говорил выше, отличающиеся ограниченной сложностью, мы могли действовать грубо эмпирически, не опираясь на такую теорию. Имеются все основания полагать, что в случае более сложных автоматов такой путь окажется невозможным.
Как влияет отсутствие логической теории автоматов на процедуру обращения с ошибками
То, что мы не располагаем логической теорией автоматов, является последним и весьма важным ограничивающим фактором. Трудно поверить, чтобы мы, не располагая весьма тонкой и развитой теорией автоматов и информации, могли в будущем создавать автоматы намного сложнее тех, которые имеются у нас теперь. Тем более это немыслимо в отношении автоматов, обладающих той чудовищной степенью сложности, какая присуща центральной нервной системе человека.
Это отставание в области теории, несомненно, мешает нам продвинуться вперед существенно дальше того, где мы находимся сейчас.
Простым проявлением этого фактора является наш подход к предупреждению ошибок. В живых организмах случаются нарушения работы компонент. Очевидно, что организм располагает средствами, для того чтобы выявить и обезвредить эти нарушения. Легко подсчитать, что число действий нерва, происходящих в течение жизни нормальной продолжительности, имеет порядок 1020. Ясно, что в продолжение этой цепи событий не встречается таких нарушений, вредные последствия которых не могут быть компенсированы самим организмом без какого бы то ни было существенного вмешательства со стороны. Поэтому система организма должна содержать необходимые приспособления для диагностики ошибок, когда последние возникают, для перестройки организма, имеющей целью свести к минимуму эффект этих ошибок, и, наконец, для исправления или полного выключения вышедших из строя компонент. Наш modus procedendi в отношении нарушений в работе искусственных автоматов совершенно другой. Существующая практика, которой единодушно придерживаются все специалисты в этой области, состоит приблизительно в следующем. Мы используем все средства (математической или автоматической проверки), для того чтобы выявить каждую ошибку, поскольку она возникает в работе автомата. После того как ошибка выявлена, мы стараемся как можно быстрее изолировать компоненту, вызвавшую ошибку. Частично это можно сделать автоматически, но в любом случае значительную часть процедуры выявления ошибок приходится проводить посредством вмешательства извне. Как только неисправная компонента найдена, она немедленно или исправляется, или заменяется новой, исправной компонентой.
Отметим различие между этими двумя подходами. Основной принцип, которого придерживается природа в своем подходе к нарушениям в функционировании живых организмов, состоит в том, чтобы сделать эффект этих нарушений как можно менее заметным, с тем чтобы организм мог осуществлять необходимые коррективы без всякой спешки, так сказать «на досуге» (если в этом вообще возникает необходимость). Напротив, наш подход к искусственным автоматам предполагает немедленное выявление ошибок, как только они возникают. Поэтому мы стараемся так устроить автоматы, чтобы ошибки были как можно заметнее и чтобы необходимое в этих случаях вмешательство и коррективы можно было осуществлять без промедления. Иначе говоря, устройство живых организмов подчинено принципу: сделать ошибки настолько незаметными и безвредными, насколько это вообще возможно. Что же касается искусственных автоматов, то их проектируют так, чтобы ошибки в их работе как можно более резко проявляли себя своими нежелательными последствиями. Нетрудно найти естественное объяснение такого различия. Природа устроила организмы так, что они сохраняют способность функционирования даже после того, как в них возникли повреждения. Они могут действовать, несмотря на повреждения; при этом после появления повреждений в них проявляется тенденция к их самоустранению. Конечно, можно построить такой искусственный автомат, который мог бы нормально действовать, несмотря на некоторые неисправности (число которых, а также области, в которых они допустимы, было бы заранее ограничено). Однако даже и в этом случае каждая неисправность таила бы в себе известную опасность того, что в машине уже начался общий разрушительный процесс. Отсюда возникает необходимость немедленного вмешательства, ибо машина, начавшая работать неправильно, весьма редко обнаруживает тенденцию к самовосстановлению и более вероятно то, что ее функционирование будет все более и более ухудшаться. Все сказанное еще раз подтверждает только одно. В области искусственных автоматов мы, по-видимому, движемся вслепую в гораздо большей степени, чем природа – в отношении живых организмов. Мы «запуганы» (что, впрочем, вполне естественно, по крайней мере в настоящее время) страхом перед возможностью даже отдельной изолированной ошибки и перед тем нарушением в работе, которое за ней скрывается. Ясно, что наше поведение – это сверхосторожность, порождаемая невежеством.
Принцип единственной ошибки
Кроме того, почти вся наша методика выявления причин ошибок основана на предположении, что в каждом данном случае, когда налицо ошибка, в машине имеется только одна неисправная компонента. Тогда последовательное разделение машины на части позволяет определить, какой ее отдел содержит неисправную компоненту. Всякий раз, когда существует вероятность того, что в машине имеется несколько неисправностей, этот – достаточно мощный – дихотомический метод раскрытия причин нарушений в работе машин теряет свою силу, и установление причин ошибок становится весьма безнадежным предприятием. То, что мы настойчиво стремимся свести число подлежащих выявлению неисправностей к единице (или, во всяком случае, сделать это число как можно меньше), еще раз иллюстрирует наше невежество в этой области. Именно это является одной из главных причин того, что приходится устраивать так, чтобы ошибки были как можно более заметными, с тем чтобы опознание ошибок и установление их причин происходило как можно быстрее после их появления – прежде, чем появятся другие ошибки.
V. Принципы цифризации
Цифризация непрерывных величин: метод цифрового представления и метод счета
Рассмотрим цифровую часть живого организма, а именно нервную систему. По-видимому, действительно имеется основание считать, что нервная система является цифровым механизмом и передает сообщения, состоящие из сигналов типа «все или ничего». Иными словами, каждый элементарный сигнал, каждый импульс просто или имеется в наличии, или его нет (без каких-либо нюансов). Особенно яркой иллюстрацией этого служат те случаи, когда задача, которую приходится решать нервной системе, носит противоположный характер, т. е. когда нервная система должна на самом деле служить для передачи некоторой непрерывной величины. Характерным примером в этом отношении является поведение нерва, передающего данные о величине кровяного давления.
Допустим, например, что нужно передать информацию о величине давления (являющегося, очевидно, непрерывной величиной). Хорошо известно, как это дело осуществляется. Соответствующий нерв передает лишь импульсы типа «все или ничего». Спрашивается: как же с помощью этих импульсов, т. е. цифр, нерв выражает непрерывное численное значение давления? Иными словами, как он кодирует непрерывную величину с помощью цифрового обозначения? Разумеется, он осуществляет это, не представляя рассматриваемую величину в виде числа, выраженного в десятичной (или двоичной, или любой другой позиционной) системе счисления в обычном смысле. Процесс, который, по-видимому, здесь имеет место, состоит в том, что нерв передает импульсы с переменной частотой, которая в определенных пределах пропорциональна рассматриваемой непрерывной
