Рис. 1.2 Алгоритм обработки информации человеком

Для схемы уровней обработки информации можно составить алгоритм (Рис. 1.2.). Эту схему можно прокомментировать следующим образом [10]:

На схеме представлена максимально упрощенная модель человеческого восприятия. Современная психология знает немало подобных схем, но подлинный масштаб искажений сенсорной информации, проходящей через данный механизм, остается предметом. Обратите внимание на то, какой тернистый путь преодолевает сенсорный сигнал для полного (или же частичного) усвоения психикой.

С самого начала мы вынуждены признать, что перцептуальный аппарат человека ограничен. А это значит, что некоторая (быть может значительная) часть информации остается вовсе недоступной восприятию. Невоспринимаемое буквально пронизывает мир, существуя в самой непосредственной близости от человека, но никак с ним не пересекаясь. Всеми способами наука стремится проникнуть в невоспринимаемое - приборами, экспериментом, интеллектуальным моделированием.

Легко можно проследить, какая часть сенсорной информации, доступной нашему аппарату и полученной им, отсеивается сразу же, утопая в аморфном пространстве бессознательного. Это так называемый сенсорный "шум" - лишенные всякого смысла сигналы, лежащие в стороне от луча внимания, осмысление которых специально не производится. В серии тройного вытеснения "шум" отсеивается в первую очередь. Здесь следует помнить, что только внимание определяет, что в данной ситуации "шум", а что - полезный сигнал. То же самое происходит на остальных уровнях вытеснения. Например, для здорового человека скорость и характер сокращений его сердечной мышцы почти всегда является сенсорным "шумом", восприятие которого полностью бессознательно. Но в случае серьезной озабоченности болезнью сердца такая информация быстро может стать полезным сигналом, а в "шум" превратится что-нибудь другое.

Дальше полезный сигнал поступает в смыслообразующий блок, где формируются комплексы или пучки сигналов одновременно с их "узнаванием". Полезный сигнал осмысляется, т.е. наделяется значением согласно заготовленному списку. Мы не будем сейчас рассматривать, откуда он берется. В данный момент важно лишь иметь в виду, что процесс наделения смыслом является, возможно, самым сложным и энергоемким моментом в механизме восприятия. О том, каким именно образом это происходит, ученые рассуждают давно, разрабатывая многообразные версии и модели.

Модель Глосс [11] - это тотальная система восприятия и соответствующих средств артикулирования. Например, эта комната является глоссой. Мы соединили в синкретическом целом ряд изолированных восприятий - пол, потолок, стены, окно, освещение и т.д. - и этим создали нерасчленимую целостность. Но нас следует определенным образом обучить, чтобы так собирать мир. Если следовать данной терминологии, то глоссировка производится именно в смыслообразующем блоке.

По окончании этой работы определенный объем информации оказывается просто излишним. На данном этапе и происходит второе вытеснение, на сей раз в подсознательное. Следующий процесс - референция, то есть оценка осмысленного сигнала - для своего успешного протекания нуждается не во всем комплексе (пучке) собранного восприятия, а лишь в отдельных параметрах, по которым должна производиться оценка. И в этом случае сложность механизма обусловлена подвижностью внимания, что, в свою очередь, непосредственно связано с изменениями мотивации. В каждый отдельный момент мы сознательно воспринимаем лишь то, что оцениваем. Но и здесь работа не заканчивается. Произведенная референция порождает третье вытеснение - устранение сигналов, в той или иной степени противоречащих избранной оценке. К сведению, человек мало способен работать с неоднозначным материалом, полным внутренних конфликтов и парадоксов. Третье вытеснение особенно легко заметить в межличностных отношениях, т.к. именно в общении с себе подобными человек глубже всего погружен в оценочность. Психотерапевты хорошо знают это явление: если клиент уверен, что кто-то к нему относится отрицательно, то любое поведение данного лица, противоречащее такому убеждению, он, скорее всего, не заметит. Впрочем, референтный аспект перцепции универсален, и его результаты можно прослеживать постоянно.

Итак, на выходе из референтного блока мы получаем информацию настолько ущербную и однобокую, что всякий образ, построенный на ее основе, должен страдать явной и всесторонней недостаточностью. Почему же такая недостаточность ускользает от нашего внимания и, более того, кажется совершенно неочевидной в большинстве случаев? Механизм, с таким успехом скрывающий бедноту нашего восприятия удачно назвали "галлюцинированием" [12]. Мы же можем именовать его, например, достройкой. Ибо все утерянные, отсутствующие после вытеснений компоненты заменяются при помощи продуктивной части перцептуального аппарата сконструированными, достроенными, чтобы неизменно сохранять иллюзию целостности, о которой мы уже достаточно сказали выше. "Галлюцинирование" делается явным, когда человек, исходя из собственных предубеждений, начинает приписывать людям или объектам характеристики и действия, не существующие в реальности. В таких случаях говорят: он видит то, что хочет видеть. Окружающим часто трудно понять, откуда у подобных людей столько упрямства и убежденности - нам никак не верится, что они именно галлюцинируют, т.е. воспринимают несуществующее как реальность. Мы поневоле хотим думать, что это сознательное искажение, обман и тому подобное. К несчастью, здесь оказывается несовершенным сам процесс восприятия, протекающий вне области ясного сознания, так что переубеждение наталкивается на почти непреодолимые трудности. Известный эксперимент Постмена и Брунера очень убедительно демонстрирует универсальность процесса достройки ("галлюцинирования") во всех актах перцепции. Брунер и Постмен обращались к испытуемым с просьбой идентифицировать игральные карты, которые можно было видеть в течение очень короткого и тщательно измеренного отрезка времени. В основном это были обычные карты, но попадались и "аномальные". Например, красная шестерка пик или черная четверка червей. Даже при самом коротком предъявлении большинство испытуемых правильно идентифицировали почти все нормальные карты. Что же касается аномальных, то они чаще всего без колебаний идентифицировались как нормальные. Черную четверку червей принимали либо за черную четверку пик, либо за красную четверку червей. При этом испытуемые вовсе не высказывали своих предположений, они называли то, что действительно видели. Это подтвердилось следующим образом. По мере увеличения длительности предъявления аномальных карт, испытуемые начинали колебаться, выдавая тем самым некоторое осознание аномалии. При предъявлении им, например, красной шестерки пик они сообщали следующее: "Это шестерка пик, но что-то в ней не так… У черного изображения края красные" (!) При этом наш аппарат использует всего три пары способов воздействия на полученный сигнал: вычленение (изоляция) - вытеснение, усиление - ослабление, комплектация (сборка) - игнорирование [13] Алгоритм "Голлюцинируемое может" привести к восстановлению реального сигнала [14]. По крайней мере, для нашей работы эти факты предоставляют подробное описание алгоритмов обработки информации психикой человека. Проанализируем их, учитывая схему уровней восприятия (Рис.1.3):

Рис. 1.3 Соответствие уровней восприятия и действующих там алгоритмов обработки информации. Для наглядности соответствующие уровни выделены одинаковым цветом

Уровень чувств: Перцептивный аппарат. Происходит разделение на сенсорный "шум" - не распознаваемый сигнал, и полезный сигнал - то, что можно оценить.

Уровень ума: Смыслообразующий блок. Разделение на избыточный сигнал - излишняя информация о сигнале, по отношению к нашей цели и формируемому образу. И оцениваемый сигнал - преобразованный в определённые параметры сигнал.

Уровень разума: Референция (оценка параметров сигнала). Разделение на игнорируемый сигнал - сигнал несоответствующий эталону в памяти, который записывается в долговременную память, и подтверждаемый сигнал - не противоречащий эталонному.

Уровень эго: Голлюценирование. Достройка до эталона. Регуляция влияния конкретного уровня на весь процесс восприятия в целом, т.е. насколько уровень искажает сигнал.

Уровень Я: В книге Ричарда Л. Томсона, доктора математических наук Кембриджского университета, по исследованию природы сознания и формы, был тщательно рассмотрен этот уровень [14]. Из рассуждений автора следует, что субъективное ощущение Я невозможно имитировать с помощью механистичной науки. Поэтому в нашей работе мы не будем его учитывать.

Интересный момент. На уровне разума возможно использование ассоциативного мышление для восстановления сигнала, т.к. есть излишняя информация, записанная в память. Её мы назовём шумовым (или фоновым) сигналом. Разберём этот ключевой момент в нашей работе подробней.

Среди прочего голография дает объяснение тому, каким образом мозг умудряется хранить столько информации в столь небольшом пространстве. Гениальный физик и математик Джон фон Нейман однажды рассчитал, что в среднем в течение человеческой жизни мозг накапливает порядка 2,8^1020 бит информации (280 000 000 000 000 000 000). Такое невообразимое количество информации никак не согласуется с традиционной картиной механизма хранения памяти.

В этом смысле показательно, что именно голограммы обладают способностью к хранению большого объёма информации. Изменяя угол, под которым два лазера облучают кусочек фотопленки, оказывается возможным записать множество изображений на одной и той же поверхности. Любое записанное таким образом изображение может быть восстановлено простым освещением пленки лазером, направленным под тем же углом, под которым находились первоначально два луча. Используя этот метод, исследователи рассчитали, что на одном квадратном сантиметре пленки можно разместить столько же информации, сколько содержится в десяти Библиях!

Способность забывать и вспоминать

Фрагменты голографической пленки, содержащие множественные изображения, наподобие тех, которые были описаны выше, дают также ключ к пониманию нашей способности забывать и вспоминать. Если такой кусочек пленки перемещать под лучом лазера, на нем в непрерывной последовательности будут появляться и исчезать записанные образы. Предполагается, что наша способность вспоминать есть не что иное, как освещение лазерным лучом фрагмента пленки для активизации определенного образа. То есть когда мы не можем вспомнить некий образ, это означает, что, посылая, так сказать, луч на пленку, мы не можем найти правильный угол, под которым этот образ вызывается в памяти.

Ассоциативная память

Все мы сталкивались с подобным опытом - вкус определенной пищи или вид давно забытых предметов вдруг пробуждают в нас образы из далекого прошлого.

Из голографической модели следует дальнейшая аналогия с ассоциативной памятью. Это можно проиллюстрировать еще одним способом голографической записи. Сначала свет одного лазерного луча отражается одновременно от двух объектов, скажем, от кресла и курительной трубки. Затем происходит наложение отраженных световых потоков от двух объектов, и результирующая интерференционная картина записывается на пленку. Если теперь осветить кресло лазерным лучом и пропустить отраженный свет через пленку, на ней появится трехмерное изображение трубки. И наоборот, если то же самое проделать с трубкой, появляется голограмма кресла. Поэтому, если наш мозг действует голографически, подобный процесс может прояснить, почему некоторые объекты вызывают у нас специфические воспоминания.

Способность моментально узнавать знакомые предметы

На первый взгляд наша способность узнавать знакомые предметы не кажется такой уж необычной, однако исследователи мозга давно считают ее весьма сложной. Например, моментальное узнавание знакомого лица в толпе из нескольких сотен основано не на каких-либо индивидуальных талантах, а на чрезвычайно быстрой и надежной обработке информации мозгом.

В опубликованной в 1970 году статье в британском научном журнале "Nature" физик Петер Ван Хеерден предположил, что в основе этой способности лежит особый тип голографии, известный как голографическое распознавание образов. В голографии распознавания образ предмета записывается обычным способом, за исключением того, что луч лазера отражается от специального устройства, известного как фокусирующее зеркало, прежде чем попадет на неэкспонированную пленку. Если второй предмет, подобный, но не идентичный первому, осветить лазерным лучом и отраженный от зеркала луч направить на пленку, на пленке появится яркое световое пятно. Чем ярче и четче световое пятно, тем ближе подобие между первым и вторым предметом. Если два объекта совершенно не похожи друг на друга, световое пятно не появится. Разместив светочувствительный элемент за голографической пленкой, мы получим систему распознавания образов.

Метод, аналогичный вышеописанному и известный как интерференционная голография, может объяснить механизм распознавания знакомых и незнакомых черт, например, лица человека, которого мы не видели много лет. Этот метод заключается в том, что объект рассматривается через голографическую пленку, содержащую его образ. При этом любая черта объекта, изменившаяся по сравнению с первоначально записанным изображением, будет по-иному отражать свет. Для человека, смотрящего через пленку, сразу становится ясным, что изменилось и что сохранилось в объекте. Этот метод настолько точный, что позволяет регистрировать изменения, происходящие при нажатии пальцем на гранитную плиту, нашел впоследствии практическое применение в области материаловедения.

Фотографическая память

В 1972 году сотрудники Гарвардского университета Дэниел Поллен и Майкл Трактенберг, специализирующиеся на исследованиях зрительного восприятия, выдвинули гипотезу [16], согласно которой голографическая теория мозга может объяснить существование у некоторых людей фотографической памяти (известной также как "эйдетическая"). Ее обладателю обычно требуется всего несколько мгновений для сканирования сцены, которую он желает запомнить. Если он хочет воссоздать запечатленную в памяти ситуацию, он "проецирует" ее ментальное изображение на экран перед открытыми или закрытыми глазами - экран реальный или воображаемый.

Заметив, что при уменьшении фрагмента голографической пленки записанный на нем образ не становится более расплывчатым, Д. Поллен и М. Трактенберг предположили, что некоторые люди имеют особо рельефную память благодаря доступу к очень большим областям их голографической памяти. С другой стороны, большинство из нас, по-видимому, обладает гораздо менее рельефной памятью из-за ограниченного доступа к участкам голографической памяти.

Передача навыков

К. Прибрам уверен в том, что голографическая модель также проливает свет на нашу способность передавать навыки от одной части тела к другой [17]. Для классической науки такая способность загадочна, так как считается, что различные области мозга "жестко программируемы", т.е. способны выполнять задачи только после того, как повторное обучение вызовет соответствующие соединения нервных клеток мозга.

К. Прибрам замечает, что эту проблему можно разрешить, если допустить, что мозг преобразовывает все содержимое памяти, включая такие навыки, как письмо, в язык интерференционных волновых форм. Такой мозг был бы гораздо более оперативным и мог бы переносить записанную информацию из одного места в другое подобно тому, как из одной тональности в другую транспонирует мелодию умелый пианист.

Тот же механизм мог бы объяснить, каким образом мы узнаем знакомое лицо, независимо от того, под каким углом мы видим его. То есть как только мозг запомнил лицо (или любой другой объект) и преобразовал его в язык волновых форм, он может буквально перевернуть эту внутреннюю голограмму для того, чтобы изучить ее под желаемым углом.

Фантомные боли, или как мы контролируем внешний мир

Большинству из нас ясно, что чувство любви, голода, ярости и т.п. - это внутренняя реальность, в то время как звуки, солнечный свет, запах свежевыпеченного хлеба и т.п. - это реальность внешняя. И все же нет полной ясности в том, как мозгу удается проводить различие между внутренним и внешним.

Например, К. Прибрам отмечает, что когда мы смотрим на человека, его образ в действительности находится на поверхности сетчатки нашего глаза. Однако мы не воспринимаем человека как образ на сетчатке. Мы воспринимаем его как некий "внешний" образ. Сходным образом, когда, скажем, ушиблен палец, мы испытываем в нем боль. Но боль на самом деле не в пальце. Фактически она представляет собою некий нейрофизиологический процесс, протекающий где-то в нашем мозгу. Каким образом наш мозг умудряется обрабатывать все множество нейрофизиологических процессов, проявляющихся в виде опыта и протекающих внутри мозга, создавая при этом впечатление, что часть из них - внутренние, а часть - внешние объекты, выходящие за пределы нашего "серого вещества"?

Способность создавать иллюзию того, что вещи находятся там, где их нет, и есть главное свойство голограммы. Голограмма имеет видимую пространственную протяженность, но если провести рукой сквозь нее, вы ничего не обнаружите. Несмотря на свидетельство ваших органов чувств, никакой прибор не обнаружит присутствия энергетической аномалии или материи на месте голограммы.

Это происходит потому, что голограмма - это виртуальный образ - образ, возникающий там, где его нет, и обладающий не большей глубиной, чем ваше "трехмерное" отражение в зеркале. Подобно тому, как образ в зеркале расположен на плоскости амальгамы, фактическое нахождение голограммы всегда будет на фотоэмульсии, расположенной на поверхности записывающей пленки.

Доказательство того, что мозг способен создавать иллюзию протекания внутренних процессов вне тела, в дальнейшем было получено Георгом фон Бекеши, нобелевским лауреатом в области физиологии. В ряде экспериментов, проведенных в конце 60-х годов со слепыми пациентами, Бекеши располагал вибраторы у них на коленях, затем изменял уровень вибраций. С помощью такого метода ему удалось сделать так, что источник вибраций "перепрыгивал" с одного колена на другое. Более того, он обнаружил, что может вызвать у своих подопытных ощущение вибрации в пространстве между коленями. Другими словами, он показал, что люди способны ощущать предметы в пространстве, не имея для этого сенсорных рецепторов [18].

По мнению К. Прибрама, работа Г. Бекеши согласуется с голографической моделью и проливает дополнительный свет на то, как интерферирующие волновые фронты - или, в случае Г. Бекеши, интерферирующие источники механической вибрации - помогают мозгу локализовать свое восприятие вне физических границ тела. Он полагает, что этот процесс может также объяснить фантомные боли, то есть ощущение присутствия ампутированной руки или ноги у некоторых людей. Эти люди часто отмечают странные, вполне реалистические боли, покалывания и зуд на месте ампутированных конечностей, что может быть объяснено голографической памятью конечности, записанной в интерференционной картине мозга.

Экспериментальная проверка топографического мозга

Параллели между работой мозга и голограммами захватили К. Прибрама, но он понимал, что его теория ничего не значит без солидной экспериментальной проверки. Одним из исследователей, проведших такую проверку, был биолог Пол Питш из Индианского университета [19]. Интересно, что П. Питш сначала был ярым противником теории К. Прибрама. В частности, он очень скептически относился к заявлению К. Прибрама о том, что память не локализована в мозгу.

Чтобы доказать ошибочность воззрений К. Прибрама, П. Питш придумал ряд экспериментов, причем в качестве подопытных он выбрал саламандр. В ранних экспериментах он обнаружил, что удаление мозга не убивает саламандру, а только приводит ее в состояние ступора. Как только мозг возвращается к ней, ее поведение полностью восстанавливается.

П. Питш рассуждал так: если поведение саламандры в процессе питания не обусловлено локализацией соответствующих функций в мозге, то неважно, каким образом мозг располагается у нее в голове. Если же все зависит именно от их локализации, то теория К. Прибрама опровергнута. Для этого он поменял местами левое и правое полушария мозга саламандры, но к своему разочарованию обнаружил, что саламандра быстро освоила нормальное кормление.

Он взял другую саламандру и поменял местами верхнюю и нижнюю части мозга. Однако вскоре она также стала есть нормально. Обескураженный этим результатом, экспериментатор решился на более радикальные операции. В серии, состоящей из 100 операций, он разрезал мозг на кусочки, переставляя их, и даже удалил жизненно важные участки мозга, но во всех случаях оставшейся ткани мозга хватало для того, чтобы поведение саламандры возвращалось к исходному, нормальному состоянию.

Танец как волновая форма

Но, наверное, самой поразительной находкой К. Прибрама были работы русского ученого Николая Бернштейна, из которых следовало, что даже наши физические движения могут быть закодированы в мозгу в виде волновых форм Фурье. В 1930-х годах Н. Бернштейн облачил участников затеянного им эксперимента в черные костюмы и нарисовал белые точки на их локтях, коленях и других суставах. Затем он расположил участников на черном фоне и произвел киносъемку различных движений, как-то: танцы, ходьбу, прыжки, удары молотом и печатание на машинке. Когда он проявил пленку, на экране появились только белые точки, двигающиеся вверх и вниз по достаточно сложным траекториям.

Рис. 1.4 Специфика танцевального движения

Русский исследователь Николай Бернштейн нарисовал белые точки на танцорах и снял их танец на черном фоне. Когда он преобразовал их движения в язык волновых форм, он обнаружил, что их можно анализировать методом Фурье - тем же методом, который использовал Д. Габор для изобретения голограммы.

Чтобы зафиксировать и обработать различные линии, вычерчиваемые точками, Н. Бернштейн применил метод Фурье, преобразовав их в волновые формы. К своему удивлению он обнаружил, что волновые формы содержат скрытые паттерны, позволяющие предсказать следующее движение с точностью до нескольких миллиметров.

Когда К. Прибрам ознакомился с работой Н. Бернштейна, он сразу оценил ее значимость. Возможно, причина того, что при анализе движений танцоров возникали скрытые паттерны, объясняется тем, что так же работал и мозг. Это было прекрасным подтверждением теории К. Прибрама. Действительно, если мозг анализирует движения, разбивая их на частотные составляющие, то становится ясным, почему скорость обучения различным задачам различна [20].

Например, мы учимся ездить на велосипеде не путем запоминания каждой детали этого процесса. Напротив, мы схватываем движение целиком, в его динамике. Трудно объяснить эту динамическую полноту, присутствующую во многих задачах нашего физического существования, если допустить, что наш мозг запоминает информацию по крохам. Нам гораздо легче понять скорость обучения в том случае, если мозг использует анализ Фурье при выполнении задач и воспринимает их целиком.

Реакция научного сообщества

Несмотря на полученные результаты, подтверждавшие голографическую модель Прибрама, она по-прежнему оставалась спорной. Дело в том, что существует множество теорий относительно того, как работает мозг, и все они, в той или иной степени, находят подтверждения. Некоторые исследователи считают, что распределенный характер памяти можно объяснить приходящими и отходящими потоками различных химических соединений мозга. Другие придерживаются мнения, что память и обучение обусловлены электрическими флуктуациями между большими группами нейронов. Каждая научная школа имеет своих ярых сторонников, и, вероятно, здесь уместно будет напомнить, что для большинства ученых аргументы К. Прибрама по сей день остаются неубедительными.

Например, нейрофизиолог Фрэнк Вуд из медицинского института Баумана Грея (Уинстон-Сейлем, Северная Каролина) полагает, что "имеется весьма мало экспериментальных фактов, для толкования которых никак не обойтись без голографической теории". Чтобы не оставаться голословным, К. Прибрам предлагает в качестве контраргумента книгу, содержащую около 500 ссылок, которые подтверждают его теорию.

К. Прибрам не одинок в своих построениях и аргументах. Д-р Ларри Досси, бывший директор городской больницы в Далласе, признает, что теория К. Прибрама противоречит многим устоявшимся воззрениям относительно работы мозга, но отмечает при этом, что "многие специалисты в области физиологии мозга заинтригованы этой идеей, поскольку существующие на сегодня теории деятельности мозга могут служить лишь очень условным объяснением его поразительных функциональных возможностей".

Мнение Досси разделяет невролог Ричард Рестак. Он отмечает, что, несмотря на исчерпывающие доказательства того, что способности человека распределены холистически по всему мозгу, большинство исследователей продолжают придерживаться концепции локального характера функций мозга, распределенных подобно городам на географической карте. Рестак считает, что такие взгляды являются не только "сверхупрощенными", но и действуют по сути как "смирительная рубашка для других концепций, признающих более сложный характер мозга".

Он полагает, что голограмма не только возможное, но и наилучшее в настоящий момент объяснение работы мозга. [21]

2.2 Модель памяти Д. Габора