А собаки, которые без всякого обучения встают перед дверью на задние лапы, нажимают мордой или лапой ручку двери и выходят из комнаты? Запоминают они при этом две совершенно разные вещи. Во-первых, дверь, которая стала для них привлекательным восприятием. Во-вторых, определенное движение, с помощью которого они достигают желаемого успеха.

рисунке показан енот уже научившийся поднимать крышку ящика без защелки. Когда же к ящику прикрепили защелку, которую, чтобы открыть ящик, необходимо отодвинуть вперед, енот сначала попытался поднять крышку силой, но ему это не удалось. Тогда енот, которому очень хотелось получить лежащий в ящике корм, стал кружить около крышки, царапать ее лапами, пока случайно не отодвинул защелку и таким образом не открыл крышки. Поэтому защелка его скоро заинтересовала.

После нескольких успешных упражнений подобного рода енот стал сразу же класть свою левую лапу на защелку и пытаться, вначале довольно неловко, одолеть ее. (На рисунке изображен как раз этот этап научения.) Постепенно енот нашел наиболее выгодное движение лапой, после чего он легко открывал ящик; прошла неделя тренировки, и енот научился выполнять задание быстро и ловко. Он последовательно выполнял два движения: движение лапой - для смещения защелки - и сразу же после этого движение мордой вперед под край крышки. До сих пор еще принято считать, что успех объясняется научением с помощью проб и ошибок. Скоро мы увидим, что при современных требованиях, предъявляемых к оценке достижений животных, такое простое объяснение явно недостаточно.

Но прежде упомянем об эксперименте с бурым медвежонком, который путем проб и ошибок научился поднимать лапой крышку высокого ящика, становясь перед ним на задние лапы. Эти движения медвежонка очень напоминали поведение человека, которому нужно что-то вынуть из ящика. Если хорошо "отрепетированное" поведение медведя видит кто-либо из любителей животных, то нередко потом от них можно услышать, что оно является доказательством интеллекта, ума и даже мыслительных способностей животного. На самом же деле пока мы можем только сказать, что, прежде чем достичь цели, заинтересованное животное делает целый ряд движений, поначалу в основном безуспешных; но какое-то, может быть, единственное, а может быть, и серия следующих друг за другом движений приносят желаемый результат. Поведение, ведущее к достижению цели, запоминается, а безуспешное забывается.

Мы имеем дело с ситуациями, в которых в отличие от большинства экспериментов, связанных с решением задач на выбор, цель достигается не просто путем приближения, а только после выполнения более или менее сложного действия. Именно оно и является средством для достижения цели. В простейшем случае, не будучи в состоянии достигнуть цели непосредственно, животное (как и человек) прибегает к обходному пути.

Обходные пути тоже должны быть заучены. Это легко продемонстрировать на поведении щенков собак. Для этого к забору или стене дома приставляют под прямым углом решетку двухметровой длины и на глазах у собаки перебрасывают через нее приманку, скажем кость. Собака должна быть молодой, в возрасте около трех месяцев. Если подобным образом испытывать собак постарше, то, хотя результат будет примерно таким же, мы не сможем точно сказать, что им не помог накопленный прежде при неизвестных обстоятельствах опыт.


Хорошо видно поведение собаки, на глазах у которой в первый раз бросили приманку через решетку. Обычно она направляется прямо к цели, достигает решетки, там бегает взад-вперед, пока случайно не подбежит к концу решетки, и уже тогда мчится к приманке. При второй попытке ее бег туда-сюда вдоль решетки уже короче. Если собака легко запоминает, то уже при, третьей попытке она сразу же находит правильный обходный путь, что и повторяется в дальнейшем.

Простейшие задачи подобного рода показывают, что собаки чрезвычайно отличаются друг от друга. Некоторые из них уже при второй попытке сразу же бегут по обходному пути. Другим необходима более или менее длительная тренировка, прежде чем они освоят кратчайший путь к цели.   Встречаются  и  такие, которые уже при самом нервом   испытании   ведут   себя правильно и, кажется, вообще  не  нуждаются  в  тренировке или научении. В этом случае наверняка исключить случайность   мы   не   можем, равно как не можем сказать, что у данной собаки нет опыта встречи с заборами, который она могла бы применить. Кроме того, в подобных   испытаниях   далеко не безразлична длина решетки. Нередко после удлинения решетки животное, только что продемонстрировавшее свою "интеллектуальность", ведет себя как и все другие собаки. Решетка должна быть целесообразной длины. Это понимает каждый,   кто   имеет  опыт   в обращении  с  собаками. Для овчарок, ротвейлеров и других крупных  собак решетка должна быть больше, чем, например, для фокстерьеров.

Решетки  и ящики с крышками, а также ящики с защелками служат, препятствием, которое не позволяет животному непосредственно достичь цели. Во всех примерах можно видеть испробование животным возможных действий, причем успешные запоминались, а неудачные были забыты. Теперь мы знаем, что в этом и заключается научение животных, то есть мы с полным основанием можем подтвердить старую точку зрения, что оно происходит путем проб и ошибок. Между тем недавно появившаяся наука кибернетика позволяет нам не только по-новому взглянуть на некоторые биологические факты, но и лучше, глубже понять оцениваемое.

Предположим, что наша рабочая или жилая комната отапливается газовой печью. При температуре 21° С, мы чувствуем себя нормально. Регуляторы в системе отопления позволяют нам, когда  становится слишком жарко, уменьшать, а при снижении температуры увеличивать подачу газа. Если подачу газа приходится регулировать во время напряженного труда, то это мешает работе.

Между тем технически несложно соединить подачу газа с термометром. Термоизмерительный прибор соединяют с газопроводом таким образом, что при повышении температуры подача топлива уменьшается, а при понижении увеличивается. Так автоматизируют отопление помещений. Газ дает тепло, тепло действует на газ. Поэтому мы говорим об автоматизированной системе регулирования. В нашем очень простом примере эта система позволяет человеку не тратить "никаких усилий на переключение отопительного устройства. На крупном промышленном предприятии, где приходится регулировать многое - температуру парогенераторов, скорость работы станков, давление в котлах и т. д.,- может быть получена очень большая экономия рабочей силы.

Но вернемся к нашему примеру. Поскольку температура в помещении воспринимается каждым из нас индивидуально, создают такие регулирующие устройства, которые позволяют устанавливать желательную температуру. Кто любит сидеть в теплой комнате, установит регулятор на 23° С, кто предпочитает более низкую температуру, поставит на 19° С, а то и ниже. Автоматическое устройство будет поддерживать заданную температуру.

В ответ на этот вопрос разберем еще один простой пример. Поднимая гантель весом пять килограммов, новичок в тяжелой атлетике поначалу слишком слабо напрягает мышцы. Но затем он прикладывает большие усилия и поднимает гантель. При повторении упражнения он уже сразу правильно напрягает мышцы. Как это оказалось возможным?

В начале каждого движения из мозга по нервам поступает указание мышцам - в нашем примере оно касается степени их напряжения. Удалось или не удалось выполнение движения, мозг узнает через другие нервные каналы. Это сообщение является принципиально важным в кибернетике обратным сообщением (или обратной связью). Само собой разумеется, что оно передается не словами, оно закодировано (вроде телеграммы, передающейся при помощи азбуки Морзе), то есть состоит из определенной последовательности отдельных импульсов. В рассматриваемом нами примере первое обратное сообщение означает, что напряжение мышц недостаточно. Сразу же следует указание повысить напряжение. Теперь, когда оно стало достаточным, в мозг поступает соответствующее обратное сообщение. Там оно фиксируется, иначе говоря, необходимое для поднятия гантели напряжение запоминается. Это напряжение является расчетной величиной, на которую устанавливается система регулирования мозг - мышца - мозг. В следующий раз, поднимая гантель весом пять килограммов, человек уже без какого-либо раздумья применяет наиболее пригодное для этого усилие мышц. Две части - мозг и мышцы - образуют саморегулирующуюся систему. Безусловно, она зависит и от других процессов, происходящих в теле. Скорее всего она является подсистемой в очень большой и сложной общей системе.

Наверняка многим хорошо известен цирковой номер, позволяющий показать отрегулированное на расчетную величину отношение между мозгом и мышцами. Кому-нибудь предлагают поднять гантель, сделанную из картона и по своему цвету, форме и надписи "5 кг" разительно напоминающую металлическую гантель того же веса. На самом деле пустая картонная гантель весит всего несколько граммов. Человек видит ее и принимает за настоящую. Он наклоняется к муляжу, намереваясь поднять пятикилограммовую гантель, и его мышцы получают соответствующее сообщение: следует применить такое-то напряжение. Но оно, естественно, намного превышает действительно необходимое усилие - рука вместе с муляжом подлетает вверх, что поражает и действующее лицо и публику и вызывает смех.

Связанным с регулированием процессам, механизмам, аппаратам, мышцам или нервам дают в кибернетике как можно более общие обозначения и включают в схему. То, что принимается как действующее, например измерительный прибор, восприятие, поведение или процесс в мозге, заключают в рамку и называют блоком. Система, составленная таким образом, называется блок-схемой.

Восприятие животного может относиться к чему угодно: мешающей решетке, ручке двери, крышке ящика. Воспринятое через зрительный канал нервной системы сообщается мозгу. Из него поступает обратное сообщение в орган восприятия, обычно глаз. Передача сигналов от воспринимающего органа к мозгу и обратно показана на рисунке внешней кривой. Это делает содержание восприятия интересным: либо привлекательным, либо сулящим опасность. Нередко только после обратного сообщения на окружающем животное фоне что-то начинает проясняться; по-видимому, это можно отнести к защелке, которой занимался енот.

Ну а теперь вернемся к процессу научения животных и попробуем объяснить его с помощью теории регулирования. Итак, перед нами два различных контура регулирования: во-первых, система орган чувств - мозг - орган чувств и, во-вторых, система моторика - мозг - моторика. Обе системы находятся в диалектической взаимосвязи. Кибернетический подход подтверждает вывод, сделанный еще Павловым при изучении условных рефлексов. Сообразно с этим имеются два и только два основных результата высшей нервной деятельности: один - возбуждающее действие, которое в нашей блок-схеме для упрощения и облегчения понимания названо "поощряющим или благоприятным; другой - торможение, отчетливо проявляющееся при уменьшении в ходе эксперимента числа напрасных действий. В этой связи еще раз хочется сказать: ни при каких обстоятельствах нельзя считать, что труды Павлова имеют только историческое значение и не представляют сегодня научного интереса. Скорее верно то, что современные научные исследования ведутся на прочном фундаменте старых достижений и обогащают их новыми.

Страницы 1 | 2 | 3 |