Сознание и функционирующий мозг, как его материальная основа. Эволюционно-материалистическая концепция исследования их соотношения – от возникновения жизни до дивергенции конфигураций человеческой психики

Исходя из этого, мы приходим к выводу №2:

«Движущим фактором» для появления и развития первичных ощущений была необходимость различения критериев «вредности» или «биологической нейтральности» данного воздействия на организм в смысле сохранения или разрушения жизни.

Таким образом, наиболее вероятной оказывается гипотеза, интегрирующая идеи П. К. Анохина и А. Н. Леонтьева. Эта (интеграционная) гипотеза обосновывает предложенный А. Н. Леонтьевым объективный критерий чувствительности, который может указать стороннему наблюдателю или экспериментатору на наличие или отсутствие способности ощущения (психики) у данного животного по отношению к тому или иному воздействию — это такие процессы живых организмов, которые вызываются сигнальными (биологически нейтральными для данного организма) воздействиями, но при этом опосредствующими их отношения к биологически значимым воздействиям (первоначально в филогенезе – только к отрицательным), способным самим по себе определить процесс поддержания их жизни. Опосредствование биологически нейтральными воздействиями положительных (для данного организма) воздействий – это более поздний продукт эволюции.

9. Принцип понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов

Анализ и уточнение исходной информации для разработки информационной основы исследований. Анализ объектов исследования. Разработка информационной основы

Неопределенность онтологического статуса информации (то есть, существование нескольких равноправных философских подходов к пониманию сущности информации) сохраняется до настоящего времени [Колин 2008]. Поэтому для принципа понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов также требуется анализ и уточнение исходных данных.

Многочисленные технологии обработки информации на ЭВМ (электронных вычислительных машинах или компьютерах) существуют и развиваются, несмотря на нерешенность этого статуса информации. Существуют и развиваются сами ЭВМ, их программное обеспечение, а также и другие устройства обработки информации. Дело в том, что для осуществления конструкторских и технологических решений в области информатики онтологический статус информации значения не имеет. Выбранная нами методология исследования системы «функционирующий мозг – сознание» ставит вопрос о «технологическом» «сопряжении» потенциально возможных общих принципов (или законов) и результатов этого функционирования с его «конструкцией», для чего также не требуется решения онтологического статуса информации.

10. Общий принцип воздействия явлений субъективной реальности на «телесные процессы»

Предварительные выводы и гипотезы (вывод №3; гипотезы №№4, 5, 6, 7)

Уже на начальном этапе анализа принципа понимания психики и сознания как набора обрабатывающих информацию механизмов возникает вопрос: если психика – это свойство высокоорганизованной материи (мозга у высших животных и человека), заключающееся в отражении внешнего мира и собственных внутренних состояний организма, а сознание является высшим уровнем отражения человеком действительности, – тогда откуда же в таком случае берется информация в психических процессах? Важность постановки этого вопроса и ответа на него вытекает из следующего вывода №3:

Необходимо учитывать, что при представлении принципов работы психики как «отражательного механизма», кодирование не требуется как таковое; зато оно необходимо для существования информации, и понимается как установление соответствия между определенными параметрами сенсорного стимула и характеристиками импульсной активности нейрона и/или местом его расположения. Это качественное отличие общих принципов формирования отражений и информации.

Гипотетически возможны два варианта появления информации в психических процессах. Первый – какие-то специфические процессы преобразования субъективных образов (как отражений) в информационные объекты с соответствующим кодированием и декодированием информации. Современными нейронаучными средствами такие участки мозга (или специализированные нейроны) просто обязаны были бы быть выявлены, если бы они существовали – но не выявлены. Второй вариант, – который может быть сформулирован в форме антиномии-проблемы – процессы формирования отражений на биологическом уровне (в том числе, психические) изначально построены таким образом, что еще одним свойством этих процессов (кроме формирования отражений) является также кодирование информационных объектов.

Такими двойственными свойствами (и формирования отражений, и кодирования-декодирования информации) обладают и некоторые отражения в неживой природе (в технических устройствах). Некоторые примеры таких процессов приведены в Приложении А. Первая составляющая этих процессов – взаимодействие (объектов или процессов), вторая – отражение (получение изображений), третья – информационная (кодирование и декодирование информации). Информационная составляющая присутствует, например, в процессах получения фотографий. При использовании фотографических технологий со светочувствительными материалами и последующей химической или физической их обработкой, материальными носителями закодированной (в аналоговой форме) зрительной информации являются негативы. Декодирование зрительной информации с этих ее носителей осуществляется в процессах получения позитивов. Также материальным носителем закодированной (в аналоговой форме) зрительной информации является голограмма. Декодирование информации с этих носителей (голограмм) осуществляется освещением их опорной световой волной. Цифровое кодирование зрительной информации осуществляется в цифровых фотокамерах, декодирование этой информации может быть осуществлено, например, уже в компьютерах, с демонстрацией ее на мониторах. Материальными носителями закодированной (в аналоговой форме) звуковой информации могут быть виниловые пластинки или магнитофонные ленты. Комплексная информация содержится в кинофильмах, причем кодирование этой информации может быть, как аналоговым, так и цифровым. Существует также возможность «перекодирования» такой информации из аналоговой в цифровую форму (как более удобную для использования). Все эти процессы (с точки зрения их информационной составляющей) осуществляются, как минимум, в две стадии: кодирование (получение негативов, голограмм, записей на магнитных лентах и т.д.) и декодирование (получение фотографических позитивов, голографических изображений, воспроизведение музыки или кинофильмов и т.д.).

Таким образом, приходим к гипотезе №4:

Процессы формирования отражений на биологическом уровне (в том числе, психические) построены таким образом, что изначально еще одним свойством этих процессов (кроме формирования отражений, являющихся технологическими аналогами мнимых оптических изображений) является также кодирование информационных объектов.

Согласно генетического принципа исследований соотношения сознания и его материальных основ, следующим его этапом должно являться – установление тех изменений в «обрабатывающих информацию механизмах» психики, которые привели к «скачкообразным» изменениям развития психики в филогенезе.

Прежде всего проанализируем, какие технологические разработки, воплощенные в современных технических устройствах, являются решениями второго из поставленных Д. И. Дубровским «основных вопросов» (гл. 2): «Если явлениям субъективной реальности нельзя приписывать физические свойства, то как объяснить их способность причинного действия на телесные процессы?». Как мы уже отмечали, для возможности такого анализа необходимо термин «субъективная реальность» заменить термином «объекты, не имеющие физического воплощения и физических свойств, но обусловленные материальными процессами, имеющими вполне определенные физические свойства», а термин «телесные процессы» – термином «материальные (или энергетические) процессы».

Кроме мнимых оптических изображений, такими техническими «объектами, не имеющими физического воплощения и физических свойств, но обусловленными материальными процессами, имеющими вполне определенные физические свойства», являются также информационные объекты (или процессы). В соответствии с принципами фон Неймана, в технологическом процессе преобразования информации на ЭВМ (электронных вычислительных машинах или компьютерах) процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет информационное содержание, материальным носителем которого являются эти сигналы. В соответствии с формальной логикой такая последовательность выполнения операций выглядит неосуществимой (как и решение второго из «основных вопросов» Д. И. Дубровского): информационное содержание, формирующее задачу выполнения информационной технологической операции, казалось бы, не может существовать раньше, чем его материальный носитель – соответствующая ему последовательность энергетических импульсов.

Для метода цифрового кодирования информации этот мнимый парадокс разрешается достаточно просто – одним из принципов фон Неймана, – в соответствии с ним адрес каждой следующей команды задается в процессе выполнения текущей команды. Согласно этим принципам, вся информация для обработки на ЭВМ преобразуется в двоичную форму, соответствующую амплитудному (технологически – одному из наиболее простых) цифровому кодированию (электрическим импульсам с большей амплитудой напряжения присваивается цифровое значение «1», с меньшей амплитудой (или отсутствием напряжения) – «0»). Для выполнения операций обработки информации все информационные объекты (алгоритмы, числа и прочие) представляются в форме некоторых цифровых последовательностей, над которыми и производятся все действия [Акулов, Медведев 2007]. Но все эти цифровые последовательности материальными объектами не являются, следовательно, при отвлечении от предмета исследования (т.е. сознания) второй из «основных вопросов» Д. И. Дубровского находит технологическое решение в работе компьютеров (ЭВМ).

Еще одним техническим устройством, представляющим технологическое решение второго из «основных вопросов» Д. И. Дубровского, являются ИНС – искусственные нейронные сети. Результатом прохождения сигналов через ИНС с определенной структурой, архитектурой и значениями коэффициентов межнейронной связи, которые могут настраиваться в процессе обучения, является такое изменение сигналов, которое определяется характеристиками конкретной ИНС. Формат ответов, выдаваемых ИНС, является вещественным числовым вектором, информационно не интерпретируемым в явном виде [Комарцова, Максимов 2004]. Таким образом, в ИНС энергетические характеристики сигналов даже не соответствуют какому-то реальному информационному содержимому, то есть фактически являются «мнимым информационным содержанием» этих сигналов. Тем не менее, это «мнимое информационное содержание» управляет процессом изменения энергетических характеристик сигналов, для этого управления оказывается достаточно особенностей структуры, архитектуры и значений коэффициентов межнейронной связи, которые могут настраиваться в процессе обучения ИНС.

Уровню обработки информации в ИНС соответствует свойство раздражимости организмов, характеризующееся вынужденной ориентировкой организмов по отношению к градиентам внешних раздражителей (т.е. силовым линиям). Хотя сами локомоторные реакции осуществляются относительно компонентов окружающей среды, но ориентация организмов (или органов растений) происходит относительно энергетических воздействий. Таким образом, для осуществления процессов раздражимости достаточно такого уровня обработки информации, когда процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет их «мнимое информационное содержание» (т.е. энергетические характеристики этих сигналов).

Исходя из этого предлагается гипотеза №5:

Для технических систем и живых организмов возможно выделить хотя бы некоторые общие признаки – классифицировать их по уровням обработки информации:

1. Энергетический уровень – на котором процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет их «мнимое информационное содержание» (т.е. сами энергетические характеристики этих сигналов, формирующиеся на первой стадии информационного процесса – кодирования). Использование информации осуществляется без ее декодирования, которое в процессах этого уровня отсутствует. К этому уровню относятся: среди технических систем – ИНС (искусственные нейронные сети); среди процессов живых организмов – процессы раздражимости;

2. Информационный уровень – на котором процессом изменения энергетических характеристик сигналов управляет информация (т.е. «действительное информационное содержание» сигналов), материальным носителем которой являются эти сигналы. К этому уровню относятся: среди технических систем – ЭВМ (компьютеры); среди процессов живых организмов – психические процессы. Информационные процессы на этом уровне протекают как трехстадийные: первая стадия – кодирование информации, вторая стадия – декодирование информации, третья стадия – использование информации. Для живых существ: на первой стадии происходит установление соответствия между определенными параметрами сенсорного стимула и характеристиками импульсной активности нейрона и/или местом его расположения; на второй стадии – декодирование информационного содержания сигналов психическими (субъективными) образами; на третьей стадии – процесс изменения энергетических характеристик сигналов, за счет которого осуществляется регуляция поведения и деятельности. Для информационных процессов, происходящих в ЭВМ, в информатике используется другая терминология и другая интерпретация (точно также, как для интерпретации процессов отражения в физике и в философии).

Общий принцип воздействия явлений субъективной реальности на «телесные процессы» сформулируем в форме гипотезы №6:

В психике живых существ информация кодируется в аналоговой форме, а декодированная информация («действительное информационное содержание» сигналов) представлена в психических (субъективных) образах. Тем не менее, принципы, в соответствии с которыми психические образы управляют изменениями энергетических характеристик сигналов в процессах переноса энергии без переноса вещества (в нервных процессах, обуславливающих эти психические образы) могут определяться некими аналогами принципов фон Неймана, учитывающими специфику аналогового представления информации и регуляцию деятельности живых существ. То есть, в любом случае «адрес» каждой следующей «команды» должен задаваться в процессе выполнения текущей «команды» (этот принцип объясняет и очень высокую скорость реагирования живых существ, зачастую превышающую даже скорость прохождения нервных импульсов).

В развитие этих гипотез выдвигается гипотеза №7:

В эволюции психики и поведения животных возможность совершенствования «механизмов обработки информации» зависит от сформированности «отражательных механизмов» психики, а также от полноты состава информационной составляющей психических процессов (т.е. наличия всех трех стадий: кодирования, декодирования и использования информации). Основные принципы функционирования «отражательных механизмов» и стадий информационной составляющей психических процессов нашли воплощение в физиологии нервной системы к моменту перехода в филогенезе между стадиями развития психики – от элементарной сенсорной к перцептивной. Поэтому дальнейшее развитие психики в филогенезе обеспечивалось, в основном, совершенствованием методов и соответствующих им «механизмов» обработки информации.

В соответствие с этими гипотезами, в нашем дальнейшем исследовании основным становится анализ эволюционного развития технологических уровней обработки информации психикой животных и человека.

11. Эволюция «механизмов обработки информации» при переходе между стадиями развития психики – от элементарной сенсорной к низшему уровню перцептивной

Анализ и уточнение исходной информации. Анализ объектов исследования. Разработка информационной основы

Наиболее глубокие качественные изменения, которые претерпела психика в процессе эволюции животного мира, произошли при «пересечении» четкой, наиболее существенной грани, проходящей между элементарной сенсорной и перцептивной психикой, знаменуя собой основную веху грандиозного процесса эволюции психики [Фабри 2003].

Стадия перцептивной психики характеризуется способностью отражения внешней объективной действительности уже не в форме отдельных элементарных ощущений, вызываемых отдельными свойствами или их совокупностью, но в форме отражения вещей. Переход к этой стадии развития психики связан с изменением строения деятельности животных, – теперь в ней выделяется не только сам предмет, на который направлена деятельность животного, но и те условия, в которых этот предмет объективно дан в среде. Это содержание уже не связывается с тем, что побуждает деятельность в целом, но отвечает специальным воздействиям, которые его вызывают [Леонтьев 1983б].

В мире животных процесс эволюции привел к трем вершинам: позвоночные, насекомые и головоногие моллюски. Соответственно высокому уровню строения и жизнедеятельности этих животных мы наблюдаем у них и наиболее сложные формы поведения и психического отражения. Представители всех трех «вершин» способны к предметному восприятию, хотя, очевидно, только у позвоночных эта способность получила полное развитие. У остальных двух групп перцепция развивалась своеобразными путями и качественно отличается от таковой у позвоночных – ее развитие у насекомых и головоногих не вышло за пределы низшего уровня перцептивной психики. Аналогично обстоит дело и с другими решающими критериями стадии перцептивной психики, – сравнивая беспозвоночных с позвоночными, необходимо также учесть, что ни головоногие, ни членистоногие не имеют никакого отношения к предкам позвоночных. Путь, ведущий к этим вершинам, отклонился от пути к третьей вершине еще на очень раннем этапе эволюции животного мира. Поэтому высокое развитие морфологических и поведенческих признаков является при сравнении с позвоночными лишь аналогией, обусловленной мощным повышением общего уровня жизнедеятельности, характерным для всех трех групп животных [Фабри 2003].

Проанализируем особенности, отличающие низший уровень перцептивной психики у этих трех групп животных.

11.1. Членистоногие

Центральный класс типа членистоногих составляют насекомые. Кроме насекомых к членистоногим относятся: ракообразные, паукообразные, многоножки и некоторые мелкие группы. Нервная система, и в частности головной мозг, устроена у разных членистоногих весьма различно. Насекомые – самый многочисленный класс животных как по количеству видов, так и по количеству особей.

Животные, находящиеся даже на низшем уровне перцептивной психики, характеризуются весьма сложным и разнообразным поведением, различающимся по типам деятельности, что позволяет провести его классификацию. Для анализа эволюции психической деятельности А. Н. Северцов условно разделил ее на три основных типа: «Мы знаем три основных типа психической деятельности у животных, а именно рефлекторную деятельность, инстинктивную и деятельность, которую мы условно обозначим как „деятельность разумного типа“» [Северцов 2005, С. 18]. Для этого анализа термином рефлекс он обозначил наследственные, однообразные, правильно повторяющиеся целесообразные, т.е. приспособительные реакции организма на специфические раздражения. Термином инстинкт – деятельность, обычно состоящую из длинного ряда сложных целесообразных действий, являющихся ответом на определенное внешнее раздражение. Инстинктивная деятельность также является целесообразной, наследственной и до известной степени «машинообразной», но отличается от рефлекторной своей гораздо большей сложностью. «Деятельность разумного порядка» – целесообразная, но не наследственная, в индивидуальной жизни требующая для производства определенного действия определенной выучки. Наследственной является способность к деятельности данного типа, но не самые действия, за определенным раздражением могут следовать весьма разнообразные действия. В качестве примера самой низкой степени «деятельности разумного порядка» А. Н. Северцов приводит условные рефлексы: животное приучается реагировать постоянно на раздражение, на которое оно нормально этим способом совершенно не реагировало: например, у него начинает выделяться слюна, когда оно слышит определенный звук. Условный рефлекс отличается тем, что он не наследственный и приобретен животным в необычно короткое с эволюционной точки зрения время [Северцов 2005].

В Приложении Г приведены наиболее характерные особенности инстинктивного поведения насекомых, примеры этого поведения.

11.2. Сравнительный анализ уровней обработки информации психикой животных и ЭВМ

Предварительные выводы и гипотезы (гипотезы №№8, 9)

В соответствие с гипотезой №7 (гл. 9), а также примерами инстинктивного поведения насекомых (Приложение Г) проведем сравнительный анализ изменения уровней обработки информации психикой животных при переходе в филогенезе с уровня элементарной сенсорной психики к низшему уровню перцептивной психики). В качестве сравнительного аналога для анализа уровней обработки информации психикой живых существ и человека, предварительно примем иерархию программных средств ЭВМ (электронных вычислительных машин). За аналог устройств ЭВМ (аппаратного обеспечения) у животных можно принять их нервные системы, либо сами организмы (у простейших).

В учебнике информатики [Демидов и др. 2018] предлагается следующая стандартная классификация программных средств ЭВМ (рис. 5).

Рис. 5 Иерархия программных средств ЭВМ

Программы первого уровня хранятся в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и работают непосредственно с аппаратурой ЭВМ. Эти программы являются неотъемлемой частью конкретной ЭВМ, поэтому их называют внутренним программным обеспечением (для ПЭВМ совокупность этих программ носит название BIOS – базовая система ввода-вывода). В состав BIOS входят:

– драйверы (программы, обслуживающие внешние устройства);

– тестовые программы для контроля работоспособности оборудования;

– программа начальной загрузки.

Для живых организмов в качестве аналога BIOS может быть рассмотрена система реализации генетической информации.

Второй уровень принадлежит операционным системам. Операционная система предоставляет программам более высокого уровня набор функций (программный интерфейс), а пользователям – набор утилит и некоторые инструментальные программы (пользовательский интерфейс). В состав операционной системы обычно также входят дополнительные драйверы, которые обеспечивают работу с внешними устройствами, не известными внутренним драйверам.

При обработке информации психикой живых организмов «пользователями» являются сами эти организмы, поэтому в соответствии с классическими представлениями о психике: никакие аналоги операционных систем в психике животных и человека даже в качестве гипотез не рассматриваются.

К третьему уровню относятся все остальные программы.

Для животных к аналогам этих программ (т.е. к третьему уровню иерархии программных средств в психике животных) следует отнести поведенческие программы, в первую очередь безусловные и условные рефлексы, а также различные таксисы.

Вопросы возникают при анализе инстинктов – с одной стороны, это также поведенческие программы. Но с другой стороны, и это особенно наглядно видно в деятельности насекомых, – при инстинктивном поведении в поведенческие «цепочки» «выстраиваются» другие, более простые поведенческие программы – операции.

При выборе аналога программ инстинктивного поведения у насекомых, видимо, следует рассматривать не современные ЭВМ, а ранние (1955 г. – начало 60-х годов XX-го века) системы пакетной обработки информации, использующие резидентную программу—диспетчер, которые являлись прообразом операционных систем. Они стали первыми системными программами, предназначенными не для обработки данных, а для управления последовательностью вычислительного процесса. При пакетном режиме программы пишутся на двух разных языках: на языке программирования и на языке команд программы—диспетчера. Пакетный режим повышает эффективность использования компьютера, однако внесение любого исправления в последовательность вычислительного процесса требует значительно больше времени, чем при интерактивной работе за пультом машины.

У поведенческих инстинктивных программ насекомых одной из основных функций является аналогичная программам—диспетчерам ранних систем пакетной обработки информации – функция управления последовательностью более простых поведенческих программ, в первую очередь рефлексов. По этому признаку инстинкты (несмотря на то, что они сами являются поведенческими программами) все-таки следует отнести ко второму уровню иерархии программных средств в психике животных. Из совместного рассмотрения этой аналогии и примеров инстинктивного поведения насекомых следует гипотеза №8: