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: 206; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!