ЭНЦИКЛОПЕДИЯ

Мозг и электронная вычислительная машина

Опыт живой природы имеет особое значение для совершенствования электронных вычислительных машин (ЭВМ). Эти машины способны с 10—15-разрядными числами выполнять миллионы арифметических операций в секунду. Они позволяют экономить силы, ставить и решать самые трудоемкие задачи. Электронные вычислительные машины используются для управления быстро протекающими процессами, для планирования, прогнозирования и других операций. Они играют важную роль в освоении космического пространства.

Есть много общего в работе ЭВМ и функционировании нервной системы высших животных. Живые организмы и вычислительные машины содержат элементы, имеющие различное назначение (одни воспринимают информацию, другие выдают определенные команды, третьи выполняют эти команды), и линии связи, соединяющие эти элементы между собой. Только в электронных машинах для передачи информации служат электрические, а у животных — нервные импульсы, у первых роль линий связи играют металлические провода, а у вторых — нервные волокна и т. д.

Для того чтобы ЭВМ могла решить какую-либо задачу, ее нужно ввести в машину. С этой целью условия задачи преобразовывают в определенную систему сигналов, или, как говорят, кодируют. Необходимо, чтобы при кодировании не искажалась и не терялась информация, чтобы оно было возможно более экономным и т. д.

Природа дает совершенные образцы кодирования. Так, зрительный анализатор человека передает лишь те элементы изображения, в которых происходит изменение яркости. Если учесть, что значительная часть любого изображения состоит из однородных элементов, то станет очевидной выгода такого способа. Он заметно отличается от системы кодирования, принятой для передачи изображения в телевидении или по проводам: вне зависимости от характера изображения передаются все его элементы. Сейчас инженеры разрабатывают новый способ кодирования изображения.

В ЭВМ и других современных электронных устройствах огромное число различных элементов: транзисторов, электронных ламп, сопротивлений, конденсаторов. Иногда их сотни тысяч. Выход из строя почти любого из этих элементов приводит к неисправности всего технического устройства. А надежность работы, или компенсаторные возможности, центральной нервной системы животных и человека очень велики. Если удалить у животного часть мозговой массы, оставшаяся доля перестроит свои функции так, что вся система будет продолжать работать. Задача бионики состоит, в частности, в том, чтобы изучить и использовать принципы организации мозга для разработки новых систем ЭВМ. Выход из строя отдельных элементов не должен приводить к нарушению работы этих машин. Многие бионические исследования направлены на создание устройств, которые могли бы непосредственно распознавать звуки, печатный или рукописный текст. Тогда не нужно было бы вводить задачу в ЭВМ при помощи кода, как это делается сейчас. В будущем на основе изучения зрительных и звуковых анализаторов человека и животных будут созданы устройства, благодаря которым ЭВМ смогут работать по речевой команде, воспринимать информацию непосредственно с текста и т. д. Уже сделаны успешные шаги в решении этих сложнейших задач. Созданы бионические машины, способные распознавать с большей надежностью цифры от 1 до 9, машины, распознающие буквы и слова, устройства, воспринимающие акустические сигналы.

Вопросы, которыми занимается бионика, можно разбить на три группы. К первой из них относятся те, для решения которых достаточно имеющихся знаний в области биологии. Ко второй группе относятся вопросы, решение которых можно искать, изучая живую природу, совершенствуя биологические знания. Наконец, есть вопросы, и, быть может, самые увлекательные, которые природа пока таит в себе. Они могут быть поставлены на повестку дня только тогда, когда окружающий нас мир животных и растений будет изучен еще более глубоко. Задачи бионики решает сегодня многочисленная армия ученых. В будущем ее пополнят многие из тех, кто сидит сегодня за школьной партой, — ведь задачи эти неисчерпаемы.