Человек или компьютер

В книге делается попытка сравнить возможности человеческого мозга с возможностями современных вычислительных средств. Вот что я могу сказать по этому поводу.

Попробуем сравнить человека и компьютер и выяснить, в чем же компьютер превосходит человека, а в чем уступает ему.

Начнем с мозга. Мозг человека - это мощнейший процессор, до которого разработчикам процессоров еще очень и очень далеко - это безоговорочно следует признать. Можно сказать, что человек не умеет так быстро считать, но, во-первых, нужно ли ему это (хотя встречаются люди-калькуляторы), а во-вторых, озг в отличие от процессора должен поддерживать жизнедеятельность организма, а это (как мне думается) процесс гораздо более сложный, чем регенерация микросхем памяти (на это процессор отвлекается 18 раз в секунду и каждый раз регенерирует небольшую область памяти) и выполнение операционной системы: распределение ресурсов и управление запущенными процессами. Если отключить каким-либо образом все эти функции, то неизвестно, кто будет считать быстрее. Собственно, можно сказать, что часть этих функций отключается во сне, и тогда мозг начинает обрабатывать информацию, накопленную со времени предыдущего сна и обрабатывать "подсознательные задачи", т.е. проблемы, над которыми человек усиленно работает. Результат этой работы проявляется в том, что называют предвидениями. Иногда решение проблемы может прийти во сне. Одни из самых известных примеров, подтверждающий это - таблица Менделеева и формула бензола, которые приснились ученым.

Имеется у человека и сопроцессор - спинной мозг, управляющий работой почти всех органов.

Мозг, как и компьютерный процессор, работает на основе электрических сигналов. Так что можно сказать, что технически мозг и компьютер работают по одной логике.

Мозг - это не только процессор. Это еще и память (как ОЗУ, так и ПЗУ) и накопитель (аналог в ЭВМ - винчестер). В мозгу 10 миллиардов нейронов и 90 миллиардов других клеток. Каждый нейрон может находиться в двух состояниях - возбужден / не возбужден (аналог - 1 / 0). Получаем бит, а сам нейрон в таком случае можно представить в виде триггера - устройства, которое может находиться в одном из двух состояний (0 или 1), показывать его и забывать. В устройствах памяти каждый триггер связан с двумя соседними триггерами. Но нейрон соединен не с двумя, а с 10000 других нейронов. К тому же, нейрон - это не просто триггер. Нейрон - ретрансляционная станция. Он не только передает полученный сигнал, но еще и обрабатывает. Может передать как есть. Может на один пришедший сигнал выдать серию импульсов, и наоборот - вместо полученной серии отправить дальше одиночный сигнал. Может преобразовать сигнал, то есть отправить на выход не совсем то, что пришло на вход. Поэтому нейрон правильнее сравнивать не с триггером, а с промышленным микропроцессором, которые используются для обработки сигналов от различных датчиков.

Быстродействие нейронов (т.е. скорость переключения из одного состояния в другое) - около 1/100 секунды.

Информация передается от нейрона к нейрону по аксонам. Скорость передачи информации - порядка 30 м/сек. Но аксон также не есть просто кабель для передачи данных. Сигнал может измениться и по мере своего движения по аксону. Поэтому аксон - сложная часть мозгового оборудования.

Для сравнения. Сигналы между электронными компонентами передаются со скоростью около 300 тысяч км/сек. Скорость доступа к оперативной памяти компьютера - менее 10 наносекунд.

В черепномозговых нервах в мозг входит 2.600.000 нервных волокон, а выходит 140.000. Около половины выходящих волокон несут приказы к мышцам глазного яблока, управляя тонкими, быстрыми и сложными движениями глаз. Остальные нервы управляют мимикой, жеванием, глотанием и деятельностью внутренних органов. Из входящих нервных волокон два миллиона - зрительные

Теперь о программировании. Можно сказать, что все функции мозга как по управлению организмом, так и все остальные (к ним, например, можно отнести чувства - это функция мозга, о чем я уже писал) запрограммированы, и все эти программы хранятся в мозгу. Как они запрограммированы - другой разговор. Естественно, это самообучающиеся алгоритмы, причем для всех важнейших программ имеются резервные копии на случай, если откажет основная программа. Это подтверждается результатами исследований, которые говорят, что при повреждении одного полушария мозга его функции частично берет на себя другое. На "написание" этих программ у природы ушли миллионы лет, поэтом они весьма сложны и довольно совершенны. Но, к сожалению, не обходится и без сбоев. Что ж, еще раз подтверждается принцип, что каждая найденная ошибка является предпоследней. В стремлении к совершенству (а мозг человека, я думаю, постоянно совершенствуется) добавляются все новые и новые функции и изменяются старые, выискиваются и исправляются старые ошибки, но допускаются и новые. Это - эволюция, это - естественный отбор, и это вполне нормально.

Теперь о глазах. Глаза человека уступают видеосистемам по количеству воспринимаемых цветов: глаз - 2 миллиона оттенков, видеосистема - 16 миллионов цветов, правда, кому столько нужно. Разрешение глаза я точно не знаю, однако известно, что в глазу находится 7 миллионов колбочек - клеток, отвечающих за цветное зрение и 130 миллионов (!!!) палочек - клеток, отвечающих за черно-белое зрение. Когда я прочитал об этом, то был просто поражен мощности и совершенству такого небольшого по размерам биологического оптического инструмента. А ведь человеческий глаз не самый совершенный среди животных. Если предположить, что клетки расположены в глазу в виде квадрата (что на самом деле не так - они расположены на сфере), то можно предположить, что разрешение глаза для колбочек равно 2646х2646 точек, а для палочек - 11402х11402 точки. Видеосистемы и цифровые фотокамеры сейчас дают разрешение, сравнимое с разрешением для колбочек, размер точки составляет от 0.28 до 0.20 мм. По плотности расположения клеток техника пока что не может сравниться с живыми организмами - все эти 137 миллионов клеток расположены на поверхности не более 10 квадратных сантиметров, а в микросхемах при размере транзистора 0.13мм на кристалле 4х4 см. размещается "всего-навсего" 40 миллионов транзисторов, причем расположение идет в несколько слоев. Но все это не главное. Главное в том, что глаз человека в сочетании с мозгом - это мощнейшая система распознавания образов, а проблема распознавания образов на ЭВМ - одна из наиболее актуальных и сложных в программировании. Компьютерные системы способны распознавать объекты, но на это тратится довольно много времени и ресурсов. Каждый объект описывается набором примитивов (точка, линия, окружность, многоугольник, текст и другие). Каждую секунду через человеческий глаз в мозг поступает порядка 100Мб зрительной информации. Глаз передает информацию в мозг практически мгновенно, а мозг за доли секунды распознает любой из известных образов, состоящий из простейших. Библиотека образов находится, естественно, в мозгу и занимает, надо полагать, немало места (качественные картинки даже в растровом представлении занимают довольно много памяти). Ну и конечно, по скорости распознавания глаз человека не сравнится ни с одной компьютерной системой. Причем происходит все это на подсознательном уровне, что и обеспечивает огромную скорость работы. Человек обычно даже не задумывается над этим процессом.

Глаз способен различить хорошо освещенный предмет поперечником в одну десятую миллиметра на расстоянии 25 сантиметров. Но если предмет сам светится, он может быть и значительно меньше. Дырочка диаметром в 3-4 тысячные доли миллиметра, проколотая в листе жести, за которым зажжена лампочка, хорошо различается нормальным глазом.

То же можно сказать про комбинацию уши и мозг - мощнейшая система распознавания звуков. Проблема распознавания звуков решается более успешно, чем образов, есть программы управления ЭВМ с микрофона, электронные переводчики. Но все они понимают лишь определенные команды, а перевод, сделанный с помощью компьютерных переводчиков, зачастую очень далек от нормального, удобочитаемого и понятного текста. Человек понимает предложение, как бы оно не было произнесено, в какой бы последовательности не стояли слова. К тому же необходимо учесть интонацию голоса, что компьютеру пока не под силу.

Ну и, наконец, руки, ноги и все органы. Их можно отнести к периферийным устройствам. Мозг (аналог - центральный процессор) получает от них сигналы по нервам (аналог - шина) и передает ответы (аналогично - процессор - шина - порт - устройство).

Часто задают вопрос: может ли машина любить? Или, если не любить, то хотя бы чувствовать? Попытаемся разобраться с этим.

Сперва надо понять, что есть чувство с точки зрения машины. Определение чувств, данное для живых существ, к машине не подходит, т.к. машина не есть живой организм. Значит, нужно что-то другое. Можно определить чувства машины как способность воспринимать внешние воздействия и реагировать на них. Если отталкиваться от данного определения, то точно можно сказать - да, машина способна чувствовать.

Идем далее. Способна ли машина проявлять чувства по отношению к другим объектам, как неживым, так и живым? Опять же все зависит от определения. Если принять данное выше определение и понимать проявление чувств машины как реакцию на входные воздействия, то да.

Из данного определения также видно, что возможно взаимное проявление чувств нескольких машин, соединенных друг с другом, когда одна из машин передает данные, а другая принимает их и реагирует на подобные запросы (воздействия). Однако, можно сравнить такую схему взаимодействия машин с армейской структурой, когда один (командир) отдает приказы, а остальные (подчиненные) их выполняют. Если же машины равноправны, можно говорить о содружестве или сотрудничестве.

Как мы видим из вышеизложенного, вопрос о чувствах машины весьма неоднозначный.

Если задаться вопросом может ли машина любить, то, во-первых, мы не знаем точно, что такое любовь, а раз так, то не можем научить этому машину, а, во-вторых, сперва необходимо понять, нужно ли это машине. Зачем нужна любовь в человеческом обществе? В основном - для продолжения рода и взаимной поддержки. Машина не способна продлить свой род воспроизведением самой себя. Да, робот может собрать себе подобного робота. Но второй робот не будет ребенком первого. Следовательно, любовь машине не нужна. А раз так, зачем ее этому учить? А раз ее этому никто не научит, то и любить машина не может.

Однако, в некоторых фантастических рассказах и фильмах роботы обладают такими способностями. Но любая машина (а робот это тоже машина) работает по заложенной в ней программе. Сложной, самообучающейся, адаптирующейся к окружающим условиям, но программе. Следовательно, наделяя чувствами машину, автор произведения считает, что чувства могут быть запрограммированы.

Сейчас развиваются компьютеры, в которых используются идеи работы нервной системы человека - нейрокомпьютеры. Мы еще мало знаем о работе мозга, но когда узнаем, то, надо полагать, появятся процессоры, мало чем отличающиеся по возможностям (а может быть и по скорости) от мозга. И возможно тогда можно будет запрограммировать все функции мозга, и даже чувства. Кстати, запрограммировать нельзя потому, что мы пока еще четко не знаем, как работает мозг, а определения типа "чувство есть высшая форма деятельности головного мозга" или подобное другое для программирования не подходят, т.к. не содержат алгоритма. То, что любое чувство можно описать алгоритмом я не могу доказать, но и не опровергаю. Естественно, этот алгоритм будет не только достаточно сложным (хотя может быть и нет, ведь говорят, что все гениальное просто), но и адаптивным (т.е. настраиваемым под конкретную ситуацию) и самообучающимся. Кстати, подобные алгоритмы уже существуют, причем давно. Еще в 80-х годах 20 века были разработаны программы, умеющие строить новые научные (в основном математические) теории, искать и доказывать новые теоремы. Сейчас разрабатываются интеллектуальные роботы, способные воспринимать разнообразные голосовые команды человека, а в военных областях - способные проводить опознание "свой-чужой". С одной стороны, это очень здорово, а с другой - эра терминаторов грядет.