Кибернетика или управление и связь в животном и машине - Норберт Винер

Поведение, целенаправленность и телеология[204]

Артуро Розенблют, Норберт Винер и Джулиан Бигелоу

Настоящий этюд преследует двоякую цель. Во-первых, определить бихевиористический (поведенческий)[205] метод исследования естественных событий и классифицировать поведение. Во-вторых, подчеркнуть важность понятия целенаправленности.

Пусть дан некоторый объект, относительно отделенный от окружающей среды для своего изучения. Бихевиористический метод состоит в рассмотрении выхода объекта и отношений между выходом и входом. Под выходом понимается любое изменение, производимое объектом в окружении. Обратно, под входом понимается любое внешнее к объекту событие, изменяющее любым образом этот объект.

Предыдущая формулировка не содержит никакого упоминания о специфической структуре и внутренней организации объекта. Это принципиальное умолчание, ибо на нем основано различие между бихевиористическим и альтернативным функциональным методом. При функциональном анализе, в противоположность бихевиористическому подходу, главную цель составляет внутренняя организация изучаемого образования, его структура и свойства; отношения между объектом и окружением значат сравнительно мало. [c.297]

Из такого определения бихевиористического метода вытекает весьма широкое определение поведения. Под поведением понимается любое изменение объекта по отношению к окружающей среде. Это изменение может представлять собой преимущественно выход объекта при минимальном, дальнем или побочном входе; или же оно может быть непосредственно приписано определенному входу. В итоге любое преобразование объекта, заметное извне, может быть отмечено как поведение. Термин был бы поэтому слишком общим, чтобы приносить пользу, если бы не возможность ограничения его соответствующими прилагательными, другими словами, возможность классификации поведения.

Изменения энергии, сопутствующие поведению, дают основание для классификации. Активным поведением является такое, при котором объект служит источником выходной энергии, используемой в данной специфической реакции. Объект может аккумулировать энергию, приносимую дальним или относительно близким входом, но вход непосредственно не возбуждает выхода. При пассивном поведении, напротив, объект не составляет источника энергии; вся энергия в выходе должна быть приписана непосредственно входу (пример — бросание предмета), или же объект способен управлять энергией, остающейся внешней к нему в течение всей реакции (парящий полет птицы).

Активное поведение можно подразделить на два класса: нецеленаправленное (или случайное) и целенаправленное. Термин «целенаправленное» здесь означает, что действие или поведение допускает истолкование как направленное на достижение некоторой цели, т. е. некоторого конечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве или во времени с некоторым другим объектом или событием. Нецеленаправленным поведением является такое, которое нельзя истолковать подобным образом.

Слова «допускает истолкование», употребленные выше, могут показаться настолько туманными, что все различие теряет смысл. Однако признание, что поведение иногда бывает целенаправленным, — дело неизбежное и полезное, как можно видеть из следующего. В основе понятия целенаправленности лежит представление о нашей «произвольной деятельности». Но целенаправленность [c.298] произвольных действий — это не вопрос субъективной интерпретации, а физиологический факт. Совершая произвольное действие, мы произвольно выбираем специфическую цель, а не специфическое движение. Так, решив взять стакан с водой и поднести его ко рту, мы не приказываем определенным мышцам сократиться в определенной степени и в определенной последовательности — мы просто задаемся целью, и реакция следует автоматически. Экспериментальная физиология была до сих пор по существу неспособна объяснить механизм произвольной деятельности. Мы осмеливаемся связать эту неудачу с тем обстоятельством, что экспериментатор, раздражающий двигательные области коры головного мозга, отнюдь не воспроизводит произвольной реакции; он задает эффективные, «выходные» пути, но не задает цели, как при произвольном движении.

Часто выражался взгляд, что все машины целенаправленны. Это несостоятельный взгляд. Во-первых, можно сослаться на механические устройства типа рулетки для азартной игры, специально созданные для нецеленаправленности. Далее, существуют устройства типа часов, созданные, правда, с определенной целью, но обладающие нецеленаправленным, хотя и регулярным, поведением; в самом деле, нет никакого специфического конечного состояния, к которому стремилось бы движение часов. Подобно этому, хотя ружье можно использовать для вполне определенной цели, целенаправленность не присуща внутренне его действию; возможна случайная пальба, нарочито бесцельная.

Некоторые машины, с другой стороны, внутренне целенаправленны. Возьмем, например, торпеду, снабженную механизмом поиска цели. Для обозначения машин с внутренне целенаправленным поведением был специально выкован термин «сервомеханизм».

Эти соображения показывают, что хотя определение целенаправленного поведения остается относительно смутным и лишенным точного операционального значения[206], самое понятие целенаправленности полезно и заслуживает сохранения. [c.299]

Целенаправленное активное поведение можно подразделить на два класса: «с обратной связью» (или «телеологическое») и «без обратной связи» (или «нетелеологическое»). Выражение «обратная связь» употребляется инженерами в двух различных смыслах. В широком смысле оно означает, что часть выходной энергии аппарата или машины возвращается как вход; примером может служить электрический усилитель с обратной связью. Обратная связь в этих случаях положительна: часть выхода, снова поступающая в объект, имеет тот же знак, что и первоначальный входной сигнал. Положительная обратная связь прибавляется к входным сигналам, она не корректирует их. Термин «обратная связь» применяется также в более узком смысле для обозначения того, что поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к некоторой специфической цели. В этом случае обратная связь отрицательна, т. е. сигналы от цели используются для ограничения выходов, которые в противном случае шли бы дальше цели. Это второе значение термина «обратная связь» и имеется здесь в виду.

Можно считать, что всякое целенаправленное действие требует отрицательной обратной связи. Если цель должна быть достигнута, то в какой-то момент необходимы сигналы от нее, чтобы направить поведение. Под поведением без обратной связи понимается такое, при котором сигналы от цели не изменяют деятельности объекта в процессе поведения. Так, можно послать машину сразить светящийся объект, хотя машина может быть нечувствительна к свету. Подобно этому змея может броситься на лягушку или лягушка — на муху, не получая зрительных или иных впечатлений от жертвы после начала движения. Действительно, движение в этих случаях происходит настолько быстро, что нервные импульсы едва ли имеют время сформироваться в сетчатке глаза, дойти до центральной нервной системы и возбудить новые импульсы, которые бы своевременно достигли мышц для эффективной перемены поведения.

В противоположность рассмотренным примерам поведение некоторых машин и некоторые реакции живых организмов включают в себя непрерывную обратную связь от цели, изменяющую и направляющую [c.300] действующий объект. Этот тип поведения эффективнее, чем предыдущий, особенно когда цель нестационарна. Но управление с непрерывной обратной связью способно привести к весьма неуклюжему поведению, если обратная связь плохо демпфирована и для некоторых частот колебаний вместо отрицательной становится положительной. Предположим, например, что построена машина для поражения движущейся светящейся цели; траектория, описываемая машиной, регулируется направлением и силой света от цели. Предположим, что следуя движению цели в определенном направлении, машина далеко проскочит за цель и что будет приложено чрезмерно большое усилие, чтобы развернуть машину в противоположном направлении. Если это движение вновь промахнется, начнется серия все более сильных колебаний, и машина упустит цель.

Эта картина последствий недемпфированной обратной связи удивительно напоминает то, что наблюдается при выполнении произвольного действия больным, у которого поврежден мозжечок. В состоянии покоя субъект не обнаруживает заметного двигательного расстройства. Если, однако, попросить его поднести ко рту стакан с водой, то рука, несущая стакан, будет совершать, по мере приближения к цели, серию колебательных движений возрастающей амплитуды; в результате вода расплещется, и намерение не будет осуществлено. Этот симптом типичен для расстроенной моторики больных с мозжечковым заболеванием. Аналогия с поведением машины, наделенной недемпфированной обратной связью, столь очевидна, что мы решаемся видеть главную функцию мозжечка в регулировании нервных механизмов обратной связи, участвующих в целенаправленной двигательной активности.