        ‚Ячеслав ‚севолодович €ванов. —ет и нечет. ЂсимметриЯ мозга и знаковых систем

 Copyright &copy; Publishing house "Sovietskoe radio", 1978
 Yuriy Lapitskiy, scan and OCR, 2004
 Origin: http://yuriybrisk.narod.ru/oddandeven.htm і http://yuriybrisk.narod.ru/oddandeven.htm
 All rights are recognized and reserved.

     <img       width=44       height=33 src="odd_even_001.jpg">
     <img width=290 height=88 src="odd_even_002.jpg"> Љ€Ѓ…ђЌ…’€ЌЂ
     <img width=427 height=402 src="odd_even_004.jpg">


     ЌастоЯщаЯ  сериЯ печатаетсЯ по рекомендации IX Њеждународного ‘овещаниЯ
руководителей  научно-технических издательств  социалистических  стран (июнь
1975 г.). ‚ серии участвуют:
     <b>€здательство   "‘оветское  радио"   (‘‘‘ђ)   €здательство   технической
литературы (‚Ќђ) €здательство "’ехника" (ѓ„ђ)</b>
     <b>€здательство научно-технической литературы</b>
     <b>(—‘‘ђ)</b>


     <img width=25 height=42 src="odd_even_005.jpg"> <b>Љ€Ѓ…ђЌ…’€ЉЂ</b>


     <b>‚џ—. ‚‘. €‚ЂЌЋ‚</b>


     <b>—…’ € Ќ…—…’</b>

        Ђ‘€ЊЊ…’ђ€џ ЊЋ‡ѓЂ € ‡ЌЂЉЋ‚›• ‘€‘’…Њ


     <b>Њосква "‘оветское радио" 1978</b>
     <img width=58 height=46 src="odd_even_007.jpg">


        ЃЃЉ 32.816
     €20
     “„Љ 616.831-031.84-07


     <b>€ванов</b> ‚Яч. <b>‚с.</b>

     €20  —ет и нечет: ЂсимметриЯ мозга и знаковых систем. -- Њ. ‘ов. радио.
1978. -- 184 с., ил. ("Љибернетика").

     75 коп.

     ‚  книге  освещаютсЯ  новые данные о  соотношении  между функциЯми двух
полушарий  мозга,  по-разному  участвующих в таких  видах  деЯтельности, как
Язык,  математика. ЏредлагаетсЯ сравнение  мозга с комплектом из  двух машин
типа  новейших роботов. ‚ свЯзи с двухкомпонентностью  мозга рассматриваетсЯ
двоичность основных кодов человеческой культуры и теориЯ диалога.
     Љнига рассчитана  на широкий круг читателей, интересующихсЯ применением
кибернетики в нейропсихологии и гуманитарных науках.

     <b>ЃЃЉ 32.816</b>
     <b>€ 30501-075 80-78 1502000000</b> <b>6”0.1</b>
     <b>046(01)-78</b>


     ђедакциЯ кибернетической литературы


     €Ѓ No 367
     ‚џ—…‘‹Ђ‚ ‚‘…‚Ћ‹Ћ„Ћ‚€— €‚ЂЌЋ‚

     <b>—…’ € Ќ…—…’</b>

     <b>ЂсимметриЯ мозга и знаковых систем</b>

     ђедактор   <i>€.  Њ.  ‚олкова</i>   •удожественный   редактор  <i>Ђ.  Ќ.  Ђлтунин</i>
€ллюстрации художника <i>ѓ. Ѓ. Љрасикова</i> ’ехнические редакторы <i>ѓ. 3. Љузнецова,
Ќ. ‚. Ћрлова</i> Љорректоры <i>&#919;. &#919;. ‹оскутова, Ћ. €. ѓаланова</i>

     ‘дано в набор 13.01.78 Џодписано в печать 23.10.78 ’-16341
     ”ормат 60x84/16. Ѓумага офсетнаЯ <i>No 2.</i> ѓарнитура литературнаЯ.
     Џечать офсетнаЯ. Ћбъем 10,7 усл. п. л., 12.345 уч.--изд. л.
     ’ираж 40.000 экз. ‡аказ 3836 –ена 75 к.
     €здательство "‘оветское радио", Њосква, ѓлавпочтамт  а/Я 693 ЊосковскаЯ
типографиЯ No 4 "‘оюзполиграфпрома" ѓосударственного Љомитета ‘‘‘ђ
     по делам издательств, полиграфии и книжной ’орговли Њосква, 129041,  Ѓ.
ЏереЯславскаЯ, 46.


     © €здательство "‘оветское радио", 1978 г.


     <b>Ћ ‘…ђ€€ ЉЌ€ѓ "Љ€Ѓ…ђЌ…’€ЉЂ"</b>
     <b>‚ €‡„Ђ’…‹њ‘’‚… "‘Ћ‚…’‘ЉЋ… ђЂ„€Ћ"</b>
     ‚ свете решений XXV съезда ЉЏ‘‘ огромное значение приобретает раскрытие
основных   направлений,  перспектив  и   значениЯ   современной  математики,
кибернетики   и   электроники,   длЯ   научного   познаниЯ,   длЯ   практики
социалистического общества. ќто относитсЯ и к созданию мощных вычислительных
машин, систем и сетей, и к разработке математического и логического аппарата
кибернетики,  и к  исследованиЯм  систем "человек--  машина", и  к  созданию
разнообразных  алгоритмических и формализованных  Языков,  особенно  Языков,
близких к естественным, и к  прогрессу  в области взаимодействиЯ  человека и
ќ‚Њ,  и  к  исследованиЯм,  направленным  на  автоматизацию  эксперимента  и
проектированиЯ,  и  к  созданию  математических моделей  различных  областей
знаний  и т.  д. ‘ущественным становитсЯ углубленное изучение взаимодействиЯ
искусственных знаковых  систем  (к которым широко  прибегает кибернетика)  с
богатыми и могучими Языками человеческого общениЯ и пониманиЯ. ‘о всем  этим
кругом вопросов органически  свЯзаны  методологические проблемы, естественно
возникающие  на почве кибернетики как комплексного направлениЯ теоретических
исследований и технической практики.
     ‚ популЯрной  литературе последних лет верно подчеркиваетсЯ  значимость
кибернетики длЯ коммунистического строительства, указываетсЯ на впечатлЯющие
успехи этой  области  знаниЯ,  оказывающей  существенное влиЯние  на научный
кругозор  ученых,  не  говорЯ  уже о революционизирующем  воздействии ее  на
производство, технические средства управлениЯ и информационную деЯтельность.
Ќедооценка  кибернетики и  ее  математико-логической базы  была  бы  большой
ошибкой.
     Ќо не менее важно принципиальное осмысление трудностей,  возникающих на
путЯх  кибернетического  моделированиЯ  определенных  функций  человеческого
разума (формально-логический  вывод,  построение  алгоритмов  доказательства
теорем в формальных  теориЯх, эвристически направлЯемый поиск, распознавание
образов,   автоматический   анализ  и   синтез   текстов,  решение   нечетко
поставленных задач, роботостроение и пр.). ’рудности эти во многом свЯзаны с
колоссальной  сложностью  присущих человеку феноменов пониманиЯ, сознаниЯ  и
самосознаниЯ  --  феноменов,  неотделимых   от  всей   системы  человеческих
потребностей,  в  том  числе  и  обусловленных социальной природой человека.
ђаскрытие этих трудностей -- неотъемлемаЯ сторона популЯризации кибернетики,
отнюдь не претендующей на "подмену" наук об обществе и человеке.
     3


     €зучаЯ сверхсложные системы био-  и  социосфер с  позиций  кибернетики,
специалисты в области технических наук сотрудничают с философами, математики
с  психологами,  нейрофизиологи  с  логиками,   социологи  и  экономисты  со
специалистами   в   области  вычислительных   машин   и  их  математического
обеспечениЯ,  Языковеды  с  учеными,  разрабатывающими  теорию  автоматов  и
алгоритмов, историки науки с информатиками и т. д.
     ‡адача предлагаемой вниманию  читателЯ серии "Љибернетика"  --  а сериЯ
эта носит международный характер, так как в  ней принимают участие ученые не
только нашей  страны,  но и других социалистических стран: ‚Ќђ, ѓ„ђ, —‘‘ђ  и
др.--  состоит  в том,  чтобы  просто,  Ясно и  вместе  с тем  научно строго
рассказать об упомЯнутых (и  многих других)  вопросах,  относЯщихсЯ к идеЯм,
методам и результатам кибернетики и свЯзанных с нею наук.
     ‘овременнаЯ кибернетика -- чрезвычайно разветвленное направление, и нет
специалистов,  которые  профессионально  владели  бы  материалом   всех   ее
многочисленных  ответвлений  и  областей.  Љниги  серии,  задуманной  весьма
богатой  по  своему  тематическому охвату,  должны удовлетворЯть потребности
специалистов,  заинтересованных в  информации о  достижениЯх в тех  областЯх
науки об управлении и переработке информации, в которых  они непосредственно
не  ведут исследовательской  работы.  ЋбъединЯющими длЯ  серии  ЯвЯтсЯ  идеи
управлениЯ,  переработки информации,  моделированиЯ и  оптимизации.  Ѓольшое
место  в серии займут темы, относЯщиесЯ к современной вычислительной технике
и ее  применению.  Ќайдут  отражение  и  историЯ  научных  идей  и  методов,
приведших к возникновению кибернетики и ее математической и логической базы,
вопросы исторического развитиЯ кибернетики как комплексной науки о процессах
управлениЯ, опирающейсЯ на использование  средств современной  автоматики  и
вычислительной техники.
     ‘ериЯ  не имеет узкого "академического" характера  --  она  обращена  к
читателЯм,  заинтересованным  в  ознакомлении с  последними  достижениЯми  в
кибернетике  и  ее  приложениЯх,  с  тем  прогрессом,  который  под влиЯнием
кибернетических идей ныне происходит во многих областЯх знаниЯ.
     Љниги,  по-настоЯщему  интересные  длЯ  читателей,  в  которых  научнаЯ
строгость сочетаетсЯ с доступностью  изложениЯ ·-- такой  видитсЯ  нам сериЯ
"Љибернетика".


     <i>Ђкадемик</i> <b>Ђ. €. Ѓерг</b>

     <i>—лен-корреспондент ЂЌ ‘‘‘ђ</i> <b>ѓ. ‘. Џоспелов</b>
     4


     …сли универсальное  понЯтие  плоскости  симметрии вообще существует, то
лишь в том смысле, что материЯ при отражении переходит в антиматерию.
     <b><i>…. ‚игнер</i></b> <i>ќтюды о симметрии</i>


     <b>Џђ…„€‘‹Ћ‚€…</b>
     –ель  этой книги  --  познакомить  читателЯ с  новыми  кибернетическими
гипотезами, идеЯми и  методами,  которые представлЯют  интерес длЯ наук  и о
человеке и о человеческой культуре.
     ‚ первой  главе  предлагаетсЯ  модель  системы  двух  полушарий  мозга,
основаннаЯ на сопоставлении  с комплексом  двух вычислительных  машин. ’акие
аналогии между организмом человека и созданными им техническими устройствами
постоЯнно предлагаютсЯ в науке нового  времени. •арактер аналогий каждый раз
определЯетсЯ  уровнем  развитиЯ  техники.  Џоэтому   еще  с  XVII  века  длЯ
объЯснениЯ работы мозга (как и других физиологических процессов) выдвигаютсЯ
преимущественно  аналогии с  механическими  устройствами. ‹ишь  сравнительно
недавно они сменились сопоставлениЯми с электрическими системами.
     Ќа  первом  этапе  становлениЯ  кибернетики  определЯющей   идеей  было
сравнение  принципов  работы  мозга  и  электронной  вычислительной  машины.
‹огические  схемы,  реализуемые в  вычислительной машине, служили моделЯми и
длЯ описаниЯ строениЯ нервных сетей.  ЂналогиЯ  казалась  особенно наглЯдной
при сравнении отдельного элемента таких сетей -- нейрона  -- с элементарными
составными частЯми вычислительной  машины. Ќа этом этапе при кибернетическом
исследовании мозга  главным было  его  уподобление одной электронной машине.
Џодчеркивалась прежде всего  универсальность  мозгового вещества. ‚се  части
мозга  рассматривались как построенные не только  по  единой схеме, но и  из
однотипных элементов, спо 5


     собных  к выполнению  одинаковых операций.  ЋрганизациЯ  мозга в  целом
гораздо меньше занимала ученых.
     ‚  построении  новейших роботов особую  роль играют  комплексы из  двух
вычислительных машин. ‘оотношение между частЯми таких комплексов оказываетсЯ
сходным  в определенном смысле с тем разделением функций  между  полушариЯми
мозга,  которое выЯвлено в  физиологических и  психологически? исследованиЯх
последнего времени.  Џоэтому становЯтсЯ  воз можными достаточно обоснованные
аналогии между  мозгом  и  машиной не  по  отношению  к простейшим элементам
систем  (например, нейронам), а применительно ко  всей системе  в целом и ее
организации.  ’акое сравнение интересно тем, что  оно может пролить свет  на
роль   разных  полушарий  мозга  в   таких   важнейших  формах  человеческой
деЯтельности,  как  Язык,  мате матика, музыка.  Ћдно  из  полушарий  мозга,
управлЯющее  звуковой  речью,  по  своему  происхождению  оказываетсЯ  боле(
молодым,  чем  полушарие,  свЯзанное   с  передачей  информации  посредством
зрительных  и пространственных  образов. ‚ремЯ  поЯвлениЯ  звукового  Языка,
развитиЯ  особых  функций  соответствующего  полушариЯ  (обычно   левого)  и
управлЯемой  этим  же полушарием основной руки  (обычно  правой)  определЯет
важнейший рубеж в эволюции человека.
     ‚о всех  ранних человеческих  обществах различие правой  и  левой  руки
входило   в  систему  основных  двоичных   противоположностей,  определЯвших
строение  обрЯдов  и  мифов.  Џоэтому оказываетсЯ  естественным  переход  от
кибернетической модели соотношениЯ  между правым и левым  полушариЯми мозга,
предлагаемой   в  первой  главе  книги,  к  исследованию  двоичных  кодов  в
человеческой  культуре и Языке,  которому  посвЯщена втораЯ  глава. „воичные
коды долго сохранЯютсЯ и в позднейших культурных традициЯх.
     „остаточно  напомнить,  что  в  своих  истоках  современнаЯ  математика
восходит к пифагорейцам, по учению которых двоичнаЯ противоположность чета и
нечета определЯла всю природу мира. Ќедавние физические открытиЯ, касающиесЯ
симметрии элементарных частиц, позволЯют увидеть глубину интуиции, скрытую в
ранних научных прозрениЯх.  ‘ходное с древнегреческим пифагорейским учение о
чете и  нечете было  развито в  древней теории  искусства  „альнего  ‚остока
(ЉитаЯ и џпонии)  и  возрождено  в  трудах  такого крупнейшего  художника  и
искусствоведа нашего века, как ‘. Њ. ќйзенштейн. „воичное противопоставление
чета и  нечета сохранЯет  значимость и  длЯ современной науки. Џоэтому оно и
выбрано как заглавие книги.
     ‚ первой главе рассматриваетсЯ комплекс, состоЯщий из
     6


     двух  машин  или  двух  полушарий  мозга  одного человека, а  в третьей
(последней) главе изучаетсЯ  простейший коллектив, в  который входЯт двое --
человек  и  его  собеседник. ‘обеседником  человека  может быть  или  другой
человек, или  вычислительнаЯ машина. Ћдну из основных трудностей при решении
задачи общениЯ  между человеком и  машиной  на  обычном  Языке  представлЯет
понимание  слов  "Я"  и  "ты",  которыми  друг  друга  называют собеседники.
€сследование  двоичного  противопоставлениЯ  "Я"  и "ты" ведет к  обсуждению
проблемы диалога. Ћна принадлежит к числу  самых основных длЯ науки XX века.
Ћт диалога  человека с  машиной изложение в книге переходит  к диалогу между
двумЯ  людьми, а далее -- между двумЯ цивилизациЯми,  одна  из которых может
быть   внеземной.  ‚сЯкого,   кто  следит  за  развитием  областей   знаниЯ,
занимающихсЯ исследованием Языка  в свЯзи  со строением мозга,  не  покидает
чувство,  что он  присутствует  при таких сдвигах в  науке, от  которых  дух
захватывает.  Њне хотелось бы упомЯнуть несколько звеньев в моем собственном
вхождении  в  науку, которые  и определили  это  постоЯнно растущее  чувство
удивлениЯ перед  ее  возможностЯми. ’акими начальными рубежами были: ‘еминар
по некоторым  применениЯм математических методов исследованиЯ в Языкознании,
который вел  покойный Џ. ‘. Љузнецов вместе с ‚. Ђ.  “спенским и  со мной  в
Њосковском  университете  в 1956-- 1958 гг.; многократные  встречи  с ђ.  Ћ.
џкобсоном в  1956-- 1967 гг., во времЯ которых дискутировались  предложенные
им модели двоичных  противоположностей  в  Языке и  других системах  знаков;
частые письменные  и устные обсуждениЯ в 1957-- 1962 гг. с Ђ Ќ. Љолмогоровым
многих вопросов кибернетики, о  которых  идет речь в книге; разборы в 1959--
1961 п. поражений  головного мозга, вызывающих расстройство речи (афазию), в
лаборатории, которой  руководил недавно скончавшийсЯ Ђ.ђ. ‹уриЯ  в €нституте
нейрохирургии, работа над вопросами физиологии  речи в 1962 г. в лаборатории
‹. Ђ. —истович в  ленинградском €нституте физиологии; многолетние совместные
занЯтиЯ с  ‚.  Ќ. ’опоровым структурой мифологических,  ритуальных и  других
знаковых систем.
     Њне хотелось бы  помЯнуть добрым словом  покойного  своего друга  Њ. ‹.
–етлина,  в  котором  поражало  сочетание   бесстрашной   глубины   научного
проникновениЯ с конкретностью  инженерной реализации кибернетических идей, и
незабвенного  €-  Ђ.  ‘околЯнского,  чьим  замечательным  работам  по  Языку
слепоглухонемых посвЯщен особый раздел книги.
     Ѓез этих начальных импульсов книга не была бы написана, хотЯ ни один из
названных и неназванных моих коллег не мо 7


     жет  считатьсЯ  ответственным  за те  из  предлагаемых  или  излагаемых
гипотез, которые могут оказатьсЯ спорными.
     Џервоначальный текст книги, законченный в октЯбре 1976 г., был прочитан
€. Ѓ.  ѓутчиным и €. Њ. џгломом, сделавшими многочисленные  замечаниЯ. ћ. €.
Њанин  познакомил   менЯ  в  это  же  времЯ  с   рукописью  своей  работы  о
двойственности, совпадение  с отдельными положениЯми которой  было  длЯ менЯ
приЯтной  неожиданностью. Џри подготовке  окончательного текста были полезны
обсуждениЯ математических моделей  морфогенеза с  их создателем ђ.  ’омом  в
конце декабрЯ 1976 г.-- Январе 1977 г. ЃлагодарЯ любезности ‹. џ· Ѓалонова и
     B.  ‹. „еглина  автор получил  возможность включить  в  книгу некоторые
предварительные   результаты   производимых   совместно   с   ними  разборов
семантических  ассоциаций  у  больных  при  левосторонних  и  правосторонних
электрошоках.
     Љнига не могла бы быть написана без постоЯнной помощи
     C. ‹. €вановой.
     џнварь 1977 г.


     <b>ЏђЂ‚Ћ… -- ‹…‚Ћ…</b>
     …сли мы можем  охватить взглЯдом объект во всех его  деталЯх, правильно
понЯть  и мысленно  его воспроизвести, то мы имеем  право сказать, что... он
нам  принадлежит, что мы приобретаем некое господство над ним. € так частное
всегда ведет нас к общему, общее -- к частному Ћба взаимодействуют при любом
рассмотрении, при любом изложении.
     ‡десь следует  предпослать некоторые  общие  положениЯ.  „войственность
ЯвлениЯ как противоположность.
     Њы и предметы, €деальное и реальное,
     ‘вет и тьма, —увствительность и рассудок, ’ело и душа,
     „ве души, ”антазиЯ и разум,
     „ух и материЯ, Ѓытие и стремление,
     Ѓог и мир, „ве половины тела,
     Њысль и лротЯженность, Џравое и левое.
     <b><i>€. ‚. ѓете.</i></b> <i>ЏолЯрность</i>
     <b>ЊЋ‡ѓ ЉЂЉ ‘€‘’…ЊЂ €‡ „‚“• ЊЂ€Ќ</b>
     Џри решении значительного  числа  наиболее сложных  задач,  возникающих
перед  вычислительной  техникой,  в   последние  годы  все  чаще  становитсЯ
необходимым создание целых комплексов вычислительных машин. ‚ частности,  во
многих  случаЯх оказалось практически наиболее разумным создание  комплексов
из двух машин, работающих как единаЯ система.
     „лЯ оптимального зрительного вывода информации из вычислительной машины
на   экран   были  разработаны   подобные   системы,  представлЯющие   собой
двухмашинный  комплекс.  Џотребность  в  наличии  именно  двух  машин   была
обусловлена  тем,  что  системы  управлениЯ должны  одновременно решать  две
существенно  различные   задачи:  обработка  и  подготовка  к  выводу   всей
информации и реализациЯ изображениЯ на экране [3].
     <b>‚ двухмашинном комплексе</b> (типа разработанного в €нсти 9


     туте прикладной математики ЂЌ ‘‘‘ђ) каждаЯ из двух ма-| шин решает свою
собственную  задачу -- более общую (планирование)  и конкретную, свЯзанную с
манипулЯциЯми  в  реальном пространстве  --  времени.  ќто характерно  и длЯ
новейших! роботехнических систем.
     •отЯ название "робот"  было изобретено  чешским писателем —апеком более
полувека назад (в пьесе "ђ.“.ђ", описывающей j роботов -- искусственных слуг
человека), их широкое применение начинаетсЯ только  в последние годы. ђоботы
используютсЯ прежде всего  длЯ работ  опасных, вредных или малодоступных длЯ
человека,  например  в  морских   глубинах,  куда  опускают   гидравлические
манипулЯторы (в частности, построенный в €нституте океанологии ЂЌ ‘‘‘ђ), или
в   космосе,  где  за  .автоматической  станцией   "‹уноход-1"   последовали
робототехнические  устройства  длЯ  изучениЯ  разных  планет.  ЂвтоматизациЯ
производства  в таких  индустриально  развитых странах,  ощущающих  нехватку
рабочей силы, как  џпониЯ, привела в  последнее десЯтилетие к быстрому росту
числа промышленных  роботов:  в мире их насчитываетсЯ уже более  чем  десЯть
тысЯч.  Љонструирование  роботов более совершенных  типов  составлЯет сейчас
практически  едва  ли  не самую важную  сторону  работ  по  так  называемому
"искусственному интеллекту".
     ’ехнические  достижениЯ  в области построениЯ  роботов в  большой  мере
определЯютсЯ знаниЯми о соответствующих физиологических системах у человека.
’ак, успешное построение шагающих роботов (в  том числе  человекоподобных --
"внешних скелетов" -- протезов, помогающих калекам передвигатьсЯ несмотрЯ на
неподвижность их  собственных ног) и у нас [4], и за границей  [5] оказалось
возможным,  в частности,  благодарЯ приложению идей замечательного физиолога
ЌиколаЯ Ђлександровича Ѓернштейна  (1896--  1966)-- одного  из предвестников
кибернетики. …ще в 1935 г. Ќ. Ђ. Ѓернштейн обосновал  мысль о многоуровневом
иерархическом  построении  движений, котораЯ и  была  воплощена  в  системах
шагающих и некоторых других [6] роботов.
     „инамические системы  с  таким  большим числом  степеней  свободы,  как
человеческий организм  (использующий около 800 мышц длЯ различных движений),
не  могут  управлЯтьсЯ  из  одного-единственного  центра.  ‘уществует  целаЯ
иерархиЯ соподчиненных друг другу центров разных уровней,  каждый из которых
в  известной мере  независим -- в пределах,  которые устанавливаютсЯ центром
более  высокого  уровнЯ.  ќта точка зрениЯ, намеченнаЯ  Ќ.  Ђ. Ѓернштейном и
развитаЯ в кибернетических исследованиЯх €. Њ.  ѓельфанда  и  Њ. ‹. –етлина,
привела двух последних ученых к выводу, согласно которому
     10


     "сложнаЯ   многоуровневаЯ   система   управлениЯ  рассматриваетсЯ   как
совокупность подсистем, обладающих относительной автономией" [7. с. 198],
     Ћрганизм  взаимодействует  с  внешней   средой.   €нформациЯ,   из  нее
получаемаЯ,   также   должна   постоЯнно   учитыватьсЯ   при  построении   и
корректировке движений. Џоэтому одной  из важнейших проблем, вставших  перед
кибернетической физиологией и современной робототехникой, ЯвлЯетсЯ выЯснение
того,  как  свЯзанные друг  с  другом  системы управлениЯ  взаимодействуют с
внешней средой.
     ђоботы должны манипулировать с реальными объектами. Џоэтому  управление
аппаратурой робота должно  производитьсЯ  в  реальном масштабе  времени. „лЯ
этого требуютсЯ такие специфические устройства, которые могли бы производить
текущее  преобразование информации  и частое прерывание манипулЯций  робота.
‚ыполнение этих задач нецелесообразно соединЯть  с  процессом планированиЯ и
построениЯ  движений робота.  Џоэтому,  как это  и делаетсЯ  в  двухмашинных
комплексах  (в ‘‘‘ђ осуществленных, в  частности, на основе соединениЯ машин
Ѓќ‘Њ-6  и  Њ-6000), решение  первой задачи  (управление в  режиме  реального
времени) выделЯетсЯ: его осуществлЯет  отдельнаЯ вычислительнаЯ машина [152,
с. 289].
     Џримером  двухмашинного   комплекса   этого  типа   может  быть   робот
ќдинбургского  университета Њарк 1,5, обладающий  "глазом" --  телевизионной
камерой и "рукой" (роботы такого типа носЯт название  "система глаз-- рука")
(рис. 1). € "глаз",  и "рука" робота присоединены к небольшой вычислительной
машине (16-разрЯдной ќ‚Њ •ониуэлл-316), котораЯ в известной мере  независима
от свЯзанной  с ней большой  вычислительной машины  (ICL-4130), работающей в
режиме разделениЯ времени.
     Њашины  свЯзаны  между  собой  двумЯ каналами свЯзи,  по которым данные
могут  передаватьсЯ  в  двух   противоположных  направлениЯх:  машины  могут
спрашивать  друг  друга и отвечать друг  другу. ЊалаЯ вычислительнаЯ  машина
управлЯет  "рукой"  робота  и   совершает  грубую   обработку   изображений,
полученных от "глаза", тогда как большаЯ вычислительнаЯ  машина осуществлЯет
общее   --планирование  всей  работы  робота  и  детально  обрабатывает  всю
зрительную информацию, передаваемую ей малой машиной [8].
     Ђналогично  устроена  и  система  "глаз  --  рука",  разрабатываемаЯ  и
совершенствуемаЯ на  протЯжении рЯда  лет в ‘тенфордском университете (‘Ђ).
Ќа этапе, отраженном в публикациЯх 1971 г., в состав двухмашинного комплекса
входила большаЯ вычислительнаЯ машина (ђ„ђ-10), котораЯ строила
     11


     планы  движениЯ руки и обрабатывала информацию,  получен ную  роботом с
помощью  телевизионной  камеры,  и  малаЯ  вычислительнаЯ  машина  (PDP-6  с
оперативной  памЯтью  128  килослов), обслуживающаЯ  двигатели телевизионной
камеры управлЯющие устройства руки и другие аппаратные cредства [9].
     ‚  более  новом  варианте  ‘тенфордского  робота,  предназначенного длЯ
автоматизации  процесса  сборки заданного объек  <img  width=318  height=444
src="odd_even_008.jpg">

     ђис  1. ‘хема  робототехнический системы  "глаз" -- "рука" типа  робота
ќдинбургского университета Њарк 1,5:
     ђ --  рука; ’‚ --  "глаз", ‘ -- "среда", в которой работает робот; м --
малаЯ  вычислительнаЯ  машина;  &#924;  --  большаЯ вычислительнаЯ машина, с
разделением времени; F1,  <i>F2</i> и <i>H1  h2</i> -- каналы  свЯзи между вычислительными
машинами и манипулЯторами
     12


     та из  деталей, двухмашинный  комплекс,  управлЯющий двуруким  роботом,
состоит из  большой вычислительной машины  (PDP-10)  и  малой вычислительной
машины   (миникомпьютера   PDP-11/45),   обеспечивающей   работу  нескольких
автоматических устройств (манипулЯторов, в частности искусственных  "рук") в
режиме реального времени [10].
     ‘оздатели  ‘тенфордской  системы  объЯснЯют  этот  принцип  организации
управлениЯ  тем,  что вычисление  траектории "рук" двурукого  робота требует
длительного  времени, но не критично по  времени  в отличие  от обслуживаниЯ
манипулЯторов  Љак  и все сложные  живые  организмы,  робот,  работающий  во
внешней среде, испытывает цейтнот
     Ќехватка  времени длЯ  принЯтиЯ  решений  у системы  с  большим  числом
степеней свободы  ведет к необходимости  выбора из  двух возможностей· можно
либо   принЯть  на\дачу  первое  попавшеесЯ  решение  (этим,  между  прочим,
объЯснЯетсЯ  с  кибернетической  точки  зрениЯ  роль  гаданий  длЯ  принЯтиЯ
важнейших  решений в таких древних коллективах,  как римское общество), либо
разработать  специальное устройство ("исполнительный  орган")  длЯ  быстрого
принЯтиЯ    необходимых    решений    на    основе    переработки    текущей
экспресс-информации  ’акое разделение  власти "исполнительной" --  программ,
управлЯющих манипулЯторами в режиме реального времени,-- и "законодательной"
-- общих планов работы робота --  и проводитсЯ в  новейших системах  "глаз--
рука".
     ‚ыделение   особого    "исполнительного"    управлЯющего    устройства,
работающего   в   реальном  пространстве   --  времени,  представлЯет  собой
значительно  более  общий  принцип,  чем  наличие специализированных  систем
управлениЯ длЯ  отдельных манипулЯторов  ("рук")  или воспринимающих органов
("глаз") робота. ‚  общих схемах роботов, основанных  на аналогиЯх  с мозгом
позвоночных,    уделЯлось    достаточно    вниманиЯ   необходимости    таких
специализированных  систем управлениЯ,  как,  например, решающие  устройства
разных  уровней  длЯ  обработки  правого  и  левого изображений,  получаемых
бинокулЯрной телевизионной камерой [11, с.116, фиг 1].
     Ќаличие    подобных   специализированных   устройств,    осуществлЯющих
предварительную  обработку  информации   из   внешней  среды  и  управлЯющих
манипулЯторами,  признаетсЯ   характерной  чертой   всех  разрабатываемых  в
настоЯщее  времЯ  "интеллектуальных роботов"  [12,  с.  160,  фиг.  7.1]. Ќо
сопоставление  принципов  организации  этих  роботов и  центральной  нервной
системы человека  требует рассмотрениЯ  двух  важнейших проблем.  ‚о-первых,
следует выЯснить, как соотнесено в них деление на специализированные и общую
системы управлениЯ
     13


     с делением на  "исполнительное"  управление  в реальном пространстве --
времени и  планирование. ‚о-вторых, необходимо  установить, как  соединЯютсЯ
вместе разные специализированные устройства.
     ђассмотрим  принципиальную  схему  такого робота, который снабжен двумЯ
телевизионными  камерами (как,  например,  эдинбургский  Њарк  1,5) и  двумЯ
руками  (как  стенфордскаЯ  система  "глаз  --  рука"). “правление  роботом,
который должен манипулировать объектами с  помощью двух "рук",  в простейших
случаЯх (в разрабатываемых роботах длЯ автоматической сборки) осуществлЯетсЯ
последовательно.  ‚ычислительнаЯ машина поочередно  управлЯет каждой из двух
"рук", причем,  закончив  операцию  управлениЯ  одной "рукой", система  дает
сигнал внутреннего прерываниЯ.
     ќто  временное решение, идущее по  традиционному  пути последовательных
операций,  вероЯтно,  сменитсЯ  в недалеком будущем  построением параллельно
работающих   вычислительных  систем.  ђабота   каждой  из   двух  рук  может
управлЯтьсЯ  одновременно   функционально   разнородными,  но  неразделимыми
вычислительными системами (предполагаетсЯ, что именно такие системы и станут
основными в четвертом поколении вычислительных машин).
     Ћграничение  на число  телевизионных камер -- "глаз"  и манипулЯторов--
"рук"    накладываетсЯ,     по-видимому,     не     столько    соображениЯми
человекоподобности,  существенными только длЯ  определенного класса  роботов
(типа шагающих "внешних скелетов" -- медицинских протезов, приспособленных к
особенностЯм человеческого тела), сколько другими причинами. Џрежде всего, в
структуре новейших  роботов,  как  и живых организмов, моделЯми которых  они
ЯвлЯютсЯ, сказываютсЯ  простые  принципы симметрии, во  многом  определившие
строение растений и животных в ходе эволюции.
     ‘огласно формулировке акад. Њ. ‘. ѓилЯрова "все активно передвигающиесЯ
животные имеют наружную двустороннюю симметрию, как билатерально симметричны
и все наши средства транспорта (лодка, самолет, автомобиль и т. д.)" [13, с.
70]. € двустороннЯЯ (билатеральнаЯ или зеркальнаЯ) симметриЯ тел животных, и
сосредоточение  пространственного  анализа  в  головном мозге,  что ведет  в
дальнейшем  к  разобщению переднего  мозга на  два  парных  полушариЯ  [14],
выводЯтсЯ из основных характеристик поведениЯ животных и внешней среды.
     ‚   зеркальной    симметрии   животных    и   построенных'    человеком
передвигающихсЯ  технических  устройств  можно  видеть  проЯвление  принципа
сохранениЯ симметрии, впервые выдви <b>14</b>


     ннутого Љюри: симметриЯ  физического  тела,  находЯщегосЯ  <i>в</i>  некотором
пространстве,  определЯетсЯ  симметрией   этого  пространства  [15].  ѓруппа
симметрии  двух объектов, составлЯющих единое целое,  ЯвлЯетсЯ  общей высшей
подгруппой групп симметрии этих объектов [16, с. 14].
     ‘оображениЯми симметрии может быть мотивирована четность числа  органов
животных  и манипулЯторов активных  передвигающихсЯ  роботов  (в отличие  от
"одноруких" неподвижных роботов первого поколениЯ).  Ќо само число органов и
манипулЯторов этим не задаетсЯ; теоретически роботы  могут быть многорукими,
как  древнеиндийские   или  древнемексиканские  боги,  и  многоглазыми,  как
мифологические чудища античности или древнего ЉитаЯ.
     Ќа примере уже частично осуществленных роботов -- "многоножек" (рис. 2)
можно   видеть,   как   развитие   роботов  в  известной   мере  параллельно
биологической эволюции. Џри увеличении числа "ног"  робота могут  возрастать
трудности  управлениЯ  им, свЯзанные  с числом  степеней свободы в каждой из
конечностей.  € биологическаЯ эволюциЯ, и развитие техники  делают выбор  из
двух возможностей. Ќа ранних этапах эволюции  возможны системы, состоЯщие из
очень  значительного  числа органов  (например, конечностей)  с относительно
небольшим числом степеней  свободы  в  каждом  из  них (так упрощенно  можно
описать структурный тип морфологии членистоногих). Ќа высших этапах эволюции
(у позвоночных) число органов (в пределах, заданных билатеральной симметрией
и  противопостановлением задней  и  передней  части)  минимально,  но  число
степеней свободы в каждом из органов может быть значительным.
     Ћчень упрощаЯ, можно было бы сказать, что длЯ робота,  передвигающегосЯ
в  вертикальном  положении,  четырех  или  трех  "ног"  много,  а  одной  --
недостаточно. —исло  "рук" (и прЯмо с ними соотнесенных  глаз)  определЯетсЯ
прежде всего  характером  задач,  ставЯщихсЯ  перед роботом.  Ќапример,  длЯ
автоматизации сложных процессов типа сборки объекта из деталей и манипулЯций
с  различными  инструментами  необходимо  взаимодействие двух манипулЯторов,
один  из которых  (по функции сходный  с  левой  рукой)  удерживает детали в
заданном положении, а другой (функционально сходный с пра <b>1S</b>


     ђис. 2. агающий робот -- "многоножка"


     вой рукой)  производит  с  ними  нужные  операции  [17,  с.  92].·  Џри
увеличении числа степеней  свободы каждой из рук и при возрастании требуемой
точности  обработки зрительных  изображений  длЯ  управлениЯ  роботом  могут
потребоватьсЯ  не   большаЯ  и  малаЯ  вычислительные  машины  (как  в   уже
осуществленных к  настоЯщему  времени машинных комплексах), |  а две большие
вычислительные машины примерно одного класса, снабженные специализированными
устройствами.
     Ѓудущего робота,  характеризующегосЯ  билатеральной  симметрией,  можно
себе  представить как двурукого и двуглазого,  Љаналы передачи информации от
глаза  и  руки  к  вычислительной  системе  могут  перекрещиватьсЯ  по  типу
организации каналов информации в  центральной нервной системе (рис. 3). …сли
две  вычислительные машины, управлЯющие таким роботом, решают также и задачи
ввода  и вывода Языковой информации и осмыслениЯ фраз на устном Языке, то в'
подобном двухмашинном комплексе можно  было бы  видеть модель двух полушарий
головного мозга человека.
     ‘опоставление  системы  двух полушарий  головного мозга,  с  комплексом
вычислительных  машин   (в   частности,  с  двучленным   комплексом)   может
представить интерес  и длЯ  работ  по  "искусственному  интеллекту",  и  длЯ
изучениЯ  мозга.   ’акое   сопоставление   в   какой-то   степени  проЯснЯет
универсальность причин,  по  которым именно  двухмашинный  комплекс оказывав
етсЯ наиболее эффективным способом организации вычислив тельных систем.
     ‚сЯкаЯ кибернетическаЯ  система (автомат или комплекс автоматов) решает
конкретные  задачи  в  определенной среде. Џоэтому различие  самой системы и
среды предполагает  необходимость  выделениЯ  в  системе  такой  подсистемы,
котораЯ ответственна за  ориентацию в данной конкретной среде или за решение
данной конкретной задачи. ЌарЯду с  таким  текущим решением неотложных задач
всЯкаЯ  кибернетическаЯ  система  занЯта  планированием  своего  поведениЯ в
целом.
     Ћдной из ведущих идей кибернетической физиологии  активности, созданной
Ќ.  Ђ. Ѓернштейном,  было  наличие  у  каждого живого организма  планов  его
будущего  поведениЯ  [18].  Џо этой именно причине  организм  нельзЯ описать
простыми схемами, включающими только его памЯть (прошлое системы)  и реакции
на внешние стимулы (настоЯщее системы). †иваЯ система всегда в какой-то мере
обращена  к  будущему.  Ђ включение  планированиЯ  будущего  как  важнейшего
составного   звена   управлениЯ   предполагает   выделение   соответствующей
подсистемы. Џоэтому и неизбежно наличие хотЯ бы двух выв деленных подсистем:
одной, решающей текущие задачи


     и  ориентирующейсЯ  в  реальном  пространстве  --  времени,  и  другой,
планирующей будущее поведение всей системы.
     ќтому   не   противоречит   то,   что   каждаЯ   из  подсистем   --   и
"законодательнаЯ"  (планирующаЯ)  часть,  и часть  "исполни  <img  width=359
height=463 src="odd_even_010.jpg">
     ђис. 3. ‘хема управлениЯ роботом с билатеральной симметрией:
     M1  -- "леваЯ" большаЯ вычислительнаЯ  машина;  Њ2 -- "праваЯ"  большаЯ
вычислительнаЯ  машина;  F1,  <i>F2  --</i>  каналы  свЯзи  между   вычислительными
машинами: MHl и Њ<i>h2</i> -- спецализированные устройства длЯ  управлениЯ "правым"
и "левым" манипулЯторами; Њ1-- ’‚ и  Њ2-’‚ -- специализированное  устройство
длЯ управлениЯ движением "правой" и пулЯтор лелевизионной камеры и обработки
правого  и  левого  изображениЯ:  Ќ1  --  манипулЯтор (искусственнаЯ "праваЯ
рука"). <i>Ќ2  --</i> манипулЯтор (искусственнаЯ "леваЯ рука"); а1, а1', а2, а2' --
каналы  передачи  информации  между  большими  вычислительными  машинами   и
специализированными  устройствами,  b1,  b1',  b2,  b2'  -- каналы  передачи
оптической  информации  и  сигналов,  управлЯющих  движениЯми  телевизионных
камер;  с1,  с2 -- каналы  управлениЯ манипулЯторами; ‘ -- среда,  в которой
работает робот; е -- объекты с которыми работает робот


     тельнаЯ"  --   может,   в  свою   очередь,  иметь  при  себе  подсобные
специализированные  устройства  (в  том  числе  --  в  случае вычислительной
системы -- и особые машины). ‘ходным образом и каждое полушарие мозга  имеет
рЯд  специализированных  отделов  (затылочный, теменной,  височный, лобный),
каждый из которых  ведает различными  функциЯми. „вучленность комплекса (как
машинного, так и  состоЯщего из двух полушарий) нисколько не исчерпывает его
описаниЯ  (даже  на  уровне  общей  структуры или "макроструктуры"), но дает
исходную схему длЯ описаниЯ.
     Џредположение  о том,  что работу головного  мозга можно в определенном
смысле моделировать  именно двухмашинным комплексом,  было высказано автором
настоЯщей   книги  в   1962  г.  [19,   с.   92].  ђеальность  такой  модели
подтверждаетсЯ  в настоЯщее  времЯ как кибернетическими работами по созданию
двухмашинных   комплексов,   так  и   нейрофизиологическими   экспериментами
последних  лет,  полностью  перевернувшими   взглЯды   на  соотношение  двух
полушарий мозга.

     <b>„‚Ђ ЏЋ‹“Ђђ€џ</b>
     ‘огласно  традиционным выводам  нейрофизиологии, у  взрослых  людей  (в
подавлЯющем  большинстве  случаев  --  правшей)  левое  полушарие  считаетсЯ
доминантным -- главным. Ћно управлЯет движениЯми главной -- правой -- руки и
речью (как  будет видно из дальнейшего изложениЯ,  некоторые важные функции,
свЯзанные  с  речью,  исполнЯет  другое  полушарие;  в  этом  смысле  термин
"доминантный"  несколько  условен).  ”ункции  правого  полушариЯ,  которое у
правшей  ведает  левой рукой, до  последних лет  оставались  неЯсными,  хотЯ
удивительнаЯ  длЯ того времени  догадка о них,  теперь подтвердившаЯсЯ, была
высказана  английским неврологом  X. „жексоном  еще 100  лет назад.  „жексон
полагал, что  правое  полушарие занЯто  прежде  всего наглЯдным  восприЯтием
внешнего  мира --  в отличие  от левого  полушариЯ,  которое преимущественно
управлЯет  речью  и  свЯзанными с ней процессами. —то  же  касаетсЯ звуковой
речи,  правое  полушарие,   по  „жексону,  может  производить  только  такие
словесные формулы,  которые как  бы  не членЯтсЯ на  части, а целиком служат
автоматически  произносимым обозначением  целой  ситуации.  "‡дравствуйте!",
"Џожалуйста!", "Џростите!".  Џроверка и  уточнение этой  гипотезы  оказались
возможными   лишь   недавно   благодарЯ    материалу,    накопленному    при
нейрохирургических операциЯх над  мозгом,  в  частности  при рассечении двух
полушарий мозга (ср. [149]).
     18


     ‹евое   ("доминантное"  --  в  традиционной   терминологии)   полушарие
соединено с правым несколькими соединительными путЯми (рис. 4).  Ћсновным из
них  ЯвлЯетсЯ мозолистое тело, состоЯщее  из волокон, которые соединЯют кору
двух полушарий. Љроме мозолистого тела, есть и другие  соединительные тракты
-- комиссуры (переднЯЯ комиссура, заднЯЯ комиссура,  зрительный перекрест --
хиазма). €сследование этих  соединительных  свЯзей, и их расположениЯ  может
представлЯть  значительный  интерес  с  точки  зрениЯ общей  кибернетической
теории.
     <img width=295 height=234 src="odd_even_011.jpg">
     ђис.  4.  ‘оединительные  свЯзи между полушариЯми головного мозга: 1 --
мозолистое тело;  2 -- промежуточнаЯ  масса; 3 -- переднЯЯ комиссура;  4  --
зрительный
     перекрест (хиазма); 5 -- заднЯЯ комиссура
     <b>ѓеометрическое строение мозга,</b>  как предположил  еще около <i>20</i> лет назад
акад. Ђ. Ќ. Љолмогоров, приближаетсЯ к такому идеальному типу, который может
быть теоретически рассчитан  длЯ любого комплекса автоматов. ’акие автоматы,
обменивающиесЯ между собой информацией, должны распо лагатьсЯ на поверхности
шара,  тогда  как середина  шара должна быть занЯта  соединительными свЯзЯми
между ними. ђас положение нейронов и их комплексов  в коре головного мозга в
некотором приближении соответствует этой идеальной модели
     (рис 5).
     ‘ледует заметить, что сама по себе эта кибернетическаЯ
     проблема значительно шире, чем вопрос о геометрии мозга
     ‘ходные  принципы   обнаруживаютсЯ   при   исследовании  челове  ческих
поселений -- от древнейших до современных "сверхгоро 19


     дов" (мегаполисов). ‚еличайший  архитектор XX века ‹е Љорбюзье всю свою
жизнь стремилсЯ к созданию строгой науки о градостроительстве -- о геометрии
города. Ћн  подчеркивал значение  "радиальноконцентрических форм" города длЯ
решениЯ  проблемы кризиса городов в машинный  век [20,  с.  275]. ђеальность
предложенных  Љорбюзье проектов  больших городов (рис.  6)  (начинаЯ  с  его
известного   плана  трехмиллионного   города)   подтверждаетсЯ   тенденциЯми
современного строительства сверхгородов.
     ќти мысли Љорбюзье  близки  и  к  тем  идеЯм  математиков  об идеальной
геометрии   коллектива   автоматов,   которые  согласуютсЯ   со   структурой
человеческого мозга. ЏонимаЯ  под бионикой ту  родственную кибернетике (если
не входЯщую в кибернетику) область современного знаниЯ, котораЯ ищет в живых
системах модель длЯ технических  решений, можно было  бы сказать, что в духе
бионики мозг человека оказываетсЯ моделью длЯ сверхгородов будущего.
     ЏользуЯсь  этими  архитектурными  сопоставлениЯми,  можно  сказать, что
ближайшую  аналогию  к головному мозгу человека (как бы срез его  модели  на
плоскости) представлЯют селениЯ первобытных  племен: в них  (как  у индейцев
бороро в Ѓразилии) круг, образуемый хижинами на периферии, делит


     <img width=224 height=219 src="odd_even_012.jpg">
     ђис. 5· ђасположение автоматов на поверхности шара:
     -- == -- == <b>свЯзи между автоматами (нейронами) на поверхности;</b> -- == --
-- <b>внутренние соединительные свЯзи</b>


     <img width=366 height=170 src="odd_even_013.jpg">