Физическая основа памяти. Человеческий мозг и компьютер. Человек мозг компьютер

Глава 1 Человеческий мозг — самый совершенный компьютер

О сверхвозможностях мозга мы знаем давно. Это, прежде всего, врожденные свойства мозга, определяющие наличие в человеческом обществе тех, кто способен находить максимум правильных решений в условиях дефицита введенной в сознание информации. Люди такого рода оцениваются обществом как обладатели талантов и даже гении! Ярким примером сверхвозможностей мозга являются разные творения гениев, так называемый скоростной счет, почти мгновенное видение событий целой жизни в экстремальных ситуациях и многое другое. Известна возможность обучения отдельных лиц множеству живых и мертвых языков, хотя обычно 3–4 иностранных языка являются почти пределом, а 2–3 — оптимальным и достаточным количеством. В жизни не только таланта, но и так называемого обычного человека временами возникают состояния озарения, и иногда в результате этих озарений в копилку знаний человечества ложится много золота.

С научной точки зрения головной мозг состоит из следующих отделов: продолговатый мозг, мозжечок, мост, средний мозг, промежуточный и большие полушария головного мозга.

Продолговатый мозг, мост и мозжечок относят к заднему мозгу, а промежуточный и большой мозг — к переднему мозгу.

В продолговатом мозге находятся центры защитных рефлексов — мигательного и рвотного, рефлексов кашля и чихания, и некоторых других. Другая группа центров связана с питанием и дыханием — это центры вдоха и выдоха, слюноотделения, глотания и отделения желудочного сока.

Мост отвечает за движения глазных яблок и мимики. Также через мост проходят слуховые пути.

Мозжечок осуществляет координацию движений, делает их плавными, точными и соразмерными, устраняет лишние движения, например, возникшие в силу инерции.

Средний мозг — отдел мозга, где находятся центры, обеспечивающие четкость зрения и слуха. Они регулируют величину зрачка и кривизну хрусталика, мышечный тонус. Благодаря им поддерживается устойчивость тела при стоянии, ходьбе, беге, изменении позы.

Передний мозг состоит из двух отделов: промежуточного мозга и больших полушарий головного мозга. Это самый большой отдел головного мозга, состоящий из правой и левой половин.

Промежуточный мозг состоит из трех частей — верхней, центральной и нижней. Центральная часть промежуточного мозга называется таламусом. Сюда стекается вся информация от органов чувств. Здесь происходит первая оценка ее значимости. Благодаря таламусу только важная информация поступает в кору большого мозга.

Нижняя часть промежуточного мозга называется гипоталамусом. Он регулирует обмен веществ и энергии. В его ядрах имеются центры жажды и ее утоления, голода и насыщения. Гипоталамус контролирует удовлетворение потребностей и поддержание постоянства внутренней среды — гомеостаза.

С участием промежуточного мозга и других отделов головного мозга осуществляются многие циклические движения: ходьба, бег, прыжки, плавание и пр., а также сохранение позы между движениями.

Большие полушария головного мозга. Каждое полушарие разделено на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную.

В нейронах коры больших полушарий происходит анализ нервных импульсов, поступающих от органов чувств. Так, в затылочной доле сосредоточены нейроны зрительной зоны, в височной — слуховой. В теменной доле, находится зона кожно-мышечной чувствительности.

Обонятельные и вкусовые зоны находятся на внутренней поверхности височных долей. Центры, регулирующие активное поведение, находятся в передних частях головного мозга, в лобных долях коры больших полушарий. Двигательная зона расположена впереди центральной извилины.

Правое полушарие управляет органами левой части туловища и получает информацию от пространства слева. Левое полушарие регулирует работу органов правой части туловища и воспринимает информацию от пространства справа.

Основная особенность большого мозга человека заключается в том, что правое и левое полушарие функционально различны. В левом полушарии, как правило, у правшей находятся центры речи. Здесь происходит анализ обстановки и связанных с ним действий по отдельным параметрам, вырабатываются обобщения, строятся логические выводы. В правом полушарии происходит распознавание образов и мелодий, запоминание лиц.

Старая и новая кора большого мозга. Здесь сосредоточены центры, связанные со сложными инстинктами, эмоциями, памятью.

Старая кора дает возможность организму различать благоприятные и неблагоприятные события и реагировать на них испугом, радостью, агрессией, тревогой. Здесь в памяти хранится информация о пережитых событиях. Это дает возможность при сходных обстоятельствах предпринять действия, которые приведут к успеху.

В новую кору, поступает информация от внутренних органов и от органов чувств. В лобных долях из многочисленных потребностей отбирается самая важная и формируется цель деятельности, план достижения цели на основании анализа обстановки и прошлого опыта.

Из вышесказанного мы заключаем, что мозг — орган, координирующий и регулирующий все жизненные функции организма и контролирующий поведение. Все наши мысли, чувства, ощущения, желания и движения, связаны с работой мозга. И если он не функционирует, человек переходит в вегетативное состояние: утрачивается способность к каким-либо действиям, ощущениям или реакциям на внешние воздействия. Ученые выявили, что:

Левое полушарие руководит следующими видами умственной деятельности:

• математика;

• языки;

• логика;

• анализ;

• письмо;

• другие аналогичные виды деятельности.

Правое полушарие отвечает за:

• воображение;

• восприятие цвета;

• музыка;

• чувство ритма;

• мечтания;

• другие аналогичные виды деятельности.

Только представьте: всего полтора килограмма вещества, в котором заключена наша способность думать, любить, строить планы, сожалеть о прошлом, в общем, все, что составляет наше сознание, по-прежнему остается для ученых загадкой, бросающей вызов нашему желанию дойти в познании до последних рубежей.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

esoterics.wikireading.ru

Человеческий мозг работает как компьютер? Это миф

Развеять миф о том, что человеческий мозг работает подобно компьютеру, взялся Роберт Эпштейн в статье для Aeon Magazine. Он сетует, что на исследования на тему "Люди — это информационные процессоры" уходят миллиарды долларов финансирования, однако приходят к неверным выводам.

Вот уже больше полувека с того момента как изобрели компьютер, психологи, лингвисты, нейрофизиологи и другие исследователи твердят, что именно по его принципу работает голова человека. Эпштейн объясняет: все, что дано человеку, — это чувства, рефлексы и определенные механизмы обучения. Никаких алгоритмов, правил, кодеров и декодеров, символов и буферов в мозгу человека нет и никогда не было! Более того, все это нам даже не под силу в себе развить.

Люди не хранят слова или правила, по которым они действуют так или иначе. Если в компьютере проекции хранятся в буфере, а по команде сразу предстают "на блюдечке", то в человеческой голове все намного сложнее. Ни слова, ни песни не "загружаются" в наш мозг.

"Когда нас просят выступить, ни песня, ни стихотворение не "извлекаются" из какого-то места в мозге -точно так же, как не "извлекаются" движения моих пальцев, когда я барабаню по столу. Мы просто поем или рассказываем — и никакого извлечения нам не нужно", — говорит автор статьи.

Он отмечает, что каждый раз мозг упорядочивается таким образом, чтобы делать то, чего от него хочет владелец. Все, что от нас требуется, говорит Эпштейн, это приобретать опыт и, как следствие, изменять свой мозг. При этом один и тот же опыт может абсолютно по-разному изменить двух разных людей.

Автор статьи приводит интересный пример из своей практики. Своим студентам он однажды задал задачку: нарисовать по памяти купюру в 100 долларов, затем отложить рисунок, после чего срисовать купюру с лежащей перед глазами. Когда два рисунка сравнивают, видны разительные отличия.

При этом компьютер может хранить изображение купюры и извлекать его по первому требованию в первозданном виде, без каких-либо изменений. Человек — нет. "Даже тысячи лет исследования в области неврологии не помогут обнаружить представление о виде долларовой банкноты, сохраненное в человеческом мозге, просто потому, что его там нет", — говорит автор.

В завершении статьи он просит смириться с тем, что мы — живые организмы, а не компьютеры, и перестать объяснять поведение людей по принципу работы информационных машин.

Ранее специалисты сделали предположение: психологические и духовные изменения после медитации ведут к значительным изменениям в показателях дофамина и серотонина — нейромедиаторов, передающих нервные импульсы между клетками. Именно благодаря этому у человека меняется настроение и физиологическое состояние.

"Исследование показало, что духовные практики оказывают, как минимум, краткосрочное влияние на функцию мозга, а именно — они влияют на механизм захвата нейронами нейромедиаторов", — заключили ученые в материале, вышедшем в журнале Religion, Brain and Behavior.

Читайте последние новости Pravda.Ru на сегодня

Тренируем извилины: Способы заставить мозг работать

www.pravda.ru

Человеческий мозг как компьютер | Иная реальность

Человеческий мозг как компьютер Исследование показало, что после ночного сна мозг человека «загружается», как операционная система при включении компьютера.Такая загрузка активирует отделы мозга, ответственные за выполнение сложных операций, а сигнал на ее начало подается в химическом виде.

Когда человек просыпается, ствол мозга вырабатывает определенное количество окиси азота, которая и является сигнальным соединением, активирующим другой отдел мозга – таламус.Таламус отвечает за контроль более сложных функций и его активация окисью азота служит аналогом первоначальной загрузки операционной системы.

Отделы мозга, отвечающие за мышление, предоставляют нечто подобное набору шаблонов, при помощи которых обрабатывается поступающая информация. Окись азота активирует таламус, который делает эти шаблоны более тонкими, соответствующими ситуации и необходимым действиям.Если вдуматься, это явление удивительно: маленькая молекула простого соединения, состоящего из двух атомов, отвечает за способность воспринимать информацию, приходящую через органы чувств.

Исследование изменило бытовавшие представления о роли окиси азота в мозгу, а также о том, как именно работает и за что отвечает таламус. Этот отдел считался достаточно примитивной структурой, просто «пропускающей» или наоборот, перекрывающей поток информации в основной «мыслительный» отдел мозга – кору.И вот, как оказалось, таламус – не просто «ворота» для информации, но и отдел, который осуществляет отбор и первичный анализ этих потоков. И именно таламус «решает», какую именно информацию можно допустить в кору.

Что касается роли окиси азота в функционировании таламуса, то ее сигнальное значение здесь выявлено впервые. В других частях организма окись азота выполняет и другие функции, регулируя, в частности, поток крови в тех или иных органах.

Исследование роли сигнальной роли окиси азота в мозгу человека может помочь не только лучше понять, как работает центральная нервная система человека и что лежит в основе ее патологии, но и разработать в будущем препараты, которые будут излечивать различные нервные заболевания.

othereal.ru

Физическая основа памяти. Человеческий мозг и компьютер

ФИЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА ПАМЯТИ

Физической основой памяти и способностью к обучению служат изменения эффективности нейронов и синаптических связей между ними при повторной стимуляции. Однако система памяти человеческого мозга отличается от двоичной системы памяти компьютера: элементы информации извлекаются не с помощью обращения к постоянному адресу их хранения - адрес можно изменять в зависимости от ассоциации идей, которые являются своего рода голограммами информации. В компьютере каждая хранящаяся в его памяти единица информации имеет свой определенный адрес - код, который нужно знать для ее извлечения.

Биологическая память тоже использует адреса, но варьирует их в зависимости от ассоциаций мыслей, меняющихся у разных людей в разное время. Следовательно, изменения в мозгу при получении и переработке информации в процессе обучения или запоминания, "следы памяти", или, как их назвал канадский психолог Д. Хебб, энграммы, носят не локализованный, а распределенный характер. Они - не в отдельных "ячейках памяти", а представлены в виде некоторых состояний системы мозга. Поэтому при повреждениях или разрушениях отдельных участков мозга хранящаяся в памяти информация обычно не утрачивается совсем, хотя и извлечение ее становится менее эффективным.

Таким образом, человеческая память не представима моделью компьютера. Она закодирована в 10 млрд. нервных клеток, образующих наш мозг, и триллионах связей между ними - синапсов. Число нейронов в мозгу любого человека втрое больше, чем число живущих на Земле людей, а если учесть число синапсов то их больше в 100 тыс. раз, по сравнению с численностью населения во всем мире. Предположив образование одного синапса в секунду, можно посчитать, что потребуется от 3 до 30 млн. лет, чтобы закончить подсчет. Как сказал С. Роуз, "этого вполне достаточно, чтобы хранить воспоминания о всей прошедшей жизни... ".

Структурные изменения в нервной системе (рост отростков в нейронах, возникновение новых связей и лавинный характер передачи информации через нейроны) дают возможность обучения и хранения "следов памяти". Изменения в поведении, возникающие в результате опыта, развиваются на основе обучения и запоминания и могут быть закреплены на структурном уровне. Отметим также, что и на этом уровне реализуется принцип оптимальности информации в условиях дефицита энергии путем самоорганизации.

Возвращаясь к процессам образования следов в памяти, можно предположить, что они являются живыми процессами, которые изменяются и наполняются новым содержанием каждый раз, когда мы их оживляем. Эффективность этого процесса возникновения энграмм определяется "усилением" работы синапсов. Схематически это выглядит так: если два нейрона, соединенные синапсом, подвержены одновременной стимуляции, то синапс становится "сильнее" и легче передает сигнал от одного нейрона к другому. Если синапс станет более сильным, стимуляция только одного нейрона вызовет разряд и в другом, между ними установится ассоциативная связь. Такое упрощенное представление, тем не менее, позволяет понять, почему активация каким-то стимулом одного нейрона может вызвать в памяти нечто иное, представленное активностью другого нейрона.

Сейчас установлено, что существуют две формы памяти - лабильная кратковременная память и постоянная долговременная память. Кратковременная - это такая память, в которой следы появляются сразу же, она зависит от электрической активности нейронов мозга, и если активность прерывается, то следы исчезают. Через некоторое время следы могут перейти в долговременную память, отдел, так сказать, длительного хранения. Здесь уже информация не утрачивается после прекращения электрической активности нейронов. Она теперь закреплена в нервных связях и может храниться долго, иногда всю жизнь. "Воспоминания - это информация, закодированная в нейронах " (К. Баулс).

Существует еще деление на эйдетическую (образную), зрелую, словесную, зрительную память о недавнем и давно прошедшем, процессы узнавания и воспоминания. Но оставим это психологам и нейробиологам.

Можно провести разделение памяти еще на две формы, позволяющие различить память человека и животных. Из повседневной жизни нам хорошо известно, что наши домашние животные, собаки и кошки, ведут себя так, как будто имеют память. Собаки узнают своих хозяев и отличают от незнакомых людей. Кошки, научившись открывать дверь, "запоминают" это на всю жизнь и постоянно пользуются своим уменьем. Это - память, связанная с приобретением навыков, условных рефлексов, запоминающихся реакций на окружающую среду и требующих ответного действия, так сказать, память действия, моторная память. Она называется процедурной памятью и проявляется у человека в виде навыков движения (бег, плавание, лыжи, велосипед и т.д.).

Однако человеку присуща и декларативная абстрактная память, память на название, которой нет у животных. Это различие связано с различиями устройств мозга животных и человека. Мозг животных не способен к образованию абстрактных понятий и воссозданию в своей голове идеально отсутствующей ситуации. Имеются, тем не менее, некоторые экспериментальные наблюдения, свидетельствующие о зачатках памяти у животных, похожей на память человека. Так, волк, бегущий по одну сторону забора и желающий схватить зайца, убегающего от него по другую сторону забора, не пытается пролезть в щели забора, а "соображает", что можно поймать зайца, когда забор закончится, и бежит именно к концу забора. Иначе устроен мозг человека, способный к обобщению внешних данных, образованию абстрактных понятий и воссозданию идеальных ситуаций, а не просто прямому восприятию окружающей ситуации. Заметим также, что чем ближе находятся организмы по уровню своего развития, тем полней может быть передача состояний от одного к другому. Именно по этой причине затруднена передача состояний посредством языка между человеком и животными.

С физической же точки зрения возможность передачи состояний через код по нервной системе - это важный фактор, объединяющий компоненты высокоорганизованных систем, и на высших уровнях организации, играет ту же роль, что химическая связь на атомном уровне. Раскрытие механизмов памяти еще далеко не закончено. Можно, например, выделить еще три формы биологической памяти: генетическую, открытие и расшифровку которой осуществила молекулярная биология; обычную, которая является функцией мозга; иммунологическую.

Что касается "обычной" памяти, то она проявляется в топографической схеме связей между нейронами и в динамике нейронной системы. "Освоение" мозгом полученной информации должно сопровождаться изменением электрической активности нейронов, соединенных изменившимися синапсами. Понимание памяти возможно на пути исследования мозга как целой самоорганизующейся системы, в которой постепенно происходят организация порядка из хаоса и обратные переходы от порядка к хаосу. Для этого понимания необходимо объединить в холистическом подходе разные методы познания человеческого организма: морфологию, описывающую изменения в пространстве; биохимию, описывающую состав на молекулярном уровне; физиологию, динамично описывающую изменения во времени.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ МОЗГ И КОМПЬЮТЕР

Сравнение человеческого мозга с электронным компьютером несостоятельно еще по двум обстоятельствам. Во-первых, мозг по сравнению с детерминированной памятью компьютера не является закрытой системой. Мозг человека, как и его организм в целом, представляет собой открытую систему, сформированную собственной историей и находящуюся в непрерывном взаимодействии с природной и общественной окружающей средой, которая изменяет ее, но и сама система при этом подвергается изменению. Мозг обладает способностью изменять свою структуру, физические, химические и физиологические процессы, свою реакцию в результате приобретения опыта и случайных обстоятельств в процессе развития. Недетерминированность на уровне нейронов и синапсов человеческого мозга по сравнению с компьютером показывает, что понимание работы мозга и разума лежит не в анализе работы отдельных его элементов, реакции которых непредсказуемы по своей природе, а в восприятии их на уровне целого. Сознание, разум, память возникают как свойства мозга в целом, а не как свойства отдельных его компонентов.

Во-вторых, в процессе жизни каждая клетка многократно заменяется, одни гибнут, рождаются новые, рвутся старые связи между ними и устанавливаются новые, причем это происходит миллионы раз. И при этом всеобъемлющем самоорганизующемся процессе, который и составляет существо биологической жизни, память сохраняется. Разве можно представить компьютерную память при постоянной смене человеком деталей компьютера? Человеческая же память, связанная со структурами его мозга и происходящими в нем процессами, сохраняется так же, как сохраняются формы тела, несмотря на непрерывный круговорот его молекулярных компонентов.

В заключение приведем еще один пример отличия компьютерной памяти от человеческой. Компьютер помнит информацию в виде дискретной цифровой последовательности. Человек же запоминает информацию по смыслу. Причем смысл подразумевает динамическое взаимодействие между мозгом человека и информацией. Это процесс, не сводимый к количеству информации. Получается, что мозг человека работает не с информацией в компьютерном понимании этого слова, а со смыслом или значением. А значение - это исторически формируемое понятие, оно находит выражение в процессе взаимодействия человека с природной и социальной средой. Компьютер же просто (и быстро) перебирает всевозможные логические варианты, но не понимает и не оценивает их по смыслу.

biofile.ru

Мозг человека сравним с квантовым компьютером?

дневной сон бодрит Есть гипотеза, точнее множество гипотез, согласно которым наш мозг представляет собой не что иное, как биохимический квантовый компьютер. В основе этих идей лежит предположение о том, что сознание необъяснимо на уровне классической механики и может быть объяснено только с привлечением постулатов квантовой механики, явлений суперпозиции, квантовой запутанности и других. Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре через серию экспериментов решили выяснить — действительно ли наш мозг является квантовым компьютером.

На первый взгляд может показаться, что компьютер и мозг работают одинаково – оба обрабатывают информацию, могут ее сохранять, принимают решения, а также имеют дело с интерфейсами ввода и вывода. В случае мозга этими интерфейсами выступают наши органы чувств, а также способность управлять различными объектами, не являющимися частью нашего тела, например, искусственными протезами.

Настройка и ремонт компьютеров

Мы многого не знаем о том, как работает наш мозг. Но есть люди, которые считают, что многообразие процессов работы нашего мозга, которое невозможно объяснить с точки зрения классической механики, можно объяснить с позиции квантовой механики. Другими словами, они уверены, что такие аспекты квантовой механики, как квантовая запутанность, явление суперпозиции и все остальные вещи, на основе которых работает квантовая физика, на самом деле могут управлять процессами работы нашего мозга. Разумеется, не все согласны с такой формулировкой, но так или иначе ученые решили это проверить.

«Если вопрос о квантовых процессах, происходящих в мозге, найдет положительный отклик, то это приведет к настоящей революции в нашем понимании и лечении мозговых функций и когнитивных способностей человека», — говорит Мэт Хелгесон из Калифорнийского университета Санта-Барбары и один из участников команды, занимающейся данным исследованием.

Немного базовой теории. В мире квантовых вычислений все подчиняется квантовой механике, позволяющей объяснить поведение и взаимодействие самых крошечных объектов во Вселенной — на квантовом уровне, где не действуют правила классической физики. Одной из ключевых особенностей квантовых вычислений является использование так называемых кубитов (квантовых битов) в качестве носителя информации. В отличие от обычных битов, которые используются в обычных компьютерах и представляют собой двоичный код в виде «нулей» и «единиц», кубиты могут одновременно приобретать значения и нуля, и единицы, то есть находиться в так называемой суперпозиции, которая упоминалась выше.

Если исходить из вышеописанного, то квантовые компьютеры обещают просто невероятный потенциал в компьютерных вычислениях, который позволит справляться с задачами (в том числе и в науке), на которые не способны даже самые мощные, но при этом обычные компьютеры.

Что же касается нового исследования ученых из Калифорнийского университета, которое вот-вот начнется, то оно будет направлено на поиск «мозговых кубитов».

Одной из основных особенностей «обычных» кубитов является то, что для их работы требуется среда с очень низкой температурой, приближающейся к абсолютному нулю, однако исследователи предполагают, что это правило может не распространяться на кубиты, которые могут находиться в человеческом организме.

В рамках одного из грядущих экспериментов ученые постараются выяснить, можно ли хранить кубиты внутри спина атомного ядра, а не среди электронов, которые его окружают. В частности, объектом исследования должны будут стать атомы фосфора — вещества, содержащегося в наших организмах, — по мнению ученых, способных играть роль биохимических кубитов.

«Тщательно изолированные спины ядер могут хранить и, возможно, обрабатывать квантовую информацию в течение часов или даже большего времени», — говорит один из участников исследования, Мэтью Фишер.

В рамках других экспериментов ученые хотят взглянуть на потенциал декогеренции, которая происходит в результате нарушения связей между кубитами. Во время протекания этого процесса у самой квантовой системы начинают появляться классические черты, которые соответствуют информации, имеющейся в окружающей среде. Другими словами, квантовая система начинает смешиваться или запутываться с окружающей средой. Для того чтобы наш мозг можно было рассматривать в качестве квантового компьютера, в нем должна иметься система, которая позволяла бы защищать наши биологические кубиты от этой декогеренции.

Задачей еще одного эксперимента станет исследование митохондрий – клеточных субъединиц, отвечающих за наш метаболизм и передачу энергии внутри нашего организма. Ученые предполагают, что эти органеллы могут играть существенную роль в квантовой запутанности и обладать квантовой связью с нейронами.

В общем и целом нейромедиаторы (активные химические вещества, с помощью которых происходит перенос электрохимических импульсов) между нейронами и синаптические связи, возможно, создают в нашем мозге объединенные квантовые сети. Фишер и его команда хотят это проверить, попытавшись воспроизвести такую систему в лабораторных условиях.

синапсы

Процессы квантовых вычислений, если они действительно присутствуют в нашем мозге, помогут нам объяснить и понять самые загадочные его функции, например, его способность переводить память из кратковременной в долговременную, или же приблизиться к понимаю вопросов о том, откуда же на самом деле берутся наши сознание, осознание и эмоции.

Все это – очень высокий уровень, очень сложная физика, наряду с биохимией, поэтому здесь никто не будет гарантировать, что мы сможем получить все ответы на поставленные выше вопросы. Даже если окажется, что мы пока еще не достигли нужного уровня, который позволил бы нам ответь на вопрос о том, является ли наш мозг квантовым компьютером, запланированные исследования могут привнести большой вклад в понимание того, как работает самый сложный орган человека.

Источник

Человеческий мозг как компьютер - Дом Солнца

Когда человек просыпается, ствол мозга вырабатывает определенное количество окиси азота, которая и является сигнальным соединением, активирующим другой отдел мозга – таламус. Таламус отвечает за контроль более сложных функций и его активация окисью азота служит аналогом первоначальной загрузки операционной системы.

Утром в мозг поступает разная информация – от солнечного света до «воплей» будильника. Эта информация должна быть систематизирована и проанализирована мозгом. Только после первичного анализа мозг способен выполнять более сложные задачи. Отделы мозга, отвечающие за мышление, предоставляют нечто подобное набору шаблонов, при помощи которых обрабатывается поступающая информация. Окись азота активирует таламус, который делает эти шаблоны более тонкими, соответствующими ситуации и необходимым действиям. Если вдуматься, это явление удивительно: маленькая молекула простого соединения, состоящего из двух атомов, отвечает за способность воспринимать информацию, приходящую через органы чувств.

Исследование изменило бытовавшие представления о роли окиси азота в мозгу, а также о том, как именно работает и за что отвечает таламус. Этот отдел считался достаточно примитивной структурой, просто «пропускающей» или наоборот, перекрывающей поток информации в основной «мыслительный» отдел мозга – кору. И вот, как оказалось, таламус – не просто «ворота» для информации, но и отдел, который осуществляет отбор и первичный анализ этих потоков. И именно таламус «решает», какую именно информацию можно допустить в кору.

www.sunhome.ru

Человеческий мозг и компьютер — МегаЛекции

Прежде чем сравнивать мышление человека с искусственным интеллектом, необходимо сначала остановиться на некоторых общих чертах организации мозга и компьютера.

1. Обработка информации. Легко можно провести параллель между обработкой информации компьютером и человеческим мозгом. Деятельность компьютера, как и мозга, включает четыре этапа -кодирование, хранение, обработку информации и выдачу результата.

Первый этап в случае компьютера -это ввод информации с клавиатуры или с дискеты, на которой записана программа. Новейшие технические разработки позволяют осуществлять голосовой ввод или ввод с помощью светочувствительных элементов.

Второй этап, столь же важный для компьютера, как и для мозга, - это память. От ее емкости, которая может варьировать от нескольких тысяч до нескольких миллионов единиц1, зависит мощность компьютера. У компьютера имеются два вида памяти. В постоянной памяти записаны все программы, определяющие работу компьютера (язык, инструкции, конфигурации алфавитно-цифровых знаков и т.д.). Эту память можно сравнить с врожденным багажом животных того или иного вида -будь то звуки, которые они способны издавать, или механизмы функционирования интеллекта. Что касается оперативной памяти, то в ней, как

' Основная единица памяти в теории информации - это бит. Бит соответствует одному двоичному выбору, т. е. отражает тот факт, что некоторый элемент может находиться в одном из двух состояний - 1 или 0; например, определенный электронный контур в компьютере может быть открыт или закрыт, т. е. пропускать (1) или не пропускать (0) ток. Существует более крупная единица-байт, равная 8 бит. Емкость памяти карманных микрокалькуляторов составляет 1000 байт (1 килобайт, или Кбайт) или 2000 байт (2 Кбайт). Память очень мощных машин может достигать тысяч килобайт. Персональные компьютеры обычно обладают памятью в 128 или 256 Кбайт.

необходим_____________Глава 9____________________

Третий

совокупное и у человека, могут записываться или стираться данные. Именно данные для выполнения программы. симости о', важнейший блок-это процессор. Он представляет собой в компью-сть контуров и служит «корой головного мозга» компьютера.

Наконец осуществляет операции, указанные в программе, выдачу инструкций и данных, хранящихся в памяти или вводимых на экран, пpоцессep.

голоса вьпп, в компьютере имеются механизмы вывода, ответственные может бьпрезультатов операций. Эти результаты могут выдаваться на щими припечатываться на принтере или же с помощью синтезатора.

Из всегзодиться в речевой форме. Кроме того, устройство вывода мозга и к<ь связано с какой-то аппаратурой или роботами, исполняю-турна. Мосазы компьютера.

и машины о этого видно, что аналогия между основными структурами два примермпьютера совершенно очевидна, хотя и несколько карика-

2. Кибе'жно провести аналогии и на уровне деятельности мозга пьютер, ка. Чтобы проиллюстрировать эти аналогии, мы рассмотрим связи. Cai^a-из области кибернетики и решения проблем. жизни.Имрнетика. Речь здесь пойдет о саморегуляции, которую ком-окруж-.ющк и мозг, осуществляет с помощью отрицательной обратной изменяем 1Юрегуляция - это неотъемлемая часть нашей повседневной закона зф^енно благодаря той информации, которую мы получаем от

Возьметей среды, мы либо продолжаем, либо прекращаем, либо с помощы^аши действия. Собственно говоря, именно в этом сущность деляющий,>екта и принципа подкрепления. осуществлю простейший пример. Представим себе, что человек бреется тельность f3 электрической бритвы. В этом случае ввод данных, опре-тера. следует ли продолжать или прекращать эту операцию, будет

В языкепъся путем ощупывания кожи рукой. Таким образом, дея-товых ком^озга и руки можно сравнить с функционированием компью-струкции н

такую инс' Бейсик-самом простом языке, который используется в бы-причем тр1'пьютерах, - саморегуляция осуществляется с помощью ин-

1) пров»а английском языке „IF...THEN..." (если... то...). Используя

2) пров(фукцию, мы можем написать программу из пяти строк',

3) IF кс1 первые строки образуют цикл:

4) IF ксЭДение бритвой по коже;

5) прекрдение рукой по коже;

>жа не гладка, THEN 1;

.|жа гладка, THEN S ;

1 ^а ращение бритья.

инструкции i

женное в тре

чески прекрати, деде инструкция 4 излишняя, так как переход к очередной фоизойдет автоматически, если не будет выполнено условие, зало-тьей строке. В случае если кожа станет гладкой, бритье автомати-тится.

Адаптация и творчество 474

Сходные закономерности действуют и во многих других областях повседневной жизни. Подобные программы используются домохозяйкой при мытье посуды, гитаристом при настройке гитары, лектором (или конферансье), следящим за вниманием аудитории, и т. п. Такие же программы действуют и при формулировании гипотез, позволяющих воспринять или распознать предмет либо животное. Нетрудно представить себе программы из инструкций „IF... THEN...", с помощью которой мозг ребенка будет отличать кошку от собаки или даже от львенка.

Разумеется, существует множество других инструкций, позволяющих формировать циклы или даже вкладывать их один в другой. Однако подробный разбор таких инструкций не входит в наши задачи.

3. Решение проблем. Из главы 8 мы уже знаем, что для решения проблем необходимо объединение и обработка информации, содержащейся в памяти и поступающей из внешней среды. Для этого можно использовать разные процедуры, различающиеся по тому, в какой степени используется память и в какой -манипулирование самой информацией (Norman, Lindsay, 1980).

Типы процедур. Возьмем простой пример: предположим, что нам необходимо умножить 12 на 12. Для этого можно использовать по меньшей мере три типа процедур.

Первая из них -это метод последовательных преобразований. При этом наш расчет может быть осуществлен с помощью 11 сложений:

12 + 12 = 24; 24 + 12 = 36; 36 + 12 = 48 и т. д.

Такая процедура требует очень малого участия памяти, но большого манипулирования информацией.

Второй тип процедур основан на использовании таблиц. При этом в памяти необходимо хранить как можно больше столбцов из таблицы умножения, и тогда ответ, взятый из столбца с множителем 12, автоматически появится в голове или на экране. В отличие от первого способа здесь требуется очень небольшая обработка информации, но весьма обширная память.

Третья разновидность процедур -это своего рода компромисс между первыми двумя типами. Она основана на применении правил и требует среднего объема памяти и манипулирования информацией. В нашем примере для этого достаточно знать таблицу умножения для первых 10 чисел, а затем произвести несколько операций. Схема расчета будет такой:

(10-10) + (2-10) + (10-2) + (2-2) = 144.

Типы процедур, используемых для решения проблем, зависят от имеющегося опыта, от необходимого числа повторений одной и той же операции и от емкости памяти.

Для того чтобы узнать, какое вино подходит к тому или иному блюду, мы можем последовательно перепробовать различные вина, использовать таблицу, в которой к каждому блюду рекомендуется

474 Глава 9

какое-то вино, или же использовать общие правила соответствия вин различным типам мясных блюд. Инженер, проектирующий мост, и астроном, отыскивающий на небе звезду, будут таким же образом выбирать нужный тип процедуры.

Можно провести еще одну параллель между работой человеческого мозга и компьютера при решении проблем. Речь идет о применении тех стратегий, которые мы рассмотрели в главе 8.

Поскольку компьютер может работать только по программе, рассматривать здесь случайный перебор бессмысленно. В случае если речь идет об игре, в которой такая стратегия не используется, было бы неэкономно «заставлять» компьютер искать решение задачи с помощью этой стратегии.

Остальные две стратегии используются как человеком, так и компьютером.

Рациональный перебор соответствует эвристическому методу, при котором процессор занимается поисками частичных решений, чтобы максимально повысить вероятность нахождения приемлемого решения, сведя к минимуму время и усилия на его поиск.

Систематический перебор соответствует алгоритмическому методу; в этом случае систематически просматриваются все возможные (при имеющемся наборе данных) решения с целью найти то из них, которое , наиболее эффективно. Однако компьютер, так же как и человек, не использует эту последнюю стратегию для решения сложных задач. Например, при игре в шахматы алгоритмический метод потребовал бы того, чтобы компьютер для полной уверенности в выигрыше каждый раз просматривал 10120 возможностей. В подобных случаях выгоднее использовать эвристический метод, позволяющий с помощью ряда подпрограмм ограничивать поиски решений конкретными «узкими» задачами, такими как захват центра шахматной доски или атака на короля противника.

megalektsii.ru