Тема в когнитивной психологии 97 страница



В нескольких словах заслуживает упо­минания факт, который и в свете новых приобретений регуляционной физиологии продолжает оставаться неясным. Структу­ра почти всех изучавшихся условных со­четаний такова, что к органической, безус­ловной эффекторной полудуге прививается новый условный афферентный пусковой сигнал. Разнообразие как безусловных эффекторных процессов, так и афферент­ных “позывных”, которые могут быть при­вязаны к первым, совершенно безгранич-


1 Если какая-либо индифферентная рецепция раз за разом, без пропусков сопутствует во времени тому или иному безусловному процессу, например, интерорецепции слюноотделения и т.п., то так назы­ваемая вероятность a posteriori того, что это совмещение не случайно, сама по себе растет очень быстро и уже после десятка повторений весьма мало отличается от единицы. Но для образования замыкания необходимо еще, чтобы сам индифферентный раздражитель и факт постоянства совмещения обеих стимуляций привлекли к себе внимание, т.е. процессы активной рецепции особи.

497


но; но неизвестно почти ни одного случая, который обнаружил бы обратную струк­туру условной связи: прицепление нового условного эффекторного окончания к бе­зусловной афферентной полудуге. До не-которой степени случаи такого обратного типа наблюдались в давнишних опытах М.Е. Ерофеевой (1912), но сам И.П. Пав­лов1, цитировавший их в своих “Лекциях о работе больших полушарий”, сопровож­дает их описание рядом ограничений и оговорок. Как бы ни был объяснен в даль-нейшем такой “структурный парадокс”, ясно, что инертная неизменяемость имен­но эффективной полудуги реально осуще-ствимых условно-двигательных рефлексов чрезвычайно затрудняет использование их структурного механизма для обучения незнакомым движениям, образования и усовершенствования двигательных навы­ков и сноровок и т.п.

Рассмотрение вопроса о сигнальных кодах и их сочетательной роли в аспекте регуляционной физиологии способно, как нам кажется, по-новому осветить вопрос о так называемой второй сигнальной систе­ме. Из всего проанализированного выше ясно, что при ничем не ограниченном раз­нообразии возможных условносигнальных кодов в их число могут входить и речевые фонемы, вовсе не образуя в этой своей роли какого-либо особого класса и нуждаясь, как и все раздражения, пригодные для роли сигналов, только в воспринимаемости и распознаваемости. Никто не приписывал собаке, медведю, морскому льву, кошке об-ладание второй сигнальной системой или архитектоническими полями, гомологич­ными полю Вернике человека. Между тем любое из этих животных (даже не сплошь “высших” млекопитающих) дрессируется на словесные сигналы с такой же легкос­тью, с какой образуются у них условные замыкания и дифференцировки на другие


виды раздражений. Эти фонематические сигнальные коды, ничем существенным не выделяющиеся из других кодов, могли ге­нетически у первобытного человека явить-ся зародышами фонем — приказов, своего рода рудиментарными повелительными на-клонениями, из которых впоследствии эво-люционировали речевые формы глагола2.

С другой стороны, назывательные эле-менты речи, из которых у человека сфор­мулировалась категория имен, никогда не несли и не могли, разумеется, нести какой-либо сигнальной функции в определенном выше смысле. Поэтому трактовка “второй сигнальной системы” как системы словес­ного отображения предметов (вообще пер­вичных рецепций внешних объектов, об­разующих по этой концепции в совокуп­ности “первую сигнальную систему”), что полностью проявляется и в составе слов­ника, применяемого в экспериментах по так называемой речедвигательной методике, представляется результатом глубоко оши­бочного смешения двух резко различных физиологических функций и речевых ка-тегорий. Слова как сигналы не образуют никакой особой системы и в роли пуско-вых фонем полностью доступны многим животным, еще чрезвычайно далеким от функции речи. Слова и речь как отраже­ние внешнего мира в его статике (имена) и динамике действий и взаимодействий с субъектом (глаголы, суждения) действи­тельно образуют систему, доступную и свойственную только человеку. Но обозна-чать речь, достигшую этой ступени значе-ния и развития, как сигнальную систему, — значит подменять ее одним из самых несущественных и рудиментарных ее про-явлений3.

Идея второй сигнальной системы, не-сомненно, явилась одним из следствий упоминавшегося выше методологического ущерба, понесенного физиологией из-за


1 См. Павлов И.П. Полное собрание сочинений. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1947. Т. IV. С. 43—45.

2 Должен оговорить здесь, во-первых, что в сказанном не заключается никакой попытки предре­
шить хронологический порядок, в каком у первобытного человека могли возникнуть и формиро­
ваться глагольные и номинативные категории речи, и, во-вторых, что я оставлю совершенно в
стороне известные языковедам явления вторичного приобретения номинативными элементами
примитивных языков побудительно-сигнальных значений.

*** К сказанному стоит добавить, что построение автомата-робота, способного к пониманию речи, для сегодняшней техники — задача совершенно безнадежная. Робот же, способный дифферен­цированно реагировать на несколько разных подаваемых ему голосов словесных приказов-фонем, может быть уже теперь создан без каких-либо принципиальных затруднений.

498


признания ею одной только сигнально-пусковой роли рецепторики и недооценки ее важнейших биологических и соци­альных функций: познавания через дей­ствие и регуляции активного воздействия на окружающий мир. Знак равенства, ста­вившийся между понятиями рецепции и сигнала, вынуждал относить к категории сигналов и перципируемое слово. Между тем нельзя было пройти мимо огромного качественного своеобразия речи как спе­цифически присущего виду Homo sapiens символического отображения воспринима­емого мира и себя самого в нем. Упоми­навшаяся уже выше терпимость к атомиз­му легко позволила зато пройти мимо структурности речи (делающей ее не скоплением слов, а орудием мышления) и трактовать ее как сумму слов — сигналов преимущественно конкретно-предметного содержания.

Отечественная физиология сумела из­бегнуть другой, гораздо более важной гно­сеологической ошибки, в которую легко впадали многие мыслители западного мира и которая также целиком проистекает из одностороннего понимания рецепторной функции: от несомненного факта прими-римости безукоризненного функциониро­вания рефлекторных приборов с полной ус­ловностью вызывающих их сенсорных кодов очень легко соскользнуть на путь признания символичности всяких вообще рецепций, условности картины мира в моз­гу и психике, непознаваемости объектив­ной реальности и прочих идеалистических концепций, давно ниспровергнутых подлин­ной наукой.

* * *

Перейдем к уточненному анализу меха­низмов двигательной координации у выс­ших организмов, имея в виду две задачи: 1) извлечь из этого анализа максимум дос­тупных на сегодняшний день указаний на общие закономерности механизмов управ­ления и 2) попытаться выявить, в чем со­стоит то своеобразие моторики высших животных, в особенности человека, которое резко качественно отграничивает ее дей­ствия и ресурсы от всего того, чего мы мо­жем ожидать от автоматной техники се­годняшнего и, вероятно, даже завтрашнего дня. Мне неизбежно придется касаться многих пунктов, в свое время уже подроб-


но проанализированных (Бернштейн, 1946, 1947). Во избежание неуместных повторе­ний я в настоящем очерке буду излагать их как можно более кратко, лишь для соблю­дения непрерывности логической линии из­ложения. Здесь будет более правильным постараться дополнить и углубить затраги­вавшиеся там вопросы, преимущественно касающиеся основных, принципиальных механизмов координационного управления, попутно исправляя ошибки, выяснившие­ся к настоящему времени.

Первое резкое биомеханическое отли­чие двигательного аппарата человека и высших животных от любого из искусст­венных самодействующих устройств, нео­днократно подчеркивавшееся, состоит в огромном, выражающемся трехзначными числами количестве доступных ему степе­ней свободы как кинематических, завися­щих от многозвенности его свободно сочле­ненных кинематических цепей, так и эластических, обусловленных упругостью движущих тяг — мышц и отсутствием в силу этого однозначных отношений между мерой активности мышц, ее напряжением, длиной и скоростью ее изменения. Для уяснения того, как осложняет управление движением каждая лишняя степень свобо­ды, ограничусь здесь двумя примерами.

Судно на поверхности моря имеет три степени свободы (если пренебречь движе­ниями качки), но практически достаточ­ным является управление одкой-един-ственной степенью — направлением, или курсом, так как на морских просторах, если судно, отклоненное чем-нибудь от курса, восстановит прежнее направление, то ему нет необходимости возвращаться на старую трассу и вполне достаточно продолжать путь параллельно ей, в паре кабельтовых в ту или другую сторону. Эта задача успешно решается компасным автопилотом. Но представим себе авто­мобиль, который должен ехать по шоссе ограниченной ширины, автоматически вы­полняя все встречаемые кривизны и по­вороты. Здесь управлению практически подлежат всего две степени свободы его подвижности.

Анализ показывает, что независимо от способа получения машинной информации о ходе шоссе (относительно, например, его средней линии), будут ли они восприни­маться фото-, электро-, механорецептора-

499


ми и т.д., блок-схема такого автомата ру-левого управления, способного вести авто-мобиль по изгибам шоссе, удерживая его близ средней линии, должна содержать: 1) рецептор расстояния от линии с его зна-ком, 2) рецептор угла между осью машины и средней линией с его знаком, 3) рецептор фактической кривизны пути, 4) суммиру-ющий смеситель и 5) систему регуляторов для гашения паразитных “болтаний” ма-шины в ту и другую сторону от курса. Столько осложнений вносится в проблему автоматизации всего одною лишней сте­пенью свободы. Насколько мне известно, автомат подобного рода еще никогда не был создан.

Полезно отметить, что огромная труд­ность его осуществления отнюдь не в сиг­нализации или устройстве рецепторов на-званных типов: то и другое имеется и сейчас на вооружении автоматики. Вся трудность состоит в организации цент­ральной перешифровки информации, по­лучаемых на входе от фотоэлементов или магнитных реле, в качество, силу и после-довательность импульсов, управляющих сервомоторами рулевого аппарата.

Второй пример для сопоставления при­веду из области нормальной координации движений человека при нормальной рабо­те всех его афферентных органов и лишь в условиях необычной двигательной задачи. Прицепите спереди к пряжке своего пояса верхний конец лыжной палки, на конце, несущем колесико, прикрепите груз в 1— 2 кг, а к колесику справа и слева привяжи­те по резиновой трубке достаточной длины для того, чтобы можно было взять концы каждой в правую и левую руку. Направив палку острием вперед, станьте перед верти­кальной доской, на которой крупно начер­чен круг, квадрат или иная простая фигу-ра, и постарайтесь, манипулируя только потягиванием за резиновые трубки, обвес­ти острием палки начерченную фигуру. Палка изображает здесь одно звено конеч­ности с двумя кинематическими степеня­ми свободы, трубки — аналоги всех мышц-антагонистов, привносящих в систему еще две упругие степени свободы. Этот опыт (очень демонстративный при его показе в аудитории) убедит каждого, испробовавше­го его в роли исследуемого, какая нелегкая и малопослушная для координирования вещь — всего четыре степени свободы, ког-


да к услугам человека, даже находящего­ся во всеоружии всех своих рецепторов, не имеется моторного опыта, приобретаемого по отношению к костно-мышечному двига-тельному аппарату с самых первых недель жизни.

Определение координации, данное мной в упоминавшихся работах, кажется мне и сейчас наиболее строгим и точным. Координация движений есть преодоление избыточных степеней свободы движуще­гося органа, иными словами превраще­ние его в управляемую систему. Короче, координация есть организация управляе­мости двигательного аппарата. В основ­ном определении с намерением говорит­ся не о закреплении, протормаживании и т.п. избыточных степеней свободы, а об их преодолении. Как показали экстенсив-ные работы с детьми <...>, фиксация, ус­траняющая упомянутый избыток, приме­няется как наиболее примитивный и невыгодный путь лишь в самом начале осваивания двигательного умения, сменя­ясь затем более гибкими, целесообразны­ми и экономичными путями преодоления этого избытка через организацию всего процесса. Какую преобладающую роль может играть именно организация регу-ляционных взаимодействий даже в нехит­ром случае управления только двумя степенями свободы, мог показать уже наш первый пример с автопилотажем вдоль шоссе.

В своих работах о построении движе­ний и частично в предыдущих очерках этой книги я подробно останавливался на при­чинах, создающих биодинамическую необ­ходимость организованных по кольцевому принципу механизмов двигательной коор­динации, и на некоторых обнаруженных наблюдением чертах тех физиологических процессов контрольного взаимодействия, которые обеспечивают координационное руководство движением при посредстве сенсорных синтезов разных уровней пост­роения. Там было показано, какое огром­ное место в ряду непредусмотримых и прак­тически неподвластных сил, требующих не-прерывного восприятия и преодоления, занимают наряду с внешними силами реак­тивные силы, неизбежно возникающие при движениях в многозвенных кинематичес­ких цепях органов движения и усложняю­щиеся в огромной прогрессии с каждым


500


лишним звеном сочленовной цепи и с каж­дой новой степенью свободы подвижности. Не затрагивая здесь более этой чисто био­динамической стороны проблем, обратим­ся к вопросу, оставшемуся в тени в назван­ных выше работах, но все более назреваю­щему в ходе современного развития физиологической мысли. Если двигатель­ная координация есть система механизмов, обеспечивающая управляемость двига­тельного аппарата и позволяющая утили­зировать с уверенностью всю его богатую и сложнейшую подвижность, то что можно сказать к настоящему времени о путях и механизмах самого управления двигатель­ными актами? В каких отношениях могут уловимые для нас в настоящее время зако­номерности этого управления оказаться полезными для интересов прикладной ки­бернетики (бионики) и какие из сторон или свойств этих закономерностей отсеются как наиболее специфические для нервных систем высших животных и человека и поэтому наиболее способные осветить ту пропасть, которая пока еще (и, видимо, на­долго) качественно разделяет достижения автоматики от реализующейся в двигатель­ных актах жизнедеятельности высокораз­витых организмов?

Предварительно нужно вкратце оста­новиться на некоторых вопросах терми­нологии и попытаться систематизировать известные на сегодняшний день принци­пиальные схемы саморегулирующихся устройств (в дальнейшем для краткости мы будем обозначать этот термин первы­ми буквами — СУ) с интересующих нас проблемных позиций.

Все системы, саморегулирующиеся по какому-либо параметру, постоянному или переменному, обязаны, как минимум, содер­жать в своем составе следующие элементы:

1) эффектор (мотор), работа которого подлежит регулированию по данному па­раметру;

2) задающий элемент, вносящий тем или другим путем в систему требуемое значение регулируемого параметра;

3) рецептор, воспринимающий факти­
ческие
текущие значения параметра и сиг­
нализирующий о них каким-либо спосо­
бом в прибор сличения;

4) прибор сличения, воспринимающий
расхождение фактического и требуемого
значений с его величиной и знаком;


5) устройство, перешифровывающее
данные прибора сличения в коррекцион-
ные импульсы, подаваемые по обратной
связи на регулятор;

6) регулятор, управляющий по данно­
му параметру функционированием эффек­
тора.

Вся система образует, таким образом, замкнутый контур взаимодействий, общая схема которого дана на рис. 1. Между пе­речисленными элементами нередко бывают

включены не имеющие принципиального значения вспомогательные устройства: усилители, реле, сервомоторы и т.п.

Для значений регулируемого парамет­ра очень удобными представляются крат­кие термины, применяемые немецкими ав­торами; ими целесообразно пользоваться и у нас. Требуемое значение будет в после­дующем тексте обозначаться Sw (от не­мецкого Sollwert), фактическое значение — Iw (Istwert), расхождение между тем и другим,воспринимаемое элементом 4, точ­нее говоря, избыток или недостаток Iw над Sw (Iw - Sw) — символом Aw.

В примере, приводимом Wiener по идее его партнера Rosenbluth, координационное управление жестом взятия видимого пред­мета со стола рассматривается как непре­рывная оценка уменьшения того куска пути, какой еще остается пройти кисти руки до намеченного предмета. При всей правомерности обозначения места предме-

501


та как Sw, текущего положения кисти — как Iw, а планомерно убывающего рассто­яния между ними — как переменной Aw = (Iw-Sw) я должен пояснить здесь же, что и выше, и в дальнейшем рассматриваю координационный процесс в микроинтер­валах пути и времени, опираясь на данные, собранные за годы работы моей и моих то­варищей. Поэтому в рамках настоящего очерка я рассматриваю как переменный Sw весь непрерывный запланированный путь, или процесс движения органа, а как Iw — фактически текущие координаты после­днего. В связи с этим Aw в настоящем кон­тексте — это пороговомалые отклонения, корригируемые более или менее исправно по ходу движения. Примером их могут слу­жить отклонения линии, проводимой от руки карандашом или острием планимет­ра, от начерченной линии, которую требу­ется обвести. В нашем смысле, следователь­но, Aw есть не планомерно убывающая макродистанция, а колеблющаяся, то возни­кающая, то погашаемая с тем или иным ус­пехом малая величина переменного знака и направления.

Центральным командным постом всей кольцевой системы СУ является, конечно, ее задающий элемент 2. По характеру за­даваемого им Sw все мыслимые виды СУ разделяются на два больших класса: СУ с фиксированным, постоянным значением Sw (так называемые стабилизирующие системы) и СУ с меняющимися по тому или другому принципу значениями Sw (следящие системы). Закон хода измене­ний задаваемого Sw принято именовать программой функционирования СУ. Сме­на последовательных этапов реализации программ может быть скачкообразной или непрерывной и являться в разных случа­ях функцией времени, пути рабочей точки мотора — эффектора, промежуточного ре­зультативного этапа и т.д. В наиболее сложных и гибких системах могут пере­ключаться, сменяя одна другую, и сами программы.

Наиболее примитивные по своим фун­кциям стабилизирующие системы пред­ставляют в нашем аспекте наименьший интерес, хотя напоминающие их по типу рефлекторно-кольцевые регуляции можно встретить и среди физиологических объек­тов. Технические примеры подобных сис­тем многочисленны, начиная с центробеж-


ного регулятора скорости паровых машин, изобретенного еще Watt. Биологическим примером может служить прессо-рецеп-торная система стабилизации артериаль­ного давления, подробно экспериментально изучавшаяся с этой точки зрения Wagner (1954). Двигательный аппарат организма во всех своих отправлениях и по самому существу биодинамики двигательных про­цессов организован по принципу СУ следя­щего типа с непрерывной программной сменой последовательных регуляционных Sw в каждом конкретном случае того или иного движения.


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 74;