркости или по окраске движущиеся детали.

А как же, спросите вы, если перед вами окаменевший пейзаж, неподвижная картина? Оказывается, и об этом подумала природа. Глаз человека, помимо его воли и сознания, находится в непрерывном движении. Он скользит по изображению, не охватывая все изображение одновременно. Подобно электронному лучу в телевизионной трубке, глаз непрерывно движется с одной точки изображения на другую. А ведь когда-то люди об этом даже и не знали. Глаз лягушки, лишенный этих качеств, может видеть только движущийся предмет - только летящую муху или ползущего жука. Если предмет останавливается, лягушка не видит его.

Несколько лет назад советские ученые провели опыт: на резиновом присоске к глазному яблоку, чуть в стороне от зрачка, прикрепляется крошечное зеркало. Маленькое, почти пылинка, оно способно отражать падающий луч. Вы сидите в полутемной комнате. Луч света падает на зеркальце, отражается от него, и крохотная точка - зайчик - скользит по темному экрану. Вы рассматриваете картину. И вот перед вами на экране отражается тайна, ранее скрытая от вашего взора, - фантастическая картина: световой карандаш стремительно рисует на плоскости экрана. Как вы думаете, что?

Когда вместо экрана была помещена фотографическая пластинка, отраженный луч пробегал по ней, то замирая, то скрываясь. На фотоснимке запечатлелось непроизвольное движение зрачка.

Человек рассматривал привычную глазу картину художника Шишкина "Утро в сосновом лесу". На проявленной пластинке белым карандашом луча была нарисована условная картина со знакомым нам деревом и медведями.

Этот опыт стал еще одним доказательством непрерывного движения нашего глаза, обегающего изображение. Глаз не воспринимает весь головокружительный, подавляющий поток световой информации, который бы раздавил наше сознание, а выбирает, скользя по этому потоку, лишь то характерное, что передает нашему мозгу изображение.

Как же работает наш глаз? В чем секрет узнавания? Крохотные колбочки и палочки - окончания нервных центров - воспринимают световой поток, который направляется на глазное дно хрусталиком глаза. Хрусталик - это линза. Она концентрирует пучки света. Но колбочки и палочки в состоянии передавать информацию только на границе освещенности - там, где тень соприкасается со светом. Именно здесь рождается изображение. Если бы этой границы не существовало, наш глаз был бы слепым. Чтобы охватить изображение целиком, граница должна непрерывно меняться. Совершая вертикальные, горизонтальные и даже вращательные движения, глаз непрерывно перемещает пограничную линию освещенности по нервным окончаниям.

Характерно и другое: нервные нити, идущие от колбочек и палочек к зрительным отделам головного мозга, все время уменьшаются. Происходит как бы укрупнение элементов зрительных образов.

Но ведь это только видение. А как же с узнаванием? Перед нами десяток изображений - фотографических, условных и реальных - одного и того же предмета. Пускай это будет обыкновенная кошка. Вот фотография ее пушистой мордочки, вот рисунок кошки, взятый из мультипликационного фильма, вот совершенно условное изображение кошки, нарисованной со спины. Но, глядя на любое из этих изображений, мы безошибочно говорим: "Смотрите, кошка!"

Зрительная система не просто переносит в мозг сведения о цвете и яркости того или иного участка светового потока, но, видимо, уже с самого начала на сетчатку глаза попадают характерные элементы изображения. Все второстепенное отбрасывается. Информация на пути к мозгу обобщается, объединяется в группы, группы эти еще более укрупняются и на подступах к мозгу составляют зрительный образ, совпадая или расходясь с памятью, заложенной в клетках мозга. Так осуществляется поразительный процесс узнавания предмета. Хотим мы того или не хотим, но весь наш жизненный опыт создает обобщенный образ, складывающийся из многих и многих, подсказанных памятью, образов, в разное время попавших в копилку нашего мозга. Именно то, что мы сравниваем с этими сложившимися образами всю поступающую в наш мозг зрительную информацию, и составляет тайну процесса узнавания нами того или иного предмета. Такими же путями происходит узнавание звуков, формы предметов, вкуса и запахов.

Сложность анализа этого процесса еще более усугубляется отсутствием точных данных для некоторых каналов информации. Чем измерить шероховатость камня, ощущаемую осязанием, или сигналы, поступающие в мозг от ложки супа?

Положение еще более усложняется тем, что у многих животных, у рыб и насекомых обоняние, например, играет порой более важную роль, чем зрение. Мы же, говоря о запахе, употребляем определения "слабо", "сильно" и даже точно не знаем природу его воздействия на человека. То же можно сказать и об осязании. Но что поразительно: даже при самых бедных каналах информации мозг человека в состоянии перерабатывать эту информацию и безгранично расширять ее.

...Ольга Скороходова в раннем детстве лишилась зрения и слуха. Но она научилась произносить слова, хотя для того, чтобы управлять их произношением, слова нужно слышать. В ее распоряжении осталось лишь три канала соприкосновения с миром: осязание, обоняние и вкус. Вся информация из внешнего мира поступает к ней через осязание. Скороходова читает слова, когда их пишут на ее ладони. Она читает книги с выпуклыми буквами. Разговаривая с вами, она не слышит вас и себя, но она говорит правильно, и только, может быть, чуть глуховатый, необычный голос выдает то, что мы имеем дело с человеком, который не может корректировать оттенки своей речи. Но, общаясь с этим человеком, вы не увидите никакой разницы в мироощущении - это производит потрясающее впечатление. Ольга Скороходова даже пишет стихи. Стихи эти и в жизни ее тоже играют большую роль, помогая интеллектуальному, всестороннему развитию человека, жестоко обиженного природой.

История рассказывает нам и о другом случае. С детства лишилась американка Елена Келлер слуха и зрения. Нечеловеческим трудом сумела она преодолеть все свои недостатки. Она получила среднее образование, затем высшее и наконец защитила диссертацию на звание доктора философии.

Это не только личный подвиг людей, которые в труднейших условиях сумели подняться до высот человеческого развития, но это и живой пример колоссальных, еще не освоенных возможностей нашего мозга, способного взаимозаменять отдельные свои функции.

...Знаменитый французский химик-микробиолог Луи Пастер в молодости пережил кровоизлияние в правую половину мозга. Глубина поражения мозга не была известна. Луи Пастеру принадлежат многие замечательные открытия, он был одним из наиболее выдающихся ученых своего времени. А когда он умер и была вскрыта его черепная коробка, обнаружилось, что половина мозга была полностью атрофирована. Все свои лучшие работы французский ученый провел, пользуясь только одной половиной головного мозга, половиной, которая не только взяла на себя нагрузку атрофированной части, но и выдвинула Пастера в ряды всемирно известных ученых.

Но есть и другая сторона дела, чисто практическая. В последние годы многие научные институты, пытаясь помочь слепым в их общении с окружающим миром, обращаются к кожному осязанию. Американцы создали установку, в которой образ воспринимается слепым кожей спины. Изображение воспринимается объективом и с помощью электроники преобразуется в колебания крохотных вибраторов, соприкасающихся со спиною пациента. Дрожание вибраторов воспринимается слепым, как зрительный образ. Еще дальше пошли работы польского врача Витольда Старкевича. Он создал портативный прибор, который надевается на голову наподобие шлема. В прибор вмонтирован объектив, преобразователь, усилители и вибраторы. Образ воспринимается кожей лба. Слепой может читать крупные объявления, ориентироваться на улице. Это первые шаги помощи 15 миллионам слепых на земном шаре.

Мы явно недостаточно изучили все возможности нашего организма. В последнее время в ученом мире идет широкая дискуссия, связанная с новым, шестым чувством, шестым каналом, который открывается для связи с окружающим миром. Уже давно в мировой практике известны случаи, когда человек мог якобы видеть с помощью пальцев, руки, а иногда даже любой части тела. Совсем недавно стало известно имя Розы Кулешовой из Нижнего Тагила. Нельзя без волнения смотреть на опыты, которые проводились с этой феноменальной женщиной не только в наших лабораториях, но даже перед миллионами зрителей - на телевидении. Полностью устранена возможность осязания. Роза ощущает цвет луча, проходящего через светофильтр и падающего ей на пальцы. Чтобы устранить возможность тепловой передачи, были проделаны опыты, когда световые лучи предварительно пропускались через линзу с водой и отражались на руку зеркалом. "Это красный луч, это зеленый, это голубой, это оранжевый", - спокойно говорила Роза Кулешова.

Удивительная способность чувствовать цветовое различие позволила Розе научиться читать крупный шрифт рукою даже через стекло, через целлофановую пленку, чтобы полностью устранить возможность предположения, что чтение происходит при помощи осязания. Кулешова определяла уровень, а порой даже и окраску жидкостей.

Что поразительно: во время опытов, которые проводились с Кулешовой, она повторяла широко известные случаи обмана зрения, когда, например, белые квадраты и белые круги кажутся больше, чем находящиеся рядом такие же черные круги и квадраты, когда линии с расходящимися и сходящимися стрелками тоже представляются различной длины.

Вначале казалось, что этот феномен единичен. Но вот в Ленинграде появилась Н.Кулагина, которая свободно определяла цвета и форму изображения сквозь светонепроницаемую черную бумагу. Надя Лобанова из Свердловска свободно узнавала цвет краски, находящейся в плотно закупоренной металлической банке. А вот как рассказывает о встрече с Верой Петровой, одиннадцатилетней девочкой, врач Д.Федотов.

"Мы приехали в начале апреля в Ульяновск, чтобы как члены комиссии Министерства здравоохранения полностью устранить возможность ошибочной оценки опыта, возможность подсматривания. Первая же встреча с Верой поразила нас. Вера узнавала цвет бумаги, через 2-3 толстые книги, положенные сверху, читала текст из журнала "Пионер". Проводя локтем по разложенным на столе картинкам, она рассказывала, что на них нарисовано, какого они цвета. Пощупав пальцами циферблат часов, она называла точное время и по заданию переставляла стрелку. Когда Вера на минуту вышла из комнаты, мы положили под ковер картинку, а затем попросили Веру разыскать ее и описать. Ногой в туфле, чулке и носке Вера нащупала кусок картона и радостно воскликнула: "Да это же Петушок - золотой гребешок!"

Я вспоминаю встречу с доктором А.Шевелевым, работающим в знаменитом глазном институте имени Филатова в Одессе.

- Мы ставим сейчас задачу исследовать кожное зрение с тем, чтобы попытаться использовать его для помощи слепым, - говорит доктор.

Среди опытов, которые проводятся здесь, мне особенно запомнился один. На лоб ослепшего мальчика прикрепляют обычный объектив от фотоаппарата. Пятно света размером с гривенник концентрируется линзами на лбу мальчика. Он не только ощущает свет или тень, но чувствует разные степени интенсивности освещения.

Высказываются самые противоположные точки зрения. Некоторые полностью отрицают возможность шестого чувства, объясняя все эксперименты неточностью. Но есть серьезные ученые, которые пытаются научно разобраться в интересном явлении.

"Способность, не прикасаясь, определять некоторые свойства и форму предмета - с закрытыми глазами или в полной темноте, - пишет академик Константинов, - в большей или меньшей степени присуща всем людям, и женщинам и мужчинам. Мало того, эта способность, основанная на известном шестом чувстве, вовсе не рудиментарна и настолько необходима, что, лишившись ее, мы ежедневно наносили бы себе и окружающим тяжелые травмы и увечья".

Объясняя феномен Розы Кулешовой, академик Константинов считает, что основа этого явления в восприятии инфракрасных излучений, испускаемых рукой человека.

"Для кожного видения, - говорит академик, - существуют физические основания: собственные тепловые, электромагнитные излучения руки или другого участка поверхности человеческого тела. Что же касается физиологии, то здесь имеется известное чувство - чувство тепла и холода".

Что бы ни было, все эти новые явления требуют пристального внимания и серьезного изучения. Кто знает, может быть, вклад науки, раскрывшей тайну кожного видения, будет осязаемым вкладом в конструирование кибернетических устройств и машин.

8 мая, пятница. Сегодня вечером я решил, как говорится, окончательно выяснить свои отношения с Кибером. Ну что за жизнь он мне задал в последние дни! Я только и занят тем, что готовлюсь к очередному разговору с этим тупым всезнайкой, который не задумываясь сыплет цитатами по любому вопросу. Только этого не хватало мне: изъясняться не с человеком - с машиной.

Автор: Послушай, Кибер, годиков десять назад я и предположить не мог, что все вечера буду отдавать какой-то машине. Откуда ты взялся, друг? Лишь тебя мне не хватало в наш беспокойный век.

Кибер: Ты прав, век действительно беспокойный. Но ведь и я сам порождение этого века. Не кто, как вы, люди, затеяли эту научно-техническую революцию.

Автор: Почему затеяли? Научно-техническая революция - логическое продолжение прогресса, не больше...

Кибер: Как бы не так!.. Прогресс человечества протекает непрерывно. А научно-техническая революция началась во второй половине нашего столетия и еще продолжается. Если хотите, революция - всегда скачкообразный процесс. И я - один из результатов развития научно-технической революции. Не так ли?..

Автор: С тобой нельзя не согласиться. Успехи освоения атома, космоса, радиотехники, электроники, генетики и многих других отраслей науки активно отразились на производстве. Что же касается кибернетики, ее влияние на развитие техники, пожалуй, преобладающее.

Кибер: Что поделаешь! Человеку - человеческое, а машине - машинное. Кажется, так у вас, людей, говорится? Вы уж как-нибудь сами разберитесь во всех этих вопросах...

Василий Дмитриевич Захарченко, 1975 год