МЫШЛЕНИЕ

ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТРАНСТВ 
galactic.org.ua 
ЧЕЛОВЕК 

Разум - это понимание сущности вещей.
Мо-Цзы, древнекитайский философ (480-400 гг. до н. э.)

Собирая материал к настоящей статье, я наткнулся на весьма примечательное высказывание одного из классиков диалектического материализма Ф. Энгельса. Привожу его дословно:
"Мы несомненно "сведем" когда-нибудь экспериментальным путем мышление к молекулярным и химическим движениям в мозге; но разве этим исчерпывается сущность мышления?"

Довольно неожиданно, не правда ли? Ведь Энгельс идет на явную уступку идеалистам, причем по принципиальному вопросу. И в этом вся суть. Как только речь заходит о человеческом мышлении, его природе и организации - вся стройность и последовательность научных подходов немедленно рушится. Причем это свойственно любым методам изучения, как теоретическим, так и практическим. А ведь проблемой мышления занимаются многие научные дисциплины, от философии и психологии до искусственного интеллекта и нейробиологии. И нет никаких сомнений в цельности современных методологических основ этих наук, причем основ, значительно отличающихся друг от друга. Иначе все эти науки просто не стали бы отдельными дисциплинами. А итог один и тот же. Либо проблема сущности мышления обходится стороной везде, где только можно, либо ввиду явной неприменимости имеющегося научного инструментария делаются такие логические выводы, что они не выдерживают никакой критики. В чем же дело? Неужели предмет так труден для понимания?

Мышление изучают как экспериментаторы, так и теоретики. Экспериментаторы, и прежде всего нейробиологи, добились некоторого успеха, получив результаты количественные - выяснив назначение отдельных элементов структуры головного мозга, а также измерив их объем, вес, электрический потенциал и выяснив химический состав, однако не дали качественного понимания процесса мышления.

У теоретиков свои трудности. Мышление, судя по всему, не обладает свойством рекурсивности ^[1], и поэтому теоретические размышления о его природе не принесли настолько строгих результатов, чтобы те стали общепризнанны. Изучить механизм мышления с помощью самого мышления, видимо, проблематично. Однако это не значит, что никакие теоретические построения по этому поводу невозможны. Суть мышления с помощью теоретических рассуждений не установить, однако значимые прикладные результаты получить, наверное, можно. Ситуация напоминает современную квантовую физику, в частности, одну из ее основополагающих теорий - квантовую электродинамику. Физики отказались отвечать на вопросы "почему и зачем", взамен придумав для себя удобную отговорку. Для ее оглашения лучше всего дать слово одному из авторов - Нобелевскому лауреату Ричарду Фейнману: "Если вам не нравится, как устроена Природа, - это будет мешать вашему пониманию. Физики научились решать эту проблему: они поняли, что нравится им теория или нет - неважно. Важно другое - дает ли теория предсказания, которые согласуются с экспериментом. Тут не имеет значения, хороша ли теория с философской точки зрения, легка ли для понимания, безупречна ли с точки зрения здравого смысла. Квантовая электродинамика дает совершенно абсурдное с точки зрения здравого смысла описание Природы. И оно полностью соответствует эксперименту". Вот так. Главное, чтобы мы могли что-нибудь посчитать, а что мы считаем на самом деле и какой в этом смысл - не важно. Понятно, что физикам пришлось пойти на такое не от хорошей жизни. Здесь уместно вспомнить, что один из основоположников квантовой теории Альберт Эйнштейн до конца дней своих не признавал новейших физических теорий, просто не видел в них некоей красоты и философского смысла. Но старая гвардия ушла, а нынешнее поколение физиков такие мелочи уже не беспокоят. Однако вернемся к мышлению.

Мы тоже вряд ли сумеем определить, что такое мышление. Но, может быть, нам повезет и мы правильно поставим хотя бы несколько вопросов по этому поводу. А это уже первый шаг к ответам. Но сначала пару слов о терминологии. В разных дисциплинах термины "мышление", "разум", "интеллект" имеют разное значение. Например, в психологии "интеллект" составляет подмножество понятия "мышление", некую совокупность самых общих умственных способностей. В данном тексте во избежание междисциплинарной многозначности все эти термины считаются синонимами.

Мышление и его компоненты

Что же такое мышление в общем смысле? Вопрос этот по своей важности достоин того, чтобы стать основным вопросом философии. По всей видимости, суть мышления и является одной из его сторон. Можно было бы привести несколько страниц определений мышления, серьезных и юмористических, сгенерированных представителями разных наук, культур и эпох. Среди них были бы такие: "Мышление является высшим познавательным процессом. Оно представляет собой порождение нового знания, активную форму творческого отражения и преобразования человеком действительности". Или такие: "Мышление - это то, что отличает человека от машины", "Разум - это еще не сформировавшийся инстинкт" и "Интеллект - способность человека совершать ошибки". Но дело в том, что эти несколько страниц определений ни на йоту не приблизили бы нас к пониманию сути мышления, а только бы все запутали. Поступим иначе. Не будем сейчас давать никаких определений. Выдвинем несколько гипотез и сделаем несколько допущений для того, чтобы попробовать разобраться со структурой мышления, его значимыми свойствами и функциями. Причем сделаем это с нескольких различных точек зрения. Говоря образно, рассмотрим со всех сторон некий "черный ящик". Повертим, покрутим его, и может быть, что для наших прикладных надобностей никаких определений давать и не придется, а на значимые выводы мы выйдем "малой кровью", успешно избежав необходимости решать основной вопрос философии.

Для начала разделим мышление на компоненты. Оговорюсь, что это разделение не является строгим и делается только для облегчения дальнейших построений. Так вот. Мышление состоит из двух основных компонентов: потока сознания и здравого смысла (всего далее мы выделим четыре компонента). Здравый смысл, в свою очередь, разделяется на опыт и интуицию. Разницу между потоком сознания и здравым смыслом хорошо показал К. Дункер в "Подходах к исследованию продуктивного мышления". Образно он выразил это так: по сравнению с потоком сознания "у здравого смысла прекрасный нюх, но зато старчески тупые зубы". Более чем показательно. Теперь попробуем стратифицировать мышление по уровням. Для этого построим некую табличку (табл. 1) по аналогии с моделью взаимодействия открытых систем (OSI). Эта табличка не имеет самостоятельного значения, как не имеет никакого отношения к принятой в тех или иных дисциплинах классификации. Однако она послужит нам некоей отправной точкой.

Таблица1. Стратификация мышления по уровням

Такое разделение легко оспорить, однако для него есть основания. В частности, сложнейшая функция распознавания образов отнесена ко второму уровню только на том основании, что данной способностью обладают почти все животные, а вот решать алгоритмические задачи они просто не могут.

Физический уровень отдан на откуп нейробиологам. Примитивным уровнем, а также уровнем здравого смысла любят заниматься специалисты в области искусственного интеллекта и когнитивные психологи. Уровень потока сознания изучают философы, психологи, а в последнее время еще и физики. Но об этом далее. Есть еще несколько дисциплин, которым небезразлична проблема мышления, здесь же названы только те, что имеют непосредственное отношение к изучению разума.

Конспективно отметим, что по поводу мышления наработала современная наука. Начнем с нейробиологов.

Мышление с точки зрения нейробиологии

Существует гипотеза, что процесс мышления протекает в головном мозге. Более того, она является общепринятой. Для этой гипотезы есть немало оснований, например, медицинских. Общеизвестно, что в случае травматических повреждений мозга возможны нарушения памяти, речи и самого мышления. Например, потеря кратковременной памяти или памяти на лица, появление дефектов речи, таких как заикание, и существенные изменения в осуществлении некоторых мыслительных операций, таких как абстрагирование или синтез. Примем эту гипотезу и мы. Итак, головной мозг как "физический уровень" мышления изучают нейробиологи. Многим из них, как правило, не свойственно широкое теоретизирование в отрыве от экспериментальных данных и построение неких концепций функционирования мозга. Известный американский нейрофизиолог Дэвид Хьюбел (David H. Hubel) в одной из своих работ прямо написал: "К счастью, спекуляции о принципах работы мозга не являются единственным путем для исследования, и изучать мозг - более увлекательное и, кажется, более полезное занятие". К его позиции можно отнестись с уважением, однако, надеюсь, это взгляд на проблему отдельных исследователей, а не научной дисциплины в целом. Нейробиологи в лице нейроанатомов и нейрофизиологов дали нам богатейший фактический материал. Подсчитано и измерено довольно много. От типичного объема головного мозга (1400 см³) и количества нейронов в нем (10¹¹-10¹²) до величины мембранного потенциала (0,07 В) и максимальной "тактовой частоты", с которой нейроны могут генерировать импульсы (до 800 Гц, а 100-200 Гц - типично). В шутку можно дать "ориентир" разработчикам микропроцессоров - 10¹² "транзисторов" на кристалле, напряжение питания ядра - 0,07 В, частота - около 1 кГц. Технологический процесс прикиньте сами. Это действительно только шутка, потому что нейрон невообразимо сложнее транзистора, а архитектура головного мозга имеет такую потрясающую степень параллелизма, что высокого быстродействия отдельных элементов или высокой тактовой частоты "устройства" в целом и не требуется. Кстати, на секунду отвлекусь на вопрос, связанный с происхождением современного человека. Наши возможные предки, или, по иному мнению, тупиковые ветви развития рода человеческого, нашими предтечами совсем не являющиеся, имели одну характерную особенность. Объем их головного мозга был значимо меньше, чем у Homo sapiens sapiens, за одним единственным исключением (табл. 2).

Таблица 2. Объем головного мозга у древних людей.

Это исключение - Homo sapiens neanderthalensis, головной мозг которого превосходил человеческий по объему на 100 см³. По этому поводу есть даже некая теория о том, почему неандертальцы так и не стали главенствующим видом на Земле, несмотря на свое столь высокое интеллектуальное развитие. Да по той простой причине, что вид Homo sapiens sapiens (то есть мы с вами), благодаря своей многочисленности и врожденной жестокости более совершенного конкурента просто-напросто истребил.

Это все к тому, что нам, якобы "венцу творения", явно не стоит задаваться. Могут со временем выясниться неприятные подробности нашего воцарения в подлунном мире. А теперь вернемся к нейрофизиологии.

Помимо количественных получены и некоторые качественные результаты. Произведено картирование головного мозга, и имеются приблизительные сведения о том, какой участок головного мозга за какие функции отвечает.

Довольно много известно о двигательной коре, отвечающей за произвольные движения. Знание достигнуто во многом благодаря изучению естественных травм головного мозга человека - частому явлению в наш век войн и автомобилей. Относительно неплохо исследован зрительный тракт, включающий в себя первичную зрительную (или стриарную) кору. На сегодня имеется четкое представление, для чего она нужна и каков ее вклад в анализ зрительной информации. Более или менее изучены и несколько других отделов головного мозга. Очень много сведений получено о разновидностях, строении и функциях нейронов, физике и химии образования нервных импульсов, о синаптической передаче и организации нейронных сетей. Перечень знаний о "физическом уровне" мышления можно продолжать и продолжать, однако ни порознь, ни в совокупности они пока не привели к пониманию механизмов мышления.

Мышление с точки зрения искусственного интеллекта

Некий прорыв совершили специалисты в области искусственного интеллекта, изучавшие в целях моделирования или имитирования как физический уровень мышления, так и уровни прикладной и здравого смысла. К сожалению, прорыв произошел не столько в понимании сути мышления, сколько в понимании сложности проблемы. (А как хорошо все начиналось. Казалось, еще чуть-чуть и все благополучно разрешится. Есть даже исторический анекдот на эту тему. Марвин Минский, один из ведущих специалистов по искусственному интеллекту, в 60-х годах вызвал к себе первокурсника Массачусетского технологического института и дал задание на лето - изучить и решить проблему машинного зрения. Вот так, ни больше и ни меньше. Излишне упоминать, что осенью первокурсник вернулся с пустыми руками.)

Понимание сложности механизмов мышления пришло потому, что за несколько десятков лет специалисты по искусственному интеллекту (ИИ) испробовали множество различных вариантов моделирования или имитации мышления на пути к созданию искусственного разума. Если говорить подробнее, то по-крупному можно выделить два подхода: "нисходящий" и "восходящий". Суть "восходящего" в следующем: максимально точно смоделировать нейроны и их взаимодействие в надежде, что по мере усложнения и укрупнения моделей они во все большем объеме будут воспроизводить функционирование образца из живой природы, а в пределе, при создании модели мозга, модель будет обладать способностью к мышлению. Напротив, "нисходящий" подход заключается в том, что имитируется мышление человека при решении тех или иных задач, причем именно имитируется, так как применяемые алгоритмы зачастую не имеют ничего общего с тем, как в действительности решает подобную задачу человек. Ожидалось, что как только число успешно решаемых компьютером задач достигнет некоего "критического уровня", можно будет говорить о том, что получен "искусственный интеллект". Предложены даже несколько систем критериев и тестов, прохождение которых компьютерной программой позволяет заключить, что машина достигла "критического уровня" и мыслит. Из них самый, наверное, спорный, но в тоже время известный - тест Тьюринга. Какие достигнуты результаты? Да самые разные. Приведу несколько из них. Нейронные сети, как образец моделирования естественного интеллекта, прошли путь от однослойных нейронных сетей (часто называемых персептронами), которые благодаря усилиям Минского, Розенблата, Уидроу и др. успешно решали многие "игрушечные" задачи, до многослойных сетей, которые способны озвучивать текст, распознавать рукописные буквы и эффективно сжимать изображения. То есть "восходящий" подход в принципе позволил построить работоспособные модели "примитивного" уровня мышления. Есть хорошие результаты и по имитации мышления на уровне здравого смысла, в частности, по имитации профессиональной деятельности. Типичным примером имитации профессиональной деятельности являются системы, основанные на знаниях, и прежде всего экспертные системы. Технологии, наработанные на "нисходящем" пути, можно встретить во многих современных программах, а экспертных систем в различных отраслях профессиональной деятельности создано достаточно много, и, видимо, несмотря на явное падение интереса к этой тематике, они еще продолжают создаваться.

Мы говорили в основном о физическом и прикладном уровнях, а также об уровне здравого смысла. Специалисты в области ИИ подступились и уровню потока сознания, а здесь самым известным подходом является нечеткая логика, созданная более 35 лет назад нашим бывшим соотечественником, а затем профессором Калифорнийского университета Л. А. Заде. Дело в том, что нечеткая логика позволяет имитировать то, как человек справляется с задачами, не имеющими алгоритмического решения. А это необходимо, чтобы сымитировать часть важных свойств потока сознания. Особенно ухватились за нечеткую логику японцы. Создан ряд образцов программного обеспечения и аппаратуры на основе нечеткой логики. Образцы позволяют управлять сложными производствами, самолетами и автомобилями, ухаживать за больными и даже дегустировать вина.

Несколько слов в заключение разговора об ИИ. По большому счету понимания механизмов мышления естественного или создания интеллекта искусственного специалистам в области ИИ добиться пока не удалось. Но достигнуты некоторые прикладные результаты, и более того, налажено их широкое применение в реальных системах.

Мышление с точки зрения психологии

Свое особое мнение по поводу мышления есть и у психологов. Психологи, как правило, применяют термин "мышление" в довольно узком смысле, однако это только вопрос терминологии, а не каких-то глубинных различий. С их точки зрения мышление есть один из психических процессов или одно из свойств личности наряду с речью, памятью, эмоциями и т. п. Конечно, прослеживание взаимосвязи и взаимозависимости психических процессов и свойств личности не отвергается, а только поощряется. Об этом говорят, например, даже названия трудов выдающихся отечественных психологов: "Мышление и речь" Л. С. Выготского или "Язык и сознание" А. Р. Лурии. Но не более того. Определение мышления у психологов существует, в качестве примера приведу следующее: "Мышление есть опосредованное и обобщенное отражение действительности человеком в ее существенных связях и отношениях". Есть несколько функций мышления (или операционных компонентов), которые общепризнанны. Мы их перечислим, на подсознательном уровне поймем, о чем идет речь, и двинемся дальше. Итак, под операционными компонентами мышления обычно понимается некая система мыслительных операций, включающая в себя анализ, синтез, сравнение, абстрагирование, обобщение, классификацию и систематизацию. Раскрывать каждый компонент не буду, так как об этом подробно написано в любом учебнике по психологии. В принципе и так ясно, чем мышление с точки зрения психологов отличается, например, от памяти и речи. Мышление подразделяется на два вида и четыре подвида:

Разделение мышления на два вида - теоретическое и практическое - на первый взгляд перекликается с нашим разделением на поток сознания и здравый смысл. И действительно, здесь есть много общего, однако есть и существенная разница. По словам видного отечественного психолога Б. М. Теплова, "работа практического мышления в основном направлена на разрешение частных конкретных задач... тогда как работа теоретического мышления направлена в основном на нахождение общих закономерностей". Таким образом, с точки зрения Теплова мышление как теоретическое, так и практическое носит алгоритмический характер, то есть является процессом нахождения алгоритма решения задач. О задачах, не имеющих алгоритмического решения, и о самосознании как важных составных частях потока сознания психологи в приложении к мышлению речи не ведут. Однако это не означает, что подобные вопросы психологией не изучаются.

Следует отметить, что в психологии разработан ряд концепций человеческого интеллекта. Одна из самых известных - американского психолога Дж. Гилфорда.

С точки зрения Дж. Гилфорда интеллект представляет собой многомерное явление, некоторое сложное свойство, которое можно оценивать по трем измерениям - содержание, характер и продукт. Конкретно:

Познание, например, является одним из пяти видов переработки человеком информации об окружающем мире. Помимо него есть еще оценивание, синтез, анализ и запоминание. Лично я из этой концепции (!) интеллекта никаких значимых выводов о сути явления сделать не могу, просто их не вижу.

И завершая с психологией. Наиболее известные теории мышления в психологии можно разделить на две большие группы. Теории, относящиеся к первой группе, базируются на том, что у человека имеются природные, не изменяемые под воздействием жизненного опыта интеллектуальные способности;
авторы теорий второй группы, наоборот, считают, что умственные способности человека в основном формируются и развиваются прижизненно.
Запомним сам факт существования этих двух групп теорий мышления. Он нам потом пригодится.

Мышление с точки зрения физики

Кризис теорий мышления явно оформился в середине 80-х годов, и в высказываниях ведущих специалистов зазвучало все больше пессимистических ноток, но тут к проблеме мышления подступились... физики. И они сразу взялись за самое сложное и непонятное - поток сознания. Самой известной работой на эту тему является книга Роджера Пенроуза "Тени разума" ("Shadows of the Mind"). Суть идей Пенроуза заключается в том, что в человеческом мозге протекают некие квантовые процессы, непосредственно влияющие на работу нейронов. При соединении взглядов Пенроуза со взглядами Стюарта Хамероффа, одного из основателей нанобиологии, можно заключить, что квантовые процессы возникают в микротрубочках цитоскелета нейронов (рис. справа) и имеют невычислимый характер, так необходимый для получения потока сознания. Естественно, такие заключения требуют оставаться на той точке зрения, что поток сознания имеет неалгоритмическую природу.

Что же сделал Пенроуз? Он механически перенес инструментарий современной физики на теорию мышления. Это, возможно, позволит построить некую теорию, подобную квантовой электродинамике, которая независимо от того, имеет ли она хоть какое-то отношение к действительности, позволит получить некие количественные результаты. Тем самым кризис в теории мышления разрешится. Пенроуз указывает, что существующая квантовая теория здесь непригодна и требуется пересмотр самих основ физики. С одной стороны, Пенроуз - очень крупный ученый и поэтому к его идеям научное сообщество отнеслось с должным вниманием. С другой стороны, подобных теорий на той или иной физической основе можно придумать сколько душе угодно, что, собственно, и делается. Например, теория интеллектонов от Чугаевского, теория свободы воли как вероятностного поля от "забредшего на чужую территорию" нейрофизиолога Джона Экклза или голографическая модель памяти и мышления от Введенского. Результаты обнародования этих теорий и идей различаются. Пенроуз получил дворянское звание (правда, не только и не столько за "Тени разума", сколько за достижения в математике и физике), а Чугаевский за свои идеи прослыл лжеученым и поплатился снятием с защиты докторской диссертации. Краткий итог по физикам такой: по большому счету можно сказать, что они предлагают вопрос о сущности мышления вообще не решать, а поступить простым и элегантным способом, опробованным неоднократно при создании современных физических теорий, - сменить саму постановку вопроса. Лично мне подход физиков нравится - он позволяет двигаться дальше и преодолеть, как уже упоминалось, кризис в теории мышления.

Мышление с точки зрения философии

По первоначальному замыслу далее должны были рассматриваться результаты изучения мышления, полученные философами. Но возникла некоторая трудность. Парадоксально, но практически все философские школы, возникшие за последние две тысячи лет, сохранили свое значение и влияние. В качестве примера отмечу следующий факт, приведенный в уже упомянутой теме номера "Физическая личность": на факультете теоретической и прикладной лингвистики РГГУ будущим специалистам по искусственному интеллекту читают курс древнегреческой философии. Значит, многие философские результаты древних греков имеют актуальность до сих пор. А сколько философов, столько и подходов к проблеме мышления. Я не смог найти общий знаменатель для всего прочитанного у философов по этому поводу, поэтому философский взгляд на мышление опускаю.

Краткие выводы

Итак, можно ли из всего вышесказанного по поводу мышления с точки зрения разных наук сделать значимые для темы номера выводы? Можно, и они такие: если опереться на нашу стратификацию мышления по уровням, то становится ясно, что реальным изменениям под внешним воздействием подвержен только уровень здравого смысла. Уровень потока сознания предположительно определяется квантовыми процессами в нейронных трубочках, а законы физики изменить трудно. Сами нейроны ("физический уровень") неизменны, по крайней мере, с момента появления нашего вида. На примитивном уровне - тоже вряд ли возможны какие-то изменения под внешним воздействием. За весь период развития человечества мы не стали обладать большей по объему памятью или какими-то новыми возможностями по распознаванию образов. Все абсолютно так же, как в каменный, бронзовый, железный и так далее века. Раз подвержен изменениям только уровень здравого смысла, то в следующей статье - "Мышление в цифровой век" - мы и поговорим о том, какое влияние на здравый смысл современного человека оказывают реалии цифрового века. Может быть, мы выявим и еще несколько интересных явлений.

И еще один момент. Понятно, что многие с подобными нестрогими выводами в отношении мышления не согласятся. Где-то могут быть явные ошибки, а где-то не учтены важные с точки зрения специалистов результаты по исследованию мышления. Только упрек нужно адресовать не мне, а самим нейрофизиологам, физикам, психологам и пр. на том основании, что они так "популяризируют" свои достижения, что специалисты даже из смежных областей имеют о них весьма смутное представление. Пишите, разъясняйте, информируйте - от этого выиграют все. Я же, когда понял, что не в состоянии дать полный и непротиворечивый взгляд на эту сложную проблему, руководствовался следующим историческим фактом: в одном из легендарных 42 папирусов Гермеса Трисмегиста, сгоревших во время пожара в Александрийской библиотеке, содержался, по-видимому, древнейший из дошедших до нас афоризмов. Он очень краток и в тоже время очень емок: "Не вечное не истинно". Раз так, то что можно сказать об истинности только что прочитанной вами статьи? То-то и оно. На этом и закончим с мышлением.