Асимметрия мозга и знаковых систем

Вяч.Вс. ИВАНОВ

ЧЕТ И НЕЧЕТ

АСИММЕТРИЯ МОЗГА И ЗНАКОВЫХ СИСТЕМ

Настоящая серия печатается по рекомендации IX Международного Совещания руководителей научно-технических издательств социалистических стран (июнь 1975 г.). В серии участвуют: Издательство «Советское радио» [СССР] Издательство те хн и чес кой литературы [ВНР] Издательство «Техника» (ГДР) Издательство научно-технической литературы [ЧССР]

КИБЕРНЕТИКА

ВЯЧ. ВС. ИВАНОВ

ЧЕТ И НЕЧЕТ

АСИММЕТРИЯ МОЗГА И ЗНАКОВЫХ СИСТЕМ

Москва «Советское радио» 1978

ББК32 816

И20

УДК 616 831-031 84-07

Иванов Вяч. Вс.

Чет и нечет: Асимметрия мозга и знаковых систем. — М. Сов. радио. 1978. — 184 с, ил. («Кибернетика»).

75 коп.

В книге освещаются новые данные о соотношении между функциями двух полушарий мозга, поразному участвующих в таких видах деятельности, как язык, математика. Предлагается сравнение мозга с комплектом из двух машин типа новейших роботов В связи с двух-компонентностью мозга рассматривается двоичность основных кодов человеческой культуры и теория диалога

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся применением кибернетики в нейропсихологии и гуманитарных науках

ББК 32.816

И 30501-075 80-78 1502000000 6Ф0.1

046(01)-78

Редакция кибернетической литературы

ИБ № 367

ВЯЧЕСЛАВ ВСЕВОЛОДОВИЧ ИВАНОВ

ЧЕТ И НЕЧЕТ

Асимметрия мозга и знаковых систем

Редактор И. М. Волкова Художественный редактор А. Н. Алтунин Иллюстрации художника Г. Б. Красикова Технические редакторы Г. 3. Кузнецова, Н. В. Орлова Корректоры Н. Н. Лоскутова, О. И. Галанова

Сдано в набор 13. 01. 78 Подписано в печать 23. 10. 78 Т-16341

Формат 60x84/16. Бумага офсетная № 2 Гарнитура литературная

Печать офсетная Объем 10,7 уел п л, 12 345 уч -изд л

Тираж 40. 000 экз Заказ 3836 Цена 75 к

Издательство «Советское радио», Москва, Главпочтамт а/я 693

Московская типография № 4 «Союзполиграфпрома»

Государственного Комитета СССР

по делам издательств, полиграфии и книжной Торговли

Москва, 129041, Б Переяславская, 46.

© Издательство «Советское радио», 1978 г

О СЕРИИ КНИГ «КИБЕРНЕТИКА»

В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «СОВЕТСКОЕ РАДИО»

В свете решений XXV съезда КПСС огромное значение приобретает раскрытие основных направлений, перспектив и значения современной математики, кибернетики и электроники, для научного познания, для практики социалистического общества Это относится и к созданию мощных вычислительных машин, систем и сетей, и к разработке математического и логического аппарата кибернетики, и к исследованиям систем «человек— машина», и к созданию разнообразных алгоритмических и формализованных языков, особенно языков, близких к естественным, и к прогрессу в области взаимодействия человека и ЭВМ, и к исследованиям, направленным на автоматизацию эксперимента и проектирования, и к созданию математических моделей различных областей знаний и т д Существенным становится углубленное изучение взаимодействия искусственных знаковых систем (к которым широко прибегает кибернетика) с богатыми и могучими языками человеческого общения и понимания Со всем этим кругом вопросов органически связаны методологические проблемы, естественно возникающие на почве кибернетики как комплексного направления теоретических исследований и технической практики

В популярной литературе последних лет верно подчеркивается значимость кибернетики для коммунистического строительства, указывается на впечатляющие успехи этой области знания, оказывающей существенное влияние на научный кругозор ученых, не говоря уже о революционизирующем воздействии ее на производство, технические средства управления и информационную деятельность Недооценка кибернетики и ее математико-логиче-ской базы была бы большой ошибкой

Но не менее важно принципиальное осмысление трудностей, возникающих на путях кибернетического моделирования определенных функций человеческого разума (формально-логический вывод, построение алгоритмов доказательства теорем в формальных теориях, эвристически направляемый поиск, распознавание образов, автоматический анализ и синтез текстов, решение нечетко поставленных задач, роботостроение и пр). Трудности эти во многом связаны с колоссальной сложностью присущих человеку феноменов понимания, сознания и самосознания — феноменов, неотделимых от всей системы человеческих потребностей, в том числе и обусловленных социальной природой человека Раскрытие этих трудностей — неотъемлемая сторона популяризации кибернетики, отнюдь не претендующей на «подмену» наук об обществе и человеке

Изучая сверхсложные системы био- и социосфер с позиций кибернетики, специалисты в области технических наук сотрудничают с философами, математики с психологами, нейрофизиологи с логиками, социологи и экономисты со специалистами в области вычислительных машин и их математического обеспечения, языковеды с учеными, разрабатывающими теорию автоматов и алгоритмов, историки науки с информатиками и т д Задача предлагаемой вниманию читателя серии «Кибернетика» — а серия эта носит международный характер, так как в ней принимают участие ученые не только нашей страны, но и других социалистических стран ВНР, ГДР, ЧССР и др — состоит в том, чтобы просто, ясно и вместе с тем научно строго рассказать об упомянутых (и многих других) вопросах, относящихся к идеям, методам и результатам кибернетики и связанных с нею наук.

Современная кибернетика — чрезвычайно разветвленное направление, и нет специалистов, которые профессионально владели бы материалом всех ее многочисленных ответвлений и областей Книги серии, задуманной весьма богатой по своему тематическому охвату, должны удовлетворять потребности специалистов, заинтересованных в информации о достижениях в тех областях науки об управлении и переработке информации, в которых они непосредственно не ведут исследовательской работы Объединяющими для серии явятся идеи управления, переработки информации, моделирования и оптимизации Большое место в серии займут темы, относящиеся к современной вычислительной технике и ее применению Найдут отражение и история научных идей и методов, приведших к возникновению кибернетики и ее математической и логической базы, вопросы исторического развития кибернетики как комплексной науки о процессах управления, опирающейся на использование средств современной автоматики и вычислительной техники

Серия не имеет узкого «академического» характера — она обращена к читателям, заинтересованным в ознакомлении с последними достижениями в кибернетике и ее приложениях, с тем прогрессом, который под влиянием кибернетических идей ныне происходит во многих областях знания

Книги, по-настоящему интересные для читателей, в которых научная строгость сочетается с доступностью изложения •— такой видится нам серия «Кибернетика».

Академик А. И. Берг

Член-корреспондент АН СССР Г. С. Поспелов

Если универсальное понятие плоскости симметрии вообще существует, то лишь в том смысле, что материя при отражении переходит в антиматерию К Вигнер Этюды о симметрии

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель этой книги — познакомить читателя с новыми кибернетическими гипотезами, идеями и методами, которые представляют интерес для наук и о человеке и о человеческой культуре.

В первой главе предлагается модель системы двух полушарий мозга, основанная на сопоставлении с комплексом двух вычислительных машин. Такие аналогии между организмом человека и созданными им техническими устройствами постоянно предлагаются в науке нового времени. Характер аналогий каждый раз определяется уровнем развития техники. Поэтому еще с XVII века для объяснения работы мозга (как и других физиологических процессов) выдвигаются преимущественно аналогии с механическими устройствами. Лишь сравнительно недавно они сменились сопоставлениями с электрическими системами.

На первом этапе становления кибернетики определяющей идеей было сравнение принципов работы мозга и электронной вычислительной машины. Логические схемы, реализуемые в вычислительной машине, служили моделями и для описания строения нервных сетей. Аналогия казалась особенно наглядной при сравнении отдельного элемента таких сетей — нейрона — с элементарными составными частями вычислительной машины. На этом этапе при кибернетическом исследовании мозга главным было его уподобление одной электронной машине. Подчеркивалась прежде всего универсальность мозгового вещества. Все части мозга рассматривались как построенные не только по единой схеме, но и из однотипных элементов, спо-

собных к выполнению одинаковых операций. Организация мозга в целом гораздо меньше занимала ученых.

В построении новейших роботов особую роль играют комплексы из двух вычислительных машин. Соотношение между частями таких комплексов оказывается сходным в определенном смысле с тем разделением функций между полушариями мозга, которое выявлено в физиологических и психологически? исследованиях последнего времени. Поэтому становятся воз можными достаточно обоснованные аналогии между мозгом и машиной не по отношению к простейшим элементам систем (например, нейронам), а применительно ко всей системе в целом и ее организации. Такое сравнение интересно тем, что оно может пролить свет на роль разных полушарий мозга в таких важнейших формах человеческой деятельности, как язык, мате матика, музыка. Одно из полушарий мозга, управляющее звуковой речью, по своему происхождению оказывается боле(молодым, чем полушарие, связанное с передачей информации посредством зрительных и пространственных образов. Время появления звукового языка, развития особых функций соответствующего полушария (обычно левого) и управляемой этим же полушарием основной руки (обычно правой) определяет важнейший рубеж в эволюции человека.

Во всех ранних человеческих обществах различие правой и левой руки входило в систему основных двоичных противоположностей, определявших строение обрядов и мифов. Поэтому оказывается естественным переход от кибернетической модели соотношения между правым и левым полушариями мозга, предлагаемой в первой главе книги, к исследованию двоичных кодов в человеческой культуре и языке, которому посвящена вторая глава. Двоичные коды долго сохраняются и в позднейших культурных традициях.

Достаточно напомнить, что в своих истоках современная математика восходит к пифагорейцам, по учению которых двоичная противоположность чета и нечета определяла всю природу мира. Недавние физические открытия, касающиеся симметрии элементарных частиц, позволяют увидеть глубину интуиции, скрытую в ранних научных прозрениях. Сходное с древнегреческим пифагорейским учение о чете и нечете было развито в древней теории искусства Дальнего Востока (Китая и Японии) и возрождено в трудах такого крупнейшего художника и искусствоведа нашего века, как С. М. Эйзенштейн. Двоичное противопоставление чета и нечета сохраняет значимость и для современной науки. Поэтому оно и выбрано как заглавие книги.

В первой главе рассматривается комплекс, состоящий из

двух машин или двух полушарии мозга одного человека, а в третьей (последней) главе изучается простейший коллектив, в который входят двое — человек и его собеседник. Собеседником человека может быть или другой человек, или вычислительная машина. Одну из основных трудностей при решении задачи общения между человеком и машиной на обычном языке представляет понимание слов «я» и «ты», которыми друг друга называют собеседники. Исследование двоичного противопоставления «я» и «ты» ведет к обсуждению проблемы диалога. Она принадлежит к числу самых основных для науки XX века. От диалога человека с машиной изложение в книге переходит к диалогу между двумя людьми, а далее — между двумя цивилизациями, одна из которых может быть внеземной. Всякого, кто следит за развитием областей знания, занимающихся исследованием языка в связи со строением мозга, не покидает чувство, что он присутствует при таких сдвигах в науке, от которых дух захватывает. Мне хотелось бы упомянуть несколько звеньев в моем собственном вхождении в науку, которые и определили это постоянно растущее чувство удивления перед ее возможностями. Такими начальными рубежами были: Семинар по некоторым применениям математических методов исследования в языкознании, который вел покойный П. С. Кузнецов вместе с В. А. Успенским и со мной в Московском университете в 1956—1958 гг.; многократные встречи с Р. О. Якобсоном в 1956—1967 гг., во время которых дискутировались предложенные им модели двоичных противоположностей в языке и других системах знаков; частые письменные и устные обсуждения в 1957—1962 гг. с А Н. Колмогоровым многих вопросов кибернетики, о которых идет речь в книге; разборы в 1959—1961 п. поражений головного мозга, вызывающих расстройство речи (афазию), в лаборатории, которой руководил недавно скончавшийся А.Р. Лурия в Институте нейрохирургии, работа над вопросами физиологии речи в 1962 г. в лаборатории Л. А. Чистович в ленинградском Институте физиологии; многолетние совместные занятия с В. Н. Топоровым структурой мифологических, ритуальных и других знаковых систем.

Мне хотелось бы помянуть добрым словом покойного своего друга М. Л. Цетлина, в котором поражало сочетание бесстрашной глубины научного проникновения с конкретностью инженерной реализации кибернетических идей, и незабвенного И- А. Соколянского, чьим замечательным работам по языку слепоглухонемых посвящен особый раздел книги.

Без этих начальных импульсов книга не была бы написана, хотя ни один из названных и неназванных моих коллег не мо-

жет считаться ответственным за те из предлагаемых или излагаемых гипотез, которые могут оказаться спорными.

Первоначальный текст книги, законченный в октябре 1976 г., был прочитан И. Б. Гутчиным и И. М. Ягломом, сделавшими многочисленные замечания. Ю. И. Манин познакомил меня в это же время с рукописью своей работы о двойственности, совпадение с отдельными положениями которой было для меня приятной неожиданностью. При подготовке окончательного текста были полезны обсуждения математических моделей морфогенеза с их создателем Р. Томом в конце декабря 1976 г.— январе 1977 г. Благодаря любезности Л. Я- Балонова и

B. Л. Деглина автор получил возможность включить в книгу некоторые предварительные результаты производимых совместно с ними разборов семантических ассоциаций у больных при левосторонних и правосторонних электрошоках.

Книга не могла бы быть написана без постоянной помощи

C. Л. Ивановой.

Январь 1977 г.

ПРАВОЕ — ЛЕВОЕ

Если мы можем охватить взглядом объект во всех его деталях, правильно понять и мысленно его воспроизвести, то мы имеем право сказать, что он нам принадлежит, что мы приобретаем некое господство над ним И так частное всегда ведет нас к общему, общее — к частному Оба взаимодействуют при любом рассмотрении, при любом изложении.

Здесь следует предпослать некоторые общие положения Двойственность явления как противоположность

Мы и предметы, Идеальное и реальное,

Свет и тьма, Чувствительность и рассудок,

Тело и душа,

Две души, Фантазия и разум,

Дух и материя, Бытие и стремление,

Бог и мир, Две половины тела,

Мысль и протяженность, Правое и левое

И. В. Гете. Полярность

МОЗГ КАК СИСТЕМА ИЗ ДВУХ МАШИН

При решении значительного числа наиболее сложных задач, возникающих перед вычислительной техникой, в последние годы все чаще становится необходимым создание целых комплексов вычислительных машин. В частности, во многих случаях оказалось практически наиболее разумным создание комплексов из двух машин, работающих как единая система.

Для оптимального зрительного вывода информации из вычислительной машины на экран были разработаны подобные системы, представляющие собой двухмашинный комплекс. Потребность в наличии именно двух машин была обусловлена тем, что системы управления должны одновременно решать две существенно различные задачи: обработка и подготовка к выводу всей информации и реализация изображения на экране [3].

В двухмашинном комплексе (типа разработанного в Инсти-

Мы и предметы,

Свет и тьма,

Тело и душа,

Две души,

Дух и материя,

Бог и мир,

Мысль и протяженность,

Идеальное и реальное, Чувствительность и рассудок,

Фантазия и разум, Бытие и стремление, Две половины тела, Правое и левое

И. В. Гете. Полярность

туте прикладной математики АН СССР) каждая из двух ма-| шин решает свою собственную задачу — более общую (планирование) и конкретную, связанную с манипуляциями в реальном пространстве — времени. Это характерно и для новейших! роботехнических систем.

Хотя название «робот» было изобретено чешским писателем Чапеком более полувека назад (в пьесе «Р.У.Р», описывающей j роботов — искусственных слуг человека), их широкое применение начинается только в последние годы. Роботы используются прежде всего для работ опасных, вредных или малодоступных для человека, например в морских глубинах, куда опускают гидравлические манипуляторы (в частности, построенный в Институте океанологии АН СССР), или в космосе, где за.автоматической станцией «Луноход-1» последовали робототехнические устройства для изучения разных планет. Автоматизация производства в таких индустриально развитых странах, ощущающих нехватку рабочей силы, как Япония, привела в последнее десятилетие к быстрому росту числа промышленных роботов: в мире их насчитывается уже более чем десять тысяч. Конструирование роботов более совершенных типов составляет сейчас практически едва ли не самую важную сторону работ по так называемому «искусственному интеллекту».

Технические достижения в области построения роботов в большой мере определяются знаниями о соответствующих физиологических системах у человека. Так, успешное построение шагающих роботов (в том числе человекоподобных — «внешних скелетов» — протезов, помогающих калекам передвигаться несмотря на неподвижность их собственных ног) и у нас [4], и за границей [5] оказалось возможным, в частности, благодаря приложению идей замечательного физиолога Николая Александровича Бернштейна (1896—1966)—одного из предвестников кибернетики. Еще в 1935 г. Н. А. Бернштейн обосновал мысль о многоуровневом иерархическом построении движений, которая и была воплощена в системах шагающих и некоторых других [6] роботов.

Динамические системы с таким большим числом степеней свободы, как человеческий организм (использующий около 800 мышц для различных движений), не могут управляться из одного-единственного центра. Существует целая иерархия соподчиненных друг другу центров разных уровней, каждый из которых в известной мере независим — в пределах, которые устанавливаются центром более высокого уровня. Эта точка зрения, намеченная Н. А. Бернштейном и развитая в кибернетических исследованиях И. М. Гельфанда и М. Л. Цетлина, привела двух последних ученых к выводу, согласно которому

«сложная многоуровневая система управления рассматривается как совокупность подсистем, обладающих относительной автономией» [7. с. 198],

Организм взаимодействует с внешней средой. Информация, из нее получаемая, также должна постоянно учитываться при построении и корректировке движений. Поэтому одной из важнейших проблем, вставших перед кибернетической физиологией и современной робототехникой, является выяснение того, как связанные друг с другом системы управления взаимодействуют с внешней средой.

Роботы должны манипулировать с реальными объектами. Поэтому управление аппаратурой робота должно производиться в реальном масштабе времени. Для этого требуются такие специфические устройства, которые могли бы производить текущее преобразование информации и частое прерывание манипуляций робота. Выполнение этих задач нецелесообразно соединять с процессом планирования и построения движений робота. Поэтому, как это и делается в двухмашинных комплексах (в СССР осуществленных, в частности, на основе соединения машин БЭСМ-6 и М-6000), решение первой задачи (управление в режиме реального времени) выделяется: его осуществляет отдельная вычислительная машина [152, с. 289].

Примером двухмашинного комплекса этого типа может быть робот Эдинбургского университета Марк 1,5, обладающий «глазом» — телевизионной камерой и «рукой» (роботы такого типа носят название «система глаз—рука») (рис. 1). И «глаз», и «рука» робота присоединены к небольшой вычислительной машине (16-разрядной ЭВМ Хониуэлл-316), которая в известной мере независима от связанной с ней большой вычислительной машины (ICL-4130), работающей в режиме разделения времени.

Машины связаны между собой двумя каналами связи, по которым данные могут передаваться в двух противоположных направлениях: машины могут спрашивать друг друга и отвечать друг другу. Малая вычислительная машина управляет «рукой» робота и совершает грубую обработку изображений, полученных от «глаза», тогда как большая вычислительная машина осуществляет общее -планирование всей работы робота и детально обрабатывает всю зрительную информацию, передаваемую ей малой машиной [8].

Аналогично устроена и система «глаз — рука», разрабатываемая и совершенствуемая на протяжении ряда лет в Стен-фордском университете (США). На этапе, отраженном в публикациях 1971 г., в состав двухмашинного комплекса входила большая вычислительная машина (РДР-10), которая строила

планы движения руки и обрабатывала информацию, получен ную роботом с помощью телевизионной камеры, и малая вычислительная машина (PDP-6 с оперативной памятью 128 килослов), обслуживающая двигатели телевизионной камеры управляющие устройства руки и другие аппаратные средства [9].

В более новом варианте Стенфордского робота, предназначенного для автоматизации процесса сборки заданного объек-

Рис 1. Схема робототехнический системы «глаз» — «рука» типа робота Эдинбургского университета Марк 1,5:

Р —рука; ТВ — «глаз», С — «среда», в которой работает робот; м — малая вычислительная машина; М — большая вычислительная машина, с разделением времени; Fb F2 и Hi H2 — каналы связи между вычислительными машинами и манипуляторами

та из деталей, двухмашинный комплекс, управляющий двуруким роботом, состоит из большой вычислительной машины (PDP-10) и малой вычислительной машины (миникомпьютера PDP-11/45), обеспечивающей работу нескольких автоматических устройств (манипуляторов, в частности искусственных «рук») в режиме реального времени [10].

Создатели Стенфордской системы объясняют этот принцип организации управления тем, что вычисление траектории «рук» двурукого робота требует длительного времени, но не критично по времени в отличие от обслуживания манипуляторов Как и все сложные живые организмы, робот, работающий во внешней среде, испытывает цейтнот

Нехватка времени для принятия решений у системы с большим числом степеней свободы ведет к необходимости выбора из двух возможностей- можно либо принять на\дачу первое попавшееся решение (этим, между прочим, объясняется с кибернетической точки зрения роль гаданий для принятия важнейших решений в таких древних коллективах, как римское общество), либо разработать специальное устройство («исполнительный орган») для быстрого принятия необходимых решений на основе переработки текущей экспресс-информации Такое разделение власти «исполнительной» — программ, управляющих манипуляторами в режиме реального времени,— и «законодательной» — общих планов работы робота — и проводится в новейших системах «глаз—рука».

Выделение особого «исполнительного» управляющего устройства, работающего в реальном пространстве — времени, представляет собой значительно более общий принцип, чем наличие специализированных систем управления для отдельных манипуляторов («рук») или воспринимающих органов («глаз») робота. В общих схемах роботов, основанных на аналогиях с мозгом позвоночных, уделялось достаточно внимания необходимости таких специализированных систем управления, как, например, решающие устройства разных уровней для обработки правого и левого изображений, получаемых бинокулярной телевизионной камерой [11, с. 116, фиг 1].

Наличие подобных специализированных устройств, осуществляющих предварительную обработку информации из внешней среды и управляющих манипуляторами, признается характерной чертой всех разрабатываемых в настоящее время «интеллектуальных роботов» [12, с. 160, фиг. 7.1]. Но сопоставление принципов организации этих роботов и центральной нервной системы человека требует рассмотрения двух важнейших проблем. Во-первых, следует выяснить, как соотнесено в них деление на специализированные и общую системы управления

с делением на «исполнительное» управление в реальном пространстве — времени и планирование. Во-вторых, необходимо установить, как соединяются вместе разные специализированные устройства.

Рассмотрим принципиальную схему такого робота, который снабжен двумя телевизионными камерами (как, например, эдинбургский Марк 1,5) и двумя руками (как стенфордская система «глаз — рука»). Управление роботом, который должен манипулировать объектами с помощью двух «рук», в простейших случаях (в разрабатываемых роботах для автоматической сборки) осуществляется последовательно. Вычислительная машина поочередно управляет каждой из двух «рук», причем, закончив операцию управления одной «рукой», система дает сигнал внутреннего прерывания.

Это временное решение, идущее по традиционному пути последовательных операций, вероятно, сменится в недалеком будущем построением параллельно работающих вычислительных систем. Работа каждой из двух рук может управляться одновременно функционально разнородными, но неразделимыми вычислительными системами (предполагается, что именно такие системы и станут основными в четвертом поколении вычислительных машин).

Ограничение на число телевизионных камер — «глаз» и манипуляторов— «рук» накладывается, по-видимому, не столько соображениями человекоподобности, существенными только для определенного класса роботов (типа шагающих «внешних скелетов» — медицинских протезов, приспособленных к особенностям человеческого тела), сколько другими причинами. Прежде всего, в структуре новейших роботов, как и живых организмов, моделями которых они являются, сказываются простые принципы симметрии, во многом определившие строение растений и животных в ходе эволюции.

Согласно формулировке акад. М. С. Гилярова «все активно передвигающиеся животные имеют наружную двустороннюю симметрию, как билатерально симметричны и все наши средства транспорта (лодка, самолет, автомобиль и т. д.)» [13, с. 70]. И двусторонняя (билатеральная или зеркальная) симметрия тел животных, и сосредоточение пространственного анализа в головном мозге, что ведет в дальнейшем к разобщению переднего мозга на два парных полушария [14], выводятся из основных характеристик поведения животных и внешней среды.

В зеркальной симметрии животных и построенных' человеком передвигающихся технических устройств можно видеть проявление принципа сохранения симметрии, впервые выдви-

ннутого Кюри: симметрия физического тела, находящегося в некотором пространстве, определяется симметрией этого пространства [15]. Группа симметрии двух объектов, составляющих единое целое, является общей высшей подгруппой групп симметрии этих объектов [16, с. 14].

Соображениями симметрии может быть мотивирована четность числа органов животных и манипуляторов активных передвигающихся роботов (в отличие от «одноруких» неподвижных роботов первого поколения). Но само число органов и манипуляторов этим не задается; теоретически роботы могут быть многорукими, как древнеиндийские или древнемексиканские боги, и многоглазыми, как мифологические чудища античности или древнего Китая. На примере уже частично осуществленных роботов — «многоножек» (рис. 2) можно видеть, как развитие роботов в известной мере параллельно биологической эволюции. При увеличении Рис. 2. Шагающий робот —

числа «ног» робота могут «многоножка»

возрастать трудности управления им, связанные с числом степеней свободы в каждой

из конечностей. И биологическая эволюция, и развитие техники делают выбор из двух возможностей. На ранних этапах эволюции возможны системы, состоящие из очень значительного числа органов (например, конечностей) с относительно небольшим числом степеней свободы в каждом из них (так упрощенно можно описать структурный тип морфологии членистоногих). На высших этапах эволюции (у позвоночных) число органов (в пределах, заданных билатеральной симметрией и противо-постановлением задней и передней части) минимально, но число степеней свободы в каждом из органов может быть значительным.

Очень упрощая, можно было бы сказать, что для робота, передвигающегося в вертикальном положении, четырех или трех «ног» много, а одной — недостаточно. Число «рук» (и прямо с ними соотнесенных глаз) определяется прежде всего характером задач, ставящихся перед роботом. Например, для автоматизации сложных процессов типа сборки объекта из деталей и манипуляций с различными инструментами необходимо взаимодействие двух манипуляторов, один из которых (по функции сходный с левой рукой) удерживает детали в заданном положении, а другой (функционально сходный с пра-

вой рукой) производит с ними нужные операции [17, с. 92].-При увеличении числа степеней свободы каждой из рук и при возрастании требуемой точности обработки зрительных изображений для управления роботом могут потребоваться не большая и малая вычислительные машины (как в уже осуществленных к настоящему времени машинных комплексах), | а две большие вычислительные машины примерно одного класса, снабженные специализированными устройствами.

Будущего робота, характеризующегося билатеральной симметрией, можно себе представить как двурукого и двуглазого, Каналы передачи информации от глаза и руки к вычислительной системе могут перекрещиваться по типу организации каналов информации в центральной нервной системе (рис. 3). Если две вычислительные машины, управляющие таким роботом, решают также и задачи ввода и вывода языковой информации и осмысления фраз на устном языке, то в' подобном двухмашинном комплексе можно было бы видеть модель двух полушарий головного мозга человека.

Сопоставление системы двух полушарий головного мозга, с комплексом вычислительных машин (в частности, с двучленным комплексом) может представить интерес и для работ по «искусственному интеллекту», и для изучения мозга. Такое сопоставление в какой-то степени проясняет универсальность причин, по которым именно двухмашинный комплекс оказывав ется наиболее эффективным способом организации вычислив тельных систем.

Всякая кибернетическая система (автомат или комплекс автоматов) решает конкретные задачи в определенной среде. Поэтому различие самой системы и среды предполагает необходимость выделения в системе такой подсистемы, которая ответственна за ориентацию в данной конкретной среде или за решение данной конкретной задачи. Наряду с таким текущим решением неотложных задач всякая кибернетическая система занята планированием своего поведения в целом.

Одной из ведущих идей кибернетической физиологии активности, созданной Н. А. Бернштейном, было наличие у каждого живого организма планов его будущего поведения [18]. По этой именно причине организм нельзя описать простыми схемами, включающими только его память (прошлое системы) и реакции на внешние стимулы (настоящее системы). Живая система всегда в какой-то мере обращена к будущему. А включение планирования будущего как важнейшего составного звена управления предполагает выделение соответствующей подсистемы. Поэтому и неизбежно наличие хотя бы двух выв деленных подсистем: одной, решающей текущие задачи

и ориентирующейся в реальном пространстве — времени, и другой, планирующей будущее поведение всей системы.

Этому не противоречит то, что каждая из подсистем -и «законодательная» (планирующая) часть, и часть «исполни-

Рис. 3. Схема управления роботом с билатеральной симметрией:

М! — «левая» большая вычислительная машина; М2 — «правая» большая вычислительная машина; Fb F2 — каналы связи между вычислительными машинами: Ми и МН2 - спе-цализированные устройства для управления «правым» и «левым» манипуляторами; М!_тв и М2_тв — специализированное устройство для управления движением «правой» и «левой» телевизионной камеры и обработки правого и левого изображения: Н] — манипулятор (искусственная «правая рука»). Н2 - манипулятор (искусственная «левая рука»); аь ai', а2, а2' — каналы передачи информации между большими вычислительными машинами и специализированными устройствами, bb t>i', b2, Ь2' — каналы передачи оптической информации и сигналов, управляющих движениями телевизионных камер; сь с2 — каналы управления манипуляторами; С — среда, в которой работает робот; е — объекты с которыми работает робот

тельная» — может, в свою очередь, иметь при себе подсобные специализированные устройства (в том числе — в случае вычислительной системы — и особые машины). Сходным образом и каждое полушарие мозга имеет ряд специализированных отделов (затылочный, теменной, височный, лобный), каждый из которых ведает различными функциями. Двучленность комплекса (как машинного, так и состоящего из двух полушарий) нисколько не исчерпывает его описания (даже на уровне общей структуры или «макроструктуры»), но дает исходную схему для описания.

Предположение о том, что работу головного мозга можно в определенном смысле моделировать именно двухмашинным комплексом, было высказано автором настоящей книги в 1962 г. [19, с. 92]. Реальность такой модели подтверждается в настоящее время как кибернетическими работами по созданию двухмашинных комплексов, так и нейрофизиологическими экспериментами последних лет, полностью перевернувшими взгляды на соотношение двух полушарий мозга.

ДВА ПОЛУШАРИЯ

Согласно традиционным выводам нейрофизиологии, у взрослых людей (в подавляющем большинстве случаев — правшей) левое полушарие считается доминантным — главным. Оно управляет движениями главной — правой — руки и речью (как будет видно из дальнейшего изложения, некоторые важные функции, связанные с речью, исполняет другое полушарие; в этом смысле термин «доминантный» несколько условен). Функции правого полушария, которое у правшей ведает левой рукой, до последних лет оставались неясными, хотя удивительная для того времени догадка о них, теперь подтвердившаяся, была высказана английским неврологом X. Джексоном еще 100 лет назад. Джексон полагал, что правое полушарие занято прежде всего наглядным восприятием внешнего мира — в отличие от левого полушария, которое преимущественно управляет речью и связанными с ней процессами. Что же касается звуковой речи, правое полушарие, по Джексону, может производить только такие словесные формулы, которые как бы не членятся на части, а целиком служат автоматически произносимым обозначением целой ситуации. «Здравствуйте!», «Пожалуйста!», «Простите!». Проверка и уточнение этой гипотезы оказались возможными лишь недавно благодаря материалу, накопленному при нейрохирургических операциях над мозгом, в частности при рассечении двух полушарий мозга (ср. [149]).

Левое («доминантное» — в традиционной терминологии) полушарие соединено с правым несколькими соединительными путями (рис. 4). Основным из них является мозолистое тело, состоящее из волокон, которые соединяют кору двух полушарий. Кроме мозолистого тела, есть и другие соединительные тракты — комиссуры (передняя комиссура, задняя комиссура, зрительный перекрест — хиазма). Исследование этих соединительных связей, и их расположения может представлять значительный интерес с точки зрения общей кибернетической теории.

Рис 4. Соединительные связи между полушариями головного мозга

1 - мозолистое тело, 2 - промежуточная масса, 3 - передняя комиссура, 4 - зрительный перекрест (хиазма), 5 - задняя комиссура

Геометрическое строение мозга, как предположил еще около 20 лет назад акад. А. Н. Колмогоров, приближается к такому идеальному типу, который может быть теоретически рассчитан для любого комплекса автоматов. Такие автоматы, обменивающиеся между собой информацией, должны располагаться на поверхности шара, тогда как середина шара должна быть занята соединительными связями между ними. Расположение нейронов и их комплексов в коре головного мозга в некотором приближении соответствует этой идеальной модели (рис 5).

Следует заметить, что сама по себе эта кибернетическая проблема значительно шире, чем вопрос о геометрии мозга Сходные принципы обнаруживаются при исследовании человеческих поселений — от древнейших до современных «сверхгоро-

дов» (мегаполисов). Величайший архитектор XX века Ле Корбюзье всю свою жизнь стремился к созданию строгой науки о градостроительстве -о геометрии города. Он подчеркивал значение «радиально-концентрических форм» города для решения проблемы кризиса городов в машинный век [20, с. 275]. Реальность предложенных Корбюзье проектов больших городов (рис. 6) (начиная с его известного плана трехмиллионного города) подтверждается тенденциями современного строительства сверхгородов.

Эти мысли Корбюзье близки и к тем идеям математиков

об идеальной геометрии коллектива автоматов, которые согласуются со структурой человеческого мозга. Понимая под бионикой ту родственную кибернетике (если не входящую в кибернетику) область современного знания, которая ищет в живых системах модель для технических решений, можно было бы сказать, что в духе бионики мозг человека оказывается моделью для сверхгородов будущего.

Пользуясь этими архитектурными сопоставлениями, можно сказать, что ближайшую аналогию к головному мозгу человека (как бы срез его модели на плоскости) представляют селения первобытных племен: в них (как у индейцев бороро в Бразилии) круг, образуемый хижинами на периферии, делит-

Рис. 5- Расположение автоматов на

поверхности шара:

----------- связи меяеду автоматами (нейронами) на поверхности;---------------внутренние соединительные связи

Рис. 6. План «идеального» города по Корбюзье

ся пополам между двумя половинами племени, тогда как в центре находится место встреч членов обеих половин (рис.7). В человеческом мозге роль такого места встреч играют соединительные пути между двумя полушариями — такие, как мозолистое тело.

Если вернуться к аналогии с двухмашинным комплексом и использовать терминологию теории вычислительных систем, то можно сказать, что мозг в норме представляет собой неразделимую систему из двух функционально разнородных «машин»— полушарий. Разделение этих полушарий, исключительно важное для выявления функций каждого из них, оказалось возможным при операциях, когда для лечения эпилепсии перерезались соединительные тракты между полушариями (рис. 8).

При этом был открыт поразительный факт: два полушария начинали вести себя как две независимые друг от друга системы или как «два мозга» по формулировке Газаниги — одного из крупнейших исследователей, проводивших эти операции.

Рис. 7. План селения индейцев бороро в Бразилии:

МД — мужской дом; 1 — высший брачный класс внутри клана; 2 — средний брачный класс внутри клана; 3 — низший брачный класс внутри клана

Рис. 8. Два полушария головного мозга, разделенные нейрохирургом для лечения эпилепсии:

1 — мозолистое тело; 2 — передняя ко-миссура, 3 — комиссура гиппокампа

Рис. 9. Эксперимент, позволяющий определить функции двух полушарий

Всего нагляднее это обнаружилось в поведении одного больного, который левой рукой начал в ярости трясти свою жену, а правой рукой (в буквальном смысле не знавшей, что и зачем творит левая) помогал жене усмирить свою же левую руку. Большинство больных, перенесших операцию рассечения мозолистого тела и других соединительных трактов (комис-сур), ведет себя как нормальные люди. Более того, было обнаружено, что некоторые люди рождаются с разъединенными полушариями, что не мешает им жить. Исследование таких больных позволило немецкому неврологу X. Липману еще до первой мировой войны выявить некоторые характерные особенности каждого полушария. В то время на эти работы не было обращено должного внимания Лишь много позднее вновь было установлено, что разъединение полушарий позволяет поставить такие эксперименты, которые проясняют функции каждого из двух полушарий [21,22].

Эксперименты основаны на том, что в норме правая половина поля зрения проецируется в левое полушарие мозга, а левая половина — в правое полушарие. Если у больного рассечен зрительный перекрест, где встречаются зрительные волокна, ведущие от глаз к мозгу, то правое полушарие будет связано только с левым глазом и получать информацию только от него, тогда как левое полуша-

рие будет получать информацию только от правого глаза (рис. 9). Когда на экране для левого глаза (для правого полушария) вспыхивает изображение ложки, больной должен найти ложку среди других предметов за экраном, что он может сделать левой рукой, управляемой правым полушарием. Эту задачу он решает легко. Но назвать ложку «ложкой» он не может, потому что называние предметов относится к функциям левого полушария.

В последнее время проведена большая серия экспериментов того же типа над людьми с нерасщепленными полушариями, которая в целом дала сходные результаты и привела к выводу о еще более слабых языковых возможностях правого полушария в норме [23]. Клинические данные о функциях каждого из двух полушарий извлекаются также из наблюдений над больными с травматическими поражениями одного из полушарий. Это давно уже позволило определить связь доминантного полушария с речью при дальнейшем подразделении функций разных отделов коры доминантного полушария: одни.отделы отвечают за анализ звуков речи, другие — за их синтез. Связь левого полушария с анализом речи, а правого — с решением пространственных задач у нормальных людей (правшей) подтверждается также посредством электроэнцефалографических данных (при нескольких электродах, установленных на поверхности каждого полушария) и регистрации движений глаз [24]. Эти же результаты подтверждены при кратковременном выключении одного из полушарий (с помощью электросудорожного шока), в частности при лечении психических болезней [25].

У нормального взрослого человека (с нерасщепленными полушариями) правое полушарие (или «правый мозг») можно считать почти совершенно немым: оно может издавать лишь нечленораздельные звуки, подобные реву и визгу. Правое полушарие в очень небольшой степени может понимать обращенную только к нему речь-----преимущественно лишь отдельные существительные и словосочетания и самые простые предложения (не членящиеся на элементы, как «Спасибо»), Но при этом именно правое полушарие хранит в себе такие сведения, которые позволяют толковать смысл слов: оно понимает, что стакан - - это «сосуд для жидкости», а «спички» «используются для зажигания огня» [23].

Если воспользоваться принятым в семиотике (науке о знаках, системах знаков и текстах) выделением в словах — знаках естественного языка — их «означающей стороны» (звучания) и «означаемой стороны» (значения), то можно сказать, что правое полушарие преимущественно занято означаемой стороной знаков (рис. 10).

Когда у глухонемого человека страдает левое полушарие

мозга, правое сохраняет образный язык жестов (каждый из которых передает особое значение как отдельное слово), а способность пользоваться пальцевой азбукой (в которой каждый знак соответствует букве письменного языка) и устным языком, которому обучен глухонемой, теряется. Из этого видно, что в правом полушарии смысл слов («означаемая сторона» знаков или их значения) хранится в такой форме, которая не зависи, от их звуковой оболочки. Этот вывод подтверждается и резулъ-

Рис. 10. Означаемая и означающая стороны знака и полушария мозга

татами поражения левого полушария у японцев. Грамотные японцы пользуются одновременно иероглификой — понятийным словесным письмом, в котором каждое значение передается особым иероглифом, и слоговой азбукой, записывающей звучание слов, но не их смысл. При поражении левого полушария у японцев страдает слоговое письмо (хирагана и катакана) но не иероглифика [26, 151] (рис. 10, 11).

То, что правое полушарие занимается значениями слов а не их звучаниями в естественном языке, хорошо согласуется с данными о других его функциях. Больные с нарушениями нормальной работы правого полушария не могут разложить картинки так, чтобы получить связный рассказ (т. е. сделать именно то, что необходимо для пользования иероглификой!)

Поражение правого полушария делает невозможным запоминание (как бы «впрок») бессмысленных рисунков и незнакомых лиц [27, с. 257—258] и узнавание знакомых лиц, даже членов собственной семьи [28, с. 462-463].

Это расстройство зрительных образов связано главным образом с поражением височной доли правого полушария. Когда в той же области этого полушария возникает активное поле, связанное с эпилептическим припадком, больной видит зрительные галлюцинации. Их можно вызвать и стимулируя мозг больного в том же участке правого полушария электродами.

Соответствующие области левого полушария специализированы именно на обработке речевых звуков. Это полушарие участвует и в различении других, неречевых звуков, но достаточно сложным образом: при восприятии звуков, различающихся по высоте, у правшей восприятие высокого тона связано с правым ухом, т. е. с левым (доминантным — речевым) полу-

Рис. 11. Расстройстве слогового письма при афазии (поражении речевой зоны Брока) у японца.

шарием, а восприятие низкого тона — с правым (неречевым) полушарием. То обстоятельство, что это определенным образом зависит от доминантности полушария, видно из опытов, судя по которым у левшей — ситуация обратная; при исследовании этих музыкальных иллюзий, по-видимому, выявляются более сложные классификационные функции левого полушария, отличающиеся от простого частотного анализа. Предполагается, что восприятие высоких тонов соотнесено с тем полушарием, которое занимается обработкой звуковых сигналов естественного языка [29].

Возможно, что специализированные устройства в левом полушарии мозга используются одновременно как для частотного анализа звуков речи [30, с. 241, 337], так и для анализа

определенного типа неречевых звуков (высоких тонов). Что же касается сложных неречевых звуков, их восприятие у правшей преимущественно осуществляется правым (неречевым) полушарием [25; 29, с. 103], которое управляет и интонацией (вы-сотно-мелодической стороной) устной речи. Оно же в основном ведает и высшими творческими музыкальными способностями, потому что амузия (потеря этих способностей) наблюдается при поражении правого (неречевого) полушария.

А. Р. Лурия и его сотрудники описали случай, когда известный композитор после кровоизлияния в левом полушарии с нарушением кровообращения в системе левой средней мозговой артерии потерял дар речи и затем восстановил его частично, но при этом вполне сохранил способность к музыкальной композиции (трудности вызывало у него лишь сочинение вокальной музыки, в которой существенным компонентом является звучащая речь). Этому соответствовало то, что левая рука сохраняла всю свою подвижность, тогда как правая была парализована. Смысл слов был понятен больному, если ему показывали зрительные изображения. Примечательно, что письмо у него было затруднено, но техника музыкальной записи была безупречной [31]. Ранее была описана сходная история болезни композитора Равеля.

Наблюдения над многими музыкально одаренными людьми в норме позволили прийти к выводу, что правое полушарие ведает музыкальным творчеством, тогда как левое может анализировать музыку с помощью словесных и буквенных обозначений [32, с. 102—105; 150].

К числу функций правого (неречевого в норме у правшей) полушария, кроме восприятия таких конкретно-пространственных образов, как лица людей, понимание смысла слов, сочинение музыки, относится и управление многими сложными действиями: одеванием, пользованием ножницами, складыванием кубиков. Очень упрощая, можно было бы сказать, что в программах исполнения команд робота из Лаборатории искусственного интеллекта Стенфордского университета, который поднимает кубики и может поставить их один на другой [17], моделируются некоторые из функций правого полушария.

Правое полушарие занимается управлением движениями человека в конкретном времени и в конкретном пространстве Если воспользоваться кибернетической аналогией с двухмашинным комплексом, то можно сказать, что правое полушарие напоминает машину, работающую в режиме реального времени. При поражении задней теменной области правого полушария больные теряют восприятие левой стороны своего тела и прилегающей части пространства.

Исследования последних лет позволяют предположить, что эта особенность правого полушария восходит к самым ранним этапам эволюции предков человека. У человека отсутствие ориентировочного рефлекса на стимулы, приходящие с левой стороны, при поражениях правого полушария связывается с путями, соединяющими кору этого полушария с древними глубинными частями мозга [24, с. 286—302]. Древность этого явления подтверждается тем, что аналогичный эффект был обнаружен при экспериментах на обезьянах. У обезьян нейроны задней (и средней) теменной области каждого из полушарий связаны с управлением вниманием животного по отношению к предметам, расположенным со стороны, противоположной данному полушарию [24, с 289—291; 28, с. 466—467].

У человека это явление в форме, близкой к древней, сохраняется только в правом полушарии При поражении соответствующих теменных областей левого полушария возникает неумение различать категории левого и правого и соответствующие им обозначения (слова со значением «левый» и правый»), нарушение способности воспринимать собственные пальцы рук («пальцевая агнозия») и связанных с пальцами ранних культурных навыков — счета («акалькулия»— потеря способности считать) и письма («аграфия» — неумение писать)—явления, которые ранее объединялись термином «синдром Герстма-на» (по имени немецкого невролога, установившего в 1930 г. возможность их совместного появления). Но каждое из этих явлений может появляться и отдельно от других, лишь иногда ему сопутствующих. Общим для всех явлений, обозначавшихся как «синдром Герстмана», является то, что они связаны с восприятием пространства опосредованно — посредством слов (названия «левый» и «правый», названия пальцев и числительные, во многих языках образованные от названий пальцев). Левое полушарие называет словами левую и правую стороны пространства, тогда как правое полушарие непосредственно в них ориентируется.

Моделирование соотношений между правым и левым полушарием могло бы быть достигнуто в таком машинном комплексе, в котором языковый «процессор» (специальное устройство для обработки речевой информации) был бы соединен с функционально от него отличным автоматом. Последний должен был бы работать в режиме реального времени и локализовать в конкретном пространстве — времени все процессы, описываемые в языковых высказываниях (рис. 12).

Структура языкового «процессора» обнаруживается при поражениях разных участков коры левого (доминантного) полушария [33]. Эти поражения ведут либо к «моторной афа-

зии» - - нарушению процессов синтеза речи, связываемых с зоной Брока (рис. 13), с дальнейшими подразделениями на отделы, вызывающие разные подтипы моторной афазии, либо к «сенсорной афазии» ~ нарушению процессов анализа речи, связываемых с зоной Вернике (рис. 13).

При нарушении процессов синтеза речи смысл слова может не разрушаться, тогда как при нарушении процессов анализа речи обнаруживаются тяжелые расстройства значений слов, хотя речь остается грамматически правильной. Эти факты,

Рис. 12. Предлагаемая схема двухмашинного комплекса, моделирующего языковые функции двух полушарий

открытые еще в прошлом веке (Брока в 1865 г. и Вернике в 1874 г.), но уточненные исследованиями последующего столетия [34, с. 834—843], показывают, что речевое полушарие внутри себя имеет достаточно сложную систему специализированных устройств ввода (анализа, зона Вернике) и вывода (синтеза, зона Брока) речевой информации.

Расстройства, вызванные поражениями систем ввода, имеют черты, общие с нарушениями работы правого (неречевого) полушария, что можно объяснить в общем случае нарушением путей получения информации, нужной для объединения означаемой и означающей сторон знака (ср. рис. 10). В обоих случаях затрудняется ввод данных в левое полушарие: при поражении зоны Вернике нарушается ввод слов в их звуковой форме, при поражениях правого полушария затруднен ввод данных, необходимых для понимания значений слов. Поэтому нарушения значений слов при поражении зоны Вернике, занимающейся в основном анализом означающим стороны, отчасти аналогичны тем нарушениям значений, которые вызваны отсутствием

информации из правого полушария, где хранятся данные об означаемой стороне знаков. Это показывает, что различные механизмы могут вести к внешне сходным последствиям.

Исследование афазии давно привело к наблюдению, имеющему исключительное значение для уяснения соотношения между функциями левого и правого полушария. С присущим ему блеском этот вывод изложил Выготский: «Во Франкфуртском институте были впервые описаны случаи, когда больной, страдавший правосторонним параличом, но сохранивший возможность повторять произносимые перед ним слова, понимать

речь и писать, оказывался не в состоянии повторить фразу: «я умею хорошо писать моей правой рукой», — но всегда заменял в этой фразе слово «правой» словом «левой», потому что он в действительности умел писать теперь только левой рукой, а правой писать не умел. Повторить фразу, которая заключает в себе нечто несоответствующее его состоянию, было для него невозможным» [35, с. 341].

Связь воображения с речью, открытая в этих наблюдениях Блейлера и его школы и подтвержденная анализом детской психологии, важна прежде всего потому, что здесь отчетливо обнаруживается различие между левым речевым полушарием, не прикрепленным к конкретной ситуации, и правым полушарием, всегда оперирующим только в реальном времени. Для правого полушария все его высказывания должны быть истинными — ложными могут быть только утверждения левого полушария.

Этот вывод чрезвычайно важен для уяснения соотношений между левым полушарием и логикой, в частности двузначной,

основанной на различении истинных и ложных высказывании. Логические системы позволяют на основании определенных правил установить, является ли полученное (из истинного или ложного) высказывание истинным или ложным. Не приходится сомневаться в том, что такие правила (как и само категориальное разграничение истины и лжи) могут быть соотнесены именно с левым полушарием. Логический критерий истинности — ложности не имеет ничего обшего с той адекватностью некоторым реальным ситуациям, которая составляет характерную черту поведения правого полушария в целом, не

Рис. 13. Специализированные устройства для ввода (зона Брока) и вывода (зона Вернике) устной речи в левом полушарии

способного отрешиться от конкретной специфики данной ситуации.

Поэтому едва ли можно считать удачной ту кибернетическую модель мозга, которую недавно предложил М. Арбиб. Критикуя подход, при котором'информация, вводимая в машину, обязательно задается в языковой форме. Арбиб предложил несловесную модель, оперирующую непосредственно с сигналами из среды. Но машина Арбиба настолько же далека от человеческого мозга, как далеки от поведения обычного человека те мудрецы из Лапуты в «Путешествиях Гулливера» Свифта, которые решили не пользоваться словами, а всякий раз показывать ту вещь, о которой идет речь.

Если модель должна воспроизводить существенные черты общей структуры мозга, то в ней нужно добиваться соединения несловесной «исполнительной» подсистемы, работающей в ре-

жиме реального времени и в этом отношении аналогичной правому полушарию, с планирующей «законодательной» подсистемой, которая в существенной степени занята построением языковых (и логических) высказываний. Функции такой подсистемы в известной мере были бы аналогичны роли левого полушария.

ГРАММАТИКА И СМЫСЛ

Грамматический анализ (разбор) и синтез (порождение) предложений, с одной стороны, и смысловой анализ и синтез речевых высказываний, с другой, в центральной нервной системе разделены между двумя полушариями. Левое полушарие анализирует (разбирает) и синтезирует (порождает) предложения,.используя всю грамматическую информацию и лишь ту (относительно небольшую) часть информации о значении слов, которая прямо примыкает к грамматике. Так, к функциям левого полушария относится различение предлогов «над» и «под»— не по отношению к конкретной модели мира, а в достаточно общем смысле, пригодном для любых ситуаций, где применимы эти слова.

Конкретная смысловая информация о внешнем мире, содержащаяся в толковых словарях естественных языков (и в аналогичных «тезаурусах» информационных машин), хранится и обрабатывается в правом полушарии. Приблизительную количественную оценку числа словарных единиц в этом массиве информация можно попробовать получить на основании данных о том, что словарь иероглифов (письменных знаков, передающих смысл отдельного слова) и соответствующих им образных жестов (в языке глухонемых) хранится в правом (неречевом) полушарии.

Как показывает лингвистическая статистика, число знаков в таких словарях (например, в полном словаре китайских иероглифов) можно оценить как к-104 (при 1<к<10), где к — коэффициент, определяемый многообразием сфер употребления языка или «энциклопедичностыо» передаваемых с его помощью сведений. Величина к-104 близка к среднему размеру неспециализированного словаря слов естественного языка.

Реальный объем той словарной (смысловой) информации, которая хранится в правом полушарии, значительно больше, потому что при каждом слове, очевидно, запоминаются ассоциированные с ним «толкования» или «пояснения» этого слова, в частности с помощью соответствующих зрительных (или вообще пространственных) и иных образов. Значительная часть этой информации (в отличие от собственно языковой) кодиру-

ется в правом полушарии в несловесной форме, что особенно затрудняет сколько-нибудь реальную количественную оценку. Оценить только лишь длину (в словах) словарного толкования типа «стакан» — «сосуд для жидкости» недостаточно, потому что, кроме этой информации, со стаканом ассоциированы в правом полушарии и конкретные образы разных стаканов, виденных или использованных человеком на протяжении его жизни. Кроме того, очень большое (если не преобладающее) число зрительных и иных конкретно-пространственных образов, хранящихся в правом полушарии, может описываться не одним словом, а двумя (например, «железная дорога») или целыми предложениями, а то и пространными текстами.

Но число порядка к-104 позволяет очень приблизительно охарактеризовать те связи между двумя полушариями, которые касаются словаря естественного языка. Каждое из слов этого словаря в целом, хранящегося со всей конкретной смысловой — не собственно языковой — информацией в правом полушарии, должно иметь свое представительство в левом полушарии. В нем хранятся звуковые и буквенные (в современных письменных языках, где буквы соответствуют с той или иной степенью точности звукам) формы этих слов с соответствующей грамматической и абстрактной смысловой информацией.

То, что именно левое полушарие является хранилищем конкретных «оболочек» слов, отчетливо видно из новейших работ, посвященных функциям левой лобной доли мозга (в отличие от правой, нарушение работы которой ведет к потере способности изобретать любые произвольные фигуры). При поражении левой лобной доли больной теряет способность быстро воспроизводить слова заданной длины, начинающиеся с определенной буквы [28, с. 468]. Способность, дающая возможность заполнять клетки кроссворда, принадлежит левому полушарию, тогда как правое хранит в себе ключ к кроссворду — сведения о реальном мире.

Число порядка к-104 характеризует, таким образом, набор словарных соответствий между левым и правым полушариями, хотя этими соответствиями отнюдь не исчерпывается та информация, которой два полушария могут друг с другом обмениваться. Особый интерес представляет вопрос о форме, в которой информация из одного полушария передается в другое.

На основании опытов на животных (главным образом обезьянах и кошках) высказывается гипотеза, по которой при наличии мозолистого тела информация записывается в одном полушарии (речевая — в левом, пространственная — в правом) и по мозолистому телу передается из этого полушария в противоположное [24, с. 75—86]. Частичное доказательство этой

гипотезы от противного дает открытие Сперри, недавно подтвердившего, что при врожденном отсутствии мозолистого тела одинаковая речевая информация записывается в обоих полушариях [36].

При передаче по соединительным путям (комиссурам) информации из одного полушария в другое наблюдается явление зеркально симметричного воспроизведения. Наглядным примером может быть зеркальное письмо (в частности, у левшей), при котором правое полушарие воспроизводит зеркальный образ символа (буквы), находящегося в левом [32].

Эксперименты на обезьянах показали, что разрушение части одного полушария, вызванное воздействием алюминиевой пасты, передается при участии мозолистого тела в зеркально соответствующую часть другого полушария. Предполагается, что причиной изменений в этом последнем может быть видео-измененная рибонуклеиновая кислота [37, с. 63], в которой многие видят носителя памяти.

Память человека во многом определяется наличием соединительных связей между левым полушарием, в котором хранятся слова в их звуковых оболочках, и правым полушарием с его запасом зрительных образов. Это наглядно видно на примере чудодейственной памяти С. В. Шерешевского. Объясняя способности своего восприятия слов, позволяющие ему запоминать разные их комбинации, он говорил: «Когда я услышу слово «зеленый», появляется зеленый горшок с цветами; «красный» — появляется человек в красной рубашке, который подходит к нему. «Синий» — и из окна кто-то помахивает синим флажком»... [38, с. 20].

Самые тонкие наблюдатели психической жизни человека — писатели, мыслители, художники — описывают ее как непрерывный поток зрительных образов, у многих людей напоминающий кинофильм, который человек непрерывно смотрит внутри самого себя. Согласно представлению о правом полушарии как основном вместилище зрительных образов, именно там этот кинофильм и должен развертываться. Тогда осмысление человеком любого словесного высказывания можно было бы представить себе как установление соответствий между этим высказыванием и определенным отрезком кинофильма. По аналогии с моделями, предложенными для перевода с одного языка на другой [39, с. 11—12], можно предложить обозначения: Ti—множество словесных высказываний, Тг — множество фрагментов «внутреннего кинофильма»,^ — функция, отображающая Тг на Тг.

Для каждого фрагмента t, входящего в Tr (teTr), может быть составлено его словесное описание t', такое, что t' sTi Для осмысленных высказываний на естественном языке спра-

33 2 Зак. 3836

ведливо