Виноградов Ю. А.
Чтоже здесь такого уж нового? спросит читатель. И это все, что автор можетпредложить «новому поколению»?..
Когда-то,на волне первой электронной эйфории возникло направление, которое сталиназывать бионикой. Его энтузиасты пытались понять, каким образом в мире живогодостигаются результаты, от которых так далеки их собственные разработки. Понятьи, конечно, превзойти…
Вживом удивляло все. От органорецепторов, с их фантастической чувствительностьюи разрешающей способностью, до общей организации нервной системы, неспешно, номгновенно решающей задачи, остающиеся голубой мечтой и для нынешних компьютеровс их бешеными скоростями.
Нок биологическим «рекордам» не удалось даже сколько-нибудь заметно приблизиться.Не говоря уж о габаритах и весе электронных «чемоданов», которыми достигались иэти скромные результаты.
Натом работы по бионике и кончились. Суть происходящего в живом, алгоритмы, которымита или иная биологическая особь пользуется, решая насущные свои задачи, осталисьне понятыми. А успехов от быстродействующего электронного «навала» непроизошло. Количество не захотело переходить в качество…
Нопоявились а в конце нашего века стали принимать все более и более грозныеочертания обстоятельства, которые заставляют нас вновь обратиться к опыту живойприроды.
Удобстваи удовольствия цивилизованной жизни связаны, как это мы уже начинаем осознавать,с нарастающими изменениями в среде обитания человека. Изменениями, затрагивающимисами основы его биологического существования.
Заудовольствия, как утверждают, надо платить. Но чем, как и сколько? На этивопросы без видимых затруднений отвечают люди, «отвечающие» за техническийпрогресс. Они уверяют нас, что плата эта очень невелика. Что выгоды безусловноперекрывают потери. Рассказывают о том, что любой новый продукт, новаятехнология, вообще все новое проходит тщательную научно-техническую экспертизуи, лишь удовлетворив определенным нормам, получает путевку в жизнь.
Оставивпока все это без комментариев, обратимся лишь к всегда возникающему в такихразговорах слову «норма». Каков смысл этого понятного всем нам, казалось бы, слова?Несколько примеров.
Существуютмеждународные нормы (о нормировании таких вещей отдельный разговор) назагрязнение продуктов питания радиоцезием (цезий-134 + цезий-137) не более 600Бк/кг для любого продукта. (Бк беккерель единица радиоактивности; соответствуетодному распаду в секунду.) Наши нормы до самых недавних пор превышали этимеждународные в 10...15раз и более. А на многие продукты не устанавливалисьвообще.
«Нормы»могут меняться и во времени. Многие из нас еще помнят рентгеновские аппаратыдля примерки обуви (московский ГУМ), «лечение» рентгеном ангины. Помнят часы сосветящимися циферблатами, содержащими радий-226 (альфа, бета, гаммаизлучатель спериодом полураспада 1600 лет), и многое-многое другое, тоже бывшее когда-то«нормой».
Можнобыло бы попытаться объяснить эту странную подвижность «норм» последними, лишьнедавно полученными научными результатами, заставляющими пересматриватьневерные представления о воздействии на человека саму по себе чрезвычайноконсервативную биологическую единицу того или иного технопродукта. Но увы: все,что касается вышеприведенного, было известно очень давно.
Такогорода примеры можно было бы множить и множить. Но и этого достаточно, чтобыпонять: «нормы», о которых нам говорят, имеют особый, отличный от общепринятогосмысл.
Эти«нормы» результат ведомственных исследований, выполненных, как гласила чеканнаяформула, «в свете указаний».
Указаниямогли быть самыми разными… До, например, требования снизить балльностьземлетрясений в районе нового строительства.
Бывалои такое… «Только имейте в виду, что один кюри на квадратный километр нам ненужен» говорил член правительства своему академику (заказывалась значительноболее высокая «норма» радиационного загрязнения в послечернобыльские времена).И это было…
Нокроме наук, направленных на решение такого рода «практических задач», есть ещенаука академическая, которая относительно редко оказывается в таком уж явномподчинении у знающего, каким должен быть результат. Так может быть она ужечто-то выяснила и сможет дать дельный совет в этих новых, угрожающих уже всемнам обстоятельствах? Нет, к сожалению. Поведение мировой экосистемы, прогноз еереакции на мощный пресс со стороны разнородных, никогда прежде не встречавшихсяс ее «аборигенами» техногенных новообразований задача чрезвычайной, фантастическойсложности. Глобальные модели, которые временами нам демонстрируют, содержат всебе слишком много предположений и допущений, чтобы принимать их всерьез лишьпосле очень сильного упрощения картины мира оказывается возможным перейти ккаким-то оценкам, строить какие-то прогнозы. Такие разделы науки принятоназывать математическими: математическая лингвистика, математическая биология ит.п. Занятия ими небесполезны, если не забывать о принятых допущениях. Еслипомнить, что получаемые здесь результаты можно «прикладывать» к объектупервоначального интереса, лишь удовлетворяя собственное любопытство.
Ну,а что же нам все-таки делать? В который раз целиком и полностью доверитьсяведомственным специалистам, которые завтра откажутся от своих сегодняшнихрекомендаций, или поискать еще какие-то средства?.. Пусть не радикальные, носпособные хотя бы отсрочить наказание за наше беспутное прошлое и настоящее…
Мирживого существовал задолго до наших о нем представлений. Как ему это удавалось?Неужто для особи того или иного вида в ее отношениях с окружающим былодостаточным полагаться лишь на собственную сенсорную систему, лишь насобственные представления об опасном и желанном? Лишь на опыт поколений в еегенах, позволяющий эффективно строить свое поведение и по отношению к впервыеувиденному? Весь опыт эволюции на Земле говорит, что именно так оно и было.Оказывается, то, что мы называем развитием и даже прогрессом, было возможно безтого, чтобы кто-то за тебя думал и решал…
Однаковозможно ли нечто Подобное в нашем новом, техногенном мире? В мире неведомых, вбольшинстве своем недоступных нашим органорецепторам веществ, полей, сред?Эволюционно? безусловно нет. В любом случае человек как вид не располагает дляэтого временем (есть и другие препятствия...). Речь может идти лишь о средствахрукотворных. О специальной, исходно ориентированной на такое ее применениетехнике.'
Чтоже может представлять собой техника «органолептического» контроля никак себя непроявляющих, подчас смертельно опасных для человека техногенныхновообразований? Ответ очевиден: мы должны научиться включать в рецепторноепространство индивидуума ИНДИВИДУУМА! информацию о появлении и относительнойактивности такого рода объектов.
Попробуемсформулировать требования к этой технике несколько определеннее, как-тообозначить область интересующих нас инженерных разработок. Сверяя их в каждомпункте с функциями органорецепторов и пытаясь следовать выверенному природой вее тысячелетних экспериментах. Следовать в меру наших нынешних возможностей.
1.Органорецепторы имеют очень высокую, «подфоновую» чувствительность. Почему? Двепричины легко просматриваются. С одной стороны, высокая чувствительностьрецептора позволяет обнаружить нарастающие изменения фоновой ситуации(намеренно пользуемся таким неопределенным выражением) в самом их начале. И, сосредоточившисьна этих изменениях, оценить заблаговременно опасность или, наоборот, ихпривлекательность.
Сдругой стороны, фон выступает здесь в качестве своего рода тест-генератора, непрерывно(!) проверяющего работоспособность органорецептора.
Врецепторе полезный сигнал может быть замаскирован шумом (будем понимать подэтим весь комплекс факторов, дестабилизирующих его работу). Но может и не быть.Так, например, реакция счетчика Гейгера на естественный радиационный фонскорость счета в имп/мин — просто паспортная его характеристика. Скорость счетауменьшится, если мы спустимся в метро, и будет расти в самолете, набирающем высоту.И, разумеется, если мы приблизимся к источнику радиации…
Нодаже если полезный сигнал исчезает в шумах, сегодня существует ряд приемов, позволяющихего оттуда извлечь. Правда, это потребует дополнительных затрат (они резкоуменьшились с появление микроэлектронной техники) и, как правило, времени.
2.Органорецепторы работают непрерывно. Вспомним, что один лишь «видеоканал»человека имеет в своей работе перерывы, остальные включаются при рождении иотключаются незадолго до смерти. А то и после…
Вэтом отношении технорецепторы, снабженные даже самыми современными источникамипитания, далеки от своих биологических прототипов. Оставив разработкувысокоемких автономных энергоисточников специалистам (этим занимаются оченьмногие), разработчикам технорецепторов остается сосредоточиться на минимизацииэнергопотребления своих творений. Доведения его до величины, при которойпродолжительность непрерывной работы технорецептора хотя бы отчастиприблизилась к нужной.
Современнаяэлектронная техника имеет в этом отношении несомненные успехи. Точнее — успех.Он связан с разработкой n и p-канальных полевых транзисторов, работающих врежиме обогащения. Комплиментарные (n- и р-канальные) их структуры составляютоснову современной КМОП-техники. Энергопотребление КМОП-микросхем в статике — врежиме «горячей готовности»! — доведено сегодня почти до нуля.
Ноцифровая техника — это техника электронных «мозгов», занимающихся переработкойинформации. Которую еще надо получить.
Этазадача породила особый класс микросхем — так называемые аналого-цифровыекомпараторы. Такой компаратор включает в себя операционный усилитель (ОУ), способныймногократно усилить слабый сигнал, и выходной каскад, формирующий из негосигнал цифрового стандарта для КМОП-анализатора. В части энергопотребленияузкое место в — компараторе — усилитель. Его статическое (!) энергопотреблениежестко связано со способностью усиливать сигналы высокой частоты: чемвысокочастотной ОУ, тем выше его энергопотребление и в режиме «горячейготовности».
Ноорганорецепторы столь медлительны (по электронным меркам, конечно; задержкасигнала исчисляется в них миллисекундами, в лучших — долями миллисекунды), чтоконструктору технорецептора остается лишь выбрать или сконструировать предельноэкономичный компаратор. Его быстродействие почти наверняка будет достаточным.
3.Органорецепторы не работают «в одиночку». Это относится не только корганорецепторам: многократное дублирование в биологии — принцип. Смысл его невполне ясен. Конечно, дублирование функций делает систему очень устойчивой.Даже при значительных и необратимых повреждениях целых рецепторных «полей»неповрежденного нередко вполне хватает особи на всю оставшуюся жизнь.
Нотакая «многоканальная» связь с внешним миром в мире живого может иметь и иныецели. Можно предположить, что таким образом удается компенсировать (как — отдельныйразговор; за это, как минимум, Нобелевская премия) довольно медленную нейронную«технику» — ведь даже по самым быстрым нервным волокнам возбуждениераспространяется со скоростью менее 100 метров в секунду. А если это так, то дублирование в технорецепторах может быть резко сокращено — лишь до достаточнойнадежности «пучка» технорецепторов. Правда, быстродействие технорецепторадолжно быть в этом случае увеличено.
4.Следующее качество органорецептора лучше пояснить графиком. Если по оси Хотложить (опять-таки в каких-то умозрительных единицах) уровень воздействия нарецептор, а по оси Y — его реакцию на это воздействие, то график функции Y=f(X)в значительной своей части будет линейным. То есть, будет наблюдаться почтипрямая пропорциональность между воздействием и реакцией на него.
Доначала координат график этой функции, конечно, не доходит: реакция рецептора насигналы Х
Линейностьграфика Y=f(X) при Х>Хл обычно нарушается. Рецепторный аппарат принимаетмеры к тому, чтобы не «ослепнуть»: сохранить — пусть и меньшую — чувствительностьк изменениям Х и дать тем самым особи шанс выбраться из этой явно некомфортнойдля нее ситуации.
/>
Чтоиз этого следует? Следует очень важный принцип: органорецептор не дает, атехнорецептор не имеет права давать своих оценок происходящему. Делить что-тона «можно» и «нельзя» — не его функция. Его забота — довести до сведения. Итолько!
Приконструировании технорецепторов проблема линейности обычно не Возникает. Такаязависимость между воздействием и реакцией на него относится к естественнойнорме. Во всяком случае — в области малых возмущений. Но не только в малых. Так,например, с ростом уровня радиации до тысячекратно превышающей естественныйрадиационный фон скорость счета в том же счетчике Гейгера растет почти прямопропорционально этому уровню.
5.Органорецептор реагирует на изменения. Эта особенность восприятия внешнего миранастолько обычна в мире живого, что оказывается, как правило, «закоммутированной»непосредственно в органорецепторе. Среагировав на возникшее изменение, выдав в«центр» пропорциональный этому изменению сигнал, Органорецептор на этом«успокаивается».
Нореагируя таким образом на внешние события, Органорецептор не теряет способностиоценить и статичную ситуацию. Для этого нужно лишь перевести его в режимсканирования. В зрительном тракте, например, этот «прыгающий» режим — безусловно-рефлекторнаянорма: глаз с неизменной картинкой на сетчатке просто перестает ее видеть.
Контрольлишь приращений, изменений во многих случаях имеет ряд преимуществ передфиксацией абсолютных величин. Этот прием, заметим, стал обычным и вкомпьютерной технике.
Ночто же в конце концов должно быть на выходе технорецептора? Куда и как его«подключать»?
Сегоднятехнорецепторы работают, как правило, через аудирецептор человека: формируя вчем-то особенный акустический сигнал и «подмешивая» его в окружающий насакустический фон. В приборах непрерывного радиационного контроля, например, этотсигнал обычно представляет собой редкое (в норме) акустическое пощелкивание.
Хотяв принципе технорецептор мог бы работать через любой Органорецептор. И дажеминуя его — воздействуя непосредственно на нервную систему человека. Если, конечно,знать, как это можно сделать. О нынешних наших возможностях можно судить хотябы по энцефалографической технике, напоминающей попытку прочесть что-то изкомпьютера, приложив к нему пару мокрых тампонов. Природа не снабдила нервнуюсистему человека хорошим «разъемом».
Собственноздесь, в введений техноинформации в рецепторное поле человека, и лежат основныетрудности решения той проблемы, о которой мы говорим. Заметим, что у«сенсорного барьера» остановились и компьютерные разработчики, с видимойлегкостью, справлявшиеся со своими внутренними проблемами. Нынешний примитивныйконтакт человека и компьютера — двух столь богатых по своим потенциальнымвозможностям систем — становится серьезной помехой и в этой области.
Почемуже все-таки технорецепторы» а не измерительные приборы? Может быть мы не правы,так уж старательно следуя природным «образцам»… Что из того, что ни один изорганов чувств человека не является измеряющим? Может быть природа ошиблась, илине смогла? Нет же «колес» в живом…
Да,науки, и особенно — точные, почти приучили нас к мысли о том, что без числа — аследовательно, и измерений — ничего серьезного быть не может. Что измеренияспособны дать более полную информацию об интересующем нас предмете, нежели«органолептическая» его оценка. Но поскольку за все, как мы теперь уже начинаемдогадываться, приходится Платить, то чем же население заплатит за эту «болееполную» информацию? А тем, что подавляющее большинство из нас не получитникакой: измерения проведет тот, кто сможет, и там, где это окажется возможным.И чем полнее, всестороннее информация, которую намерены получать, тем меньшетаких людей, мест и средств. В конце концов все это окажется (уже оказалось)сосредоточенным в группе специализированных учреждений. Но информация, которая,как обещано, поступит к нам оттуда, не отвечает и не будет отвечать самымэлементарным требованиям человека. Сродни «средней температуре больных впалате», она придет к нему не только обесцененная усреднением, но и с задержкой,обесценивающей ее еще раз. Не говоря уже о легко реализуемой возможности (чтоне раз и делалось) внести в нее желательные кому-то коррективы… Вера в то, чтооказав материальными и финансовыми средствами помощь учреждениям, взявшим насебя заботу о нашем благополучии, мы сможем сделать эту их деятельностьдостаточно эффективной — глубокое заблуждение. Таких средств нет. Отделениесенсорной системы от особи — а именно в этом суть нынешних форм контроляокружающей среды — не оставляет для вида перспектив на существование. Сохранивэту форму контроля как безальтернативную, мы можем расходиться лишь в срокахсамоуничтожения.
Хотя,заметим, сама по себе такая организация дела — особенно в нашей стране — неявляется чем-то необычным. Ведь в очень соблазнительной для многих идеевсеобщей плановости и всемерной централизации мы по-прежнему не хотим замечатьодной «мелочи». Нетрудно — и нам это много раз показывали — продемонстрироватьвыгоды централизованного руководства на том или ином примере. И даже на примерецелой страны, правда — обязательно нищей. То есть, когда имеют дело сотносительно малым числом разнородных объектов, с населением, представляющимсобой массу неразличимых, взаимозаменяемых единиц. Но когда в таком «графевзаимозависимостей» появляются многие миллионы узлов — неунифицированных производителей-потребителей,выясняется, что просчитать их взаимоотношения, даже в вялотекущей динамике, неудается физически! Что эта задача оказывается непосильной и для самойсовременной техники с ее сверхбыстродействующими каналами связи и супер-ЭВМ. Иэто, заметим, в предположении, что мы уже располагаем достаточно полнымипредставлениями об этих взаимоотношениях, что мы знаем, к чему приведет — и вотдаленном будущем тоже — то или иное на них воздействие. Или, иными словами, имеемна этот счет корректную модель. Надо ли говорить, что мы ее не имеем?.. Да, всеэти «мелочи» взаимоотношений, которые в высоких кабинетах раздраженнорекомендуют утрясать «в рабочем порядке», в сколько-нибудь цивилизованномобществе приобретают масштабы, о которых, судя по всему, и не подозреваютжелающие подержаться за рычаги управления государством…
Такчто, разделив общество на «пастухов» (управляющих) и «баранов» (прочеенаселение), приняв это разделение за естественную норму, мы не могли не статьна путь деградации: «пастухи» перед лицом настоящих проблем должны былиоказаться и оказались «баранами». Что же касается проблем, о которых мы здесьговорим, то они примечательны лишь тем, что в них просматривается самапроцедура деградации вида Homo sapiens самозванца, как выясняется…
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.radioman.ru