Человеческий мозг нужно грамотно проектировать

Попытаемся сделать набросок теории интенсификации интеллекта, в основу которой положим два базовых понятия — знаки и предметы. В рамках предлагаемой модели человек рассматривается как биокибернетический робот-автомат, взаимодействующий со знаковой (информационной) и предметной (физической) средой обитания (рис. 141).

Тезис 1.  (Модифицированный тезис Л. Выготского). Знаки — созданные человеком чувственно воспринимаемые социальные инструменты, единственное предназначение которых — управлять человеческим мозгом, а через него — человеческим телом, поведением и всей человеческой жизнью (ср. [1]).

Тезис 2.  Знаковое управление мозгом включает в себя две операции: проектирование мозга и программирование мозга. В первом случае изменяется нейростатическая конструкция мозга (конфигурация и характер межнейронных связей), во втором — меняется нейродинамическая внутримозговая информация.

Тезис 3.  (Модифицированный тезис А. Полторацкого и В. Швырева). Предметы определяются как не-знаки [2]. Проще говоря, все, что не является знаком, по определению является предметом.

1

41

Примерами знаков служат любые диосцены, книги, техническая и управленческая документация, информация на дисплеях, тексты программ, своды законов, показания приборов, произведения искусства, речь, мимика, деньги, музыка, украшения, игрушки, храмы. К предметам относятся девственная природа, дороги, станки, трубопроводы, микросхемы, а также все, что недоступно органам чувств: электромагнитные поля, атомы, электроны и т. д. В некоторых случаях знаки нельзя физически отделить от предметов. Например, телевизор — предмет, а изображение на экране — знак. Если телевизор выключить, знак исчезнет, а предмет останется.

Тезис 4.  В мире нет ничего кроме предметов и знаков.

Тезис 5.  Человеческая деятельность делится на предметную и знаковую. Используя предметные орудия (например, пилу, топор и рубанок), человек изменяет мир. Используя знаковые орудия (например, речь, молитву или язык программирования), человек изменяет собственный мозг и, следовательно, поведение.

Тезис 6.  Человек — это животное, которое потенциально (благодаря особенностям генома) имеет возможность эффективно проектировать и программировать собственный мозг (с помощью специально созданных для этой цели социальных инструментов — знаков) и за счет этого многократно усиливать свои духовные, культурные, интеллектуальные и иные потенции и свойства. В настоящее время указанные возможности используются далеко не полностью из-за ошибочных представлений о сущности человека.

Основанием для разграничения знаковой и предметной среды обитания является тот факт, что первая из них играет неизмеримо более важную роль для формирования и развития интеллекта и духовной культуры человечества. Эту мысль выражает

Тезис 7.  (Тезис Выготского о знаковой детерминации сознания и мышления, изложенный в форме метафоры). Интеллект, сознание и духовная культура людей на 99% определяются знаковой средой обитания и всего лишь на 1% — предметной средой обитания.

Тезис 8.  Сенсорный приток S — поток информации о состоянии внешнего мира и человеческого тела, поступающий через рецепторные клетки органов чувств по нервным волокнам в мозг человека [3].

Тезис 9.  Мозг М — биокомпьютер, обрабатывающий сенсорный приток S и управляющий работой эффекторов (мышц и желез), а через них — человеческим телом, поведением и всей человеческой жизнью.

Как отмечает Д. Сахаров, “в основании нейробиологии лежит простая, разумная и вместе с тем болезненно непривычная мысль, что нервная система — это [информационное] управляющее устройство, выполненное биологическими средствами” [4].

Тезис 10.  Мозг М, как и весь организм, образуется из одной единственной первоклетки (зиготы) в процессе онтогенетического (индивидуального) развития под влиянием генома G и среды C:

.

(1)

Формула (1) представляет собой математическую модель, определяющую развитие целостного мозга, содержащего десятки миллиардов нейронов и триллионы межнейронных связей, из одной клетки — зиготы. Модель задана как функция двух переменных, аргументами которой являются генетический код (геном) и воздействия, поступающие из среды С (рис. 141).

Тезис 11.  Среда С обитания человека структурно делится на четыре части: витагены В, травмогены Т, знаки Z и физиогены Ф:

,

(2)

причем перечисленные части образуют полный набор воздействий среды на человека.

Тезис 12.  Витагены В — жизнеподдерживающий поток веществ, вводимых в организм в ходе обмена веществ, а также пригодные для жизни условия предметной среды (температура, давление и т. д.).

Тезис 13.  Травмогены Т — негативные воздействия предметной среды на организм человека: травмы, ранения, ожоги, инфекции.

Тезис 14.  Знаки Z и физиогены Ф — элементы знаковой и предметной среды обитания соответственно, воздействующие на рецепторы органов чувств, которые преобразуют их в сенсорный приток S:

.

(3)

Заметим, что витагены и травмогены влияют не на органы чувств, а на организм человека, причем их действие может быть либо позитивным или нейтральным (витагены), либо негативным (травмогены). Витагены, травмогены и физиогены — это не знаки, а предметы.

Из формул (1) и (2) получаем

.

(4)

Тезис 15.  Смысл формулы (4) таков: все процессы, связанные с развитием мозга в результате деления зиготы, а также любые процессы, протекающие внутри мозга и нервной системы при любых видах деятельности (включая наиболее сложные виды интеллектуальной работы), полностью определяются квинтетом “царских переменных”, который включает геном, витагены, травмогены, знаки и физиогены. Согласно развиваемой модели, никакие другие причины (переменные) на развитие и деятельность мозга и интеллекта влияния не оказывают.

С биологической точки зрения любое поведение человека (будь то прогулка, работа за компьютером или игра на скрипке) есть не что иное как последовательность отдельных движений человеческого тела, причем в каждом движении участвуют тысячи эффекторов. Что же вызывает срабатывание эффекторов? При активации двигательных нервов в нервномышечном синапсе происходит выброс химического медиатора ацетилхолина, который передает мышце команду сокращаться [5]. Известно, что произвольные движения тысяч эффекторов (которые в своей совокупности образуют поведение П) выполняются по командам мозга М и нервной системы. Значит, поведение П есть функция процессов, происходящих в мозгу М:

.

(5)

Тезис 16.  Смысл формулы (5) состоит в том, что поведение однозначно задается командами нервной системы: ни один эффектор не изменит свое состояние, если нервная система не выдаст нужную команду.

Из (4) и (5) получаем

.

(6)

Тезис 17.  Формула (6) говорит о том, что любое сколь угодно сложное поведение человека определяется квинтетом царских переменных.

Предположим, что жизнеподдерживающие условия — витагены — находятся в норме (B  const), а негативные воздействия — травмо­гены — отсутствуют (Т = 0). Кроме того, учитывая (3), две простые переменные (Z и Ф) можно заменить одной сложной — сенсорным притоком S. В этом случае формула (6) упрощается и принимает вид

.

(7)

Тезис 18.  Формула (7) означает: если в среде обитания отсутствуют экстремальные условия, поведение человека зависит всего от двух переменных: генома и сенсорного притока.

Информацию в мозг поставляют два источника: геном и прижизненный чувственный опыт (далее — опыт). Нейробиологическим аналогом понятия “опыт” является интегральный сенсорный приток

.

(8)

где S(t) — мгновенное значение сенсорного притока;

t = 0 — момент зачатия и образования зиготы;

Т — текущий возраст человека, измеряемый от момента зачатия.

Таким образом, интегральный сенсорный приток (прижизненный опыт) — это полная информация, поступающая в мозг в течение прожитого отрезка жизни от зачатия до текущего возраста Т.

Понятие “опыт” охватывает информацию, поступающую в мозг от экстероцепторов¹ и (по петле обратной связи) проприоцепторов². Общее число сенсорных клеток (датчиков информации), включая интероцепторы³, измеряется сотнями тысяч. Это сотни тысяч⁴ “пушек”, осуществляющих в течение всей жизни человека непрерывную “сенсорную бомбардировку” мозга и нервной системы, которая оказывает огромное влияние на поведение, жизнь и судьбу человека.

Громадный объем сенсорной информации в сочетании со сверхсложным механизмом экспрессии генетического кода и определяет кажущуюся “непостижимой” сложность человеческого поведения.

Тезис 19.  (Модифицированный тезис В. Штерна и Ж. Пиаже). Человеческий интеллект I — свойство мозга М, позволяющее человеку приспособиться к знаковой и предметной среде обитания:

.

(9)

Из (4) и (9) получаем

.

(10)

Тезис 20.  Интеллект I любого человека определяется квинтетом царских переменных этого человека.

Повторяя рассуждения, изложенные в тезисах 17 и 18, получаем

.

(11)

Тезис 21.  При отсутствии экстремальных условий человеческий интеллект I зависит от двух переменных: генома G и интегрального сенсорного притока S.

Если речь идет об уже родившемся конкретном человеке, не имеющем генетических дефектов (это означает, что геном G задан и нахо­дится в пределах нормы), из (11) вытекает

Тезис 22.  Интеллект I является функцией сенсорного притока S:

.

(12)

Тезис 23.  Чтобы улучшить качество человеческого интеллекта, необходимо улучшить качество сенсорного притока S.

Тезис 24.  Из (3) и (12) следует, что интеллект I есть функция знакового и предметного (физиогенного) притоков:

.

(13)

Предположим, что физиогенный приток, поступающий в мозг от экстероцепторов и проприоцепторов, находится в пределах нормы. Имеется в виду, что онтогенетическое развитие человека в предметной среде обитания организовано разумно с учетом сенситивных (критических) периодов развития. При этих условиях справедлив

Тезис 25.  Человеческий интеллект I есть функция интегрального притока знаковой информации, воздействующего на мозг в течение всей прожитой жизни от зачатия до текущего момента:

.

(14)

Тезис 26.  Для любого новорожденного человека единственный путь к улучшению его интеллекта состоит в обогащении и улучшении качества знаков, потребляемых им на протяжении жизни. Особенно эффективным является синхронное поступление обогащенного знакового притока, передаваемого в мозг от экстероцепторов и проприоцепторов (например, при самостоятельном решении усложняющихся задач).

Тезис 27.  Интеллектуальный приток Q — часть знакового притока Z, поступающая в мозг через зрительные, слуховые и кожные рецепторы и влияющая на умственную продуктивность человека.

Тезис 28.  Поскольку тактильная (кожная) речь не используется при обучении зрячеслышащих, у последних интеллектуальный приток поступает в мозг преимущественно через зрительные и слуховые рецепторы.

Предположим, что интеллектуальный приток, направляемый в мозг через глаза и уши, распределяется между ними пропорционально числу зрительных и слуховых рецепторов, число которых у человека равно 253 млн. и 47 000 соответственно. Тогда справедлив

Тезис 29.  Интеллект зрячих людей на 99,99% определяется зрительной знаковой информацией, в первую очередь — диоинформацией. Чтобы улучшить интеллект, нужно улучшить качество последней.

Тезис 30.  (Принцип когнитивного диоинтерфейса). Чтобы система “человек—диоинформация” была эффективной и обеспечивала максимально возможную продуктивность мозга и интеллекта, нужно осуществить взаимную адаптацию человека и диоинформации. В частности, нужно проектировать диоязыки таким образом, чтобы согласовывать между собой когнитивно значимые оптические характеристики диоинформации и когнитивные характеристики человеческого глаза и мозга.

Согласование характеристик следует проводить таким образом, чтобы, во-первых, добиться максимально быстрого, точного, полного и безошибочного восприятия, понимания и усвоения знаний, во-вторых, решить эту задачу ценою минимальных интеллектуальных усилий со стороны человека, потребляющего диоинформацию.

Тезисы 31—33  были изложены ранее в гл. 5. Имеются в виду:

• принцип симультанизации;

• принцип зависимости эффективности восприятия от используемой доли поля зрения;

• принцип приоритета целостного образа.