Остановка машина Тьюринга

Предложенные в третьей главе информационные модели взаимодействия мозга, тела и внешней среды при описании различных стадий эволюционного развития живой материи дают весьма укрупненную схему. В них отражено наше стремление ответить на вопрос, куда и откуда информация передается. Не менее (скорее всего - более) важная проблема как эта информация обрабатывается. Такая постановка вопроса, казалось бы, обрекает нас на неминуемую неудачу в попытке получить ответ, потому что целостного представления о переработке информации мозгом пока не существует, многие алгоритмы работы мозга неизвестны, особенно когда речь идет о сознательной деятельности человека.

Поэтому мы будем говорить не о конкретных алгоритмах переработки информации мозгом, а только о принципах ее переработки. Что в данном случае понимается под словом принцип? Специалистам, работающим в области вычислительной техники и программирования (и не только им), известны принципы обработки информации в современных компьютерах: разделение информации на программы и данные, командный принцип выполнения операций, объединение команд в программы, возможность интерпретации программ как данных (в ряде случаев наоборот) и т.д. Это все принципы.

Можно не знать, как реализуется конкретный алгоритм, но, зная принципы его выполнения, можно делать определенные выводы о работе компьютера, в том числе об его структурной организации. Подобный методологический подход (от принципа обработки информации к некоторым принципам работы мозга) мы постараемся применить к поиску ответа на поставленный выше вопрос.

Сразу же оговоримся, что знание упомянутых принципов работы компьютера нам почти не поможет, так как, во-первых, они далеки от принципов работы мозга, а во-вторых, они изначально сложны. В то же время принято считать, что природа, строя сложное, всегда шла от простого. В силу этого, а также с учетом упомянутого ранее тезиса об алгоритмическом характере работы мозга нам представляется, что в основу концептуального рассмотрения проблемы следует положить то, что обозначается термином алгоритм.

В настоящее время в математике существует несколько эквивалентных определений этого понятия: одно из них машина Тьюринга [38]. В связи с этим нелишне напомнить, что в теории алгоритмов постулирован следующий тезис: если проблема, связанная с переработкой информации, имеет решение, то всегда может быть построена машина Тьюринга, описывающая алгоритм ее решения.

Специалисты понимают, что вместо взятой для названной цели машины Тьюринга можно попытаться использовать, например, аппарат нормальных алгоритмов Маркова или методы теории рекурсивных функций (о рекурсии ранее мы уже упоминали). Однако из-за большей наглядности тьюринговой модели мы остановили свой выбор на ней.

Следует упомянуть и еще одно, может быть, даже более существенное обстоятельство, определившее наш выбор. А. Тьюринг, разрабатывая принципы работы машины, получившей впоследствии его имя, руководствовался далеко не в последнюю очередь той методикой, которую при решении задач применяют математики. Математик прежде всего человек, поэтому, решая задачи, он использует не только специальные приемы и методы своей науки, но, прежде всего способности и возможности своего разума. Таким образом, в идее машины Тьюринга уже изначально заложены определенные качества, присущие думающему мозгу.

И, наконец, как бы еще больше подтверждая наш выбор, сошлемся на высказывание Дж. Вейценбаума: В конце концов, поскольку все могут научиться имитировать универсальную машину Тьюринга (об универсальной машине Тьюринга речь впереди. Б.П.), мы по определению сами есть универсальные машины Тьюринга. Правда, Дж. Вейценбаум тут же добавляет: Это означает, что мы, по крайней мере, универсальные машины Тьюринга [38, с.109], указывая этим по крайней мере на то, что мы сложнее любой машины, в нас есть и еще кое-что, чего нет в ней. Далее мы увидим, что же может под этим кое-что скрываться.

Машина Тьюринга, несмотря на то, что имеется соблазн увидеть в ней структурное образование, прежде всего и только лишь математическая модель процессов преобразования информации. Попытка увидеть за ней структуру мозга заранее обречена на неудачу.

Сошлемся на следующий пример. Дифференциальное уравнение вида

является математической моделью колебательных процессов; в зависимости от физического смысла и значений коэффициентов a, b, c, f и переменной x это уравнение описывает механические колебания фортепьянной струны и невидимые электрические процессы в колебательном контуре радио- или телеприемника и т.п. Физические и структурные различия фортепьяно и телевизора очевидны, но суть процессов подобна, что и подтверждает приведенное выше уравнение. Однако никому не придет в голову на основе подобия уравнений говорить, что фортепьяно и телевизор подобны. Правда, если два уравнения относятся к двум одинаковым физическим системам (например, колебательным контурам телевизора и радиоприемника), то, анализируя эти уравнения, уже можно кое-что сказать о структуре и электрических свойствах тех колебательных контуров, процессы в которых описываются этими уравнениями.

Аналогично с помощью машины Тьюринга можно описать, например, процесс подсчета месячной зарплаты, рассчитываемой на калькуляторе (практически делать это неразумно) и этот же процесс, когда он выполняется мозгом (мы говорим о принципиальной возможности такого описания). В каждом случае свои принципы кодирования информации, свои алгоритмы и т. д., и поэтому делать вывод, что калькулятор и мозг подобны, значит идти против здравого смысла. Это самое деликатное определение такого намерения.

Ну, а если сопоставить тьюрингову модель с функционирующим мозгом? В лучшем случае можно сказать, что такая модель адекватно описывает процесс переработки информации в мозге, причем только при допущении, что указанный процесс алгоритмичен. Но мы не можем описать модель детально, так как нам не известны конкретные алгоритмы работы мозга. Единственное, что мы можем постулировать с большей или меньшей уверенностью, - это то, что тьюрингова модель есть математическая модель информационных процессов, протекающих в мозге. Не мало ли. К сожалению, действительно, мало, но, как мы увидим в дальнейшем, даже из этого, казалось бы, ограниченного подхода можно будет сделать весьма далеко идущие выводы.

Далее будет показано, что существуют два типа тьюринговых моделей специализированная и универсальная. На основе различия этих моделей (причем различия принципиально существенного) можно сделать вполне закономерные выводы о различии процессов, протекающих в моделируемых объектах. И наоборот, если какие-то модельные процессы одинаковы, то есть основание думать, что и моделируемые явления протекают одинаково.

Более осторожно, конечно, следует подходить к вопросу о соотнесении модельных процессов и структур моделируемых объектов. Тьюрингова модель слишком абстрактное понятие, чтобы ее можно было во всех случаях напрямую связывать с реальными процессами, происходящими в мозге, и тем более с его структурой. Однако если определенные структуры морфологически подобны, а модельные процессы подобны или, наоборот, различны, то имеется основание говорить о подобии или различии реальных процессов, идущих в мозге.

Теперь несколько замечаний для неспециалистов. Они могут выбрать одну из трех линий поведения. Первая собраться с духом и продолжать внимательно и вдумчиво читать дальше. Вторая читать понятное, не пытаясь вникать в сложное. Третья полистать главу до конца, где будут даны выводы, и больше к ней не возвращаться. Выбравшие второй путь после выводов могут вернуться, если захотят. И повторно посмотреть сложные для них места.

Описание машины Тьюринга имеется в достаточно большом количестве источников, в том числе относительно популярных, и можно было бы сослаться на них. Однако чтобы читателю неспециалисту была понятна суть дальнейшего и чтобы не превращать для него чтение данной книги в научное изыскание, посвятим несколько страниц описанию принципов работы этой машины.

Поиск по сайту: