Единица мысли

Конечно, астроном Маскелин, работавший в Гринвичской обсерватории, несколько поторопился, когда решил уволить своего помощника. Нам осталось неизвестным ни его имя, ни содержание произошедшего между ними разговора. Сохранились сведения лишь о причине недовольства. Астроном обнаружил, что помощник неправильно определял время прохождения звезд. Во всяком случае, у него получалось иное время, чем у самого Маскелина.

Только через двадцать лет стало известно, что помощник невиновен.

Об этом вспомнили психологи, когда взялись исследовать мышление с помощью теории информации. Эта математическая дисциплина изучает процессы передачи информации по самым различным системам связи. К ним могут быть отнесены не только технические устройства вроде телефона, телеграфа или радио, но и "живой телеграф" - сообщения, которые передаются по нервам в мозг. Ведь слушаем мы симфонию Чайковского или крик петуха, восхищаемся мастерством Родена или смотрим на морские волны, ощущаем солнечное тепло или прикосновение холодного ветра, чувствуем голод или боль - все эти столь различные сообщения, приходящие из внешнего мира, поступают в мозг в форме нервных сигналов.

В ответ в мозгу тоже возникают сигналы - их во много раз больше, - ведь надо осознать смысл поступивших раздражений.

Этот необъятный круговорот сигналов и есть наше сознание и мышление.

Какова же "пропускная способность" мозга? Разные "каналы связи" организма обладают разной пропускной способностью. Чтобы было нагляднее, вспомните, что телевизор, который стоит у вас в комнате, пропускает в секунду миллион единиц информации. И примерно столько же сообщений способны передать в мозг наши глаза. Вычислительные машины переваривают сведений в тысячу раз меньше, как и второй наш "канал связи" с внешним миром - осязание.

Радио и телефон еще в тысячу раз менее мощны. Им по "техническим данным" соответствуют наши органы слуха. А непосредственно в мозгу за одно и то же время перерабатывается вполовину меньше сообщений, чем в телеграфном аппарате, который усваивает сто единиц информации в секунду.

Чрезвычайно любопытная деталь о минимуме доходящей до мозга информации из всего громадного количества, полученного органами чувств, не сразу привлекла внимание психологов. Их заинтересовало в первую очередь, так сказать, не количество мыслей, а скорость их возникновения. Вот тут-то и пригодился эпизод с гринвичским астрономом и его незадачливым помощником.

Когда стали измерять скорость ответной реакции человека на тот или иной раздражитель, выяснилось, что у разных людей она различна. Так был реабилитирован незадачливый помощник Маскелина.

Но психологи не могли на этом остановиться. Они провели сотни опытов, обследовали сотни людей, пока не стало ясно, что индивидуальные различия хотя и существуют, но отклонения эти не могут заслонить общего качества, присущего всем людям. Время ответной реакции колеблется в очень узких пределах. В среднем оно составляет 177 миллисекунд. Из них 70 миллисекунд занимает само ответное движение (в опытах надо было, услышав звонок или увидев загоревшуюся лампу, как можно быстрее нажать пальцем на рычаг). А 107 - время, ушедшее на переработку сообщения.

Впрочем, не совсем так. Ученые разложили обе эти цифры на составные части. Они вычислили длину нервного пути, который проходит ответный сигнал от мозга до мышц руки, и, зная его скорость, определили, что сигнал "нажать рычаг!" приходит за 13 миллисекунд, 29 миллисекунд уходит на движение пальцев, а оставшиеся 28, видимо, расходуются собственно мозгом на выработку решения.

Из 107 миллисекунд 5 тратятся на то, чтобы услышать самый короткий из воспринимаемых нами звуков. Это время нужно звуку, чтобы по воздуху достичь нашего уха и быстро домчаться до мозга. Путь "туда" составляет всего 5 сантиметров, а "оттуда" к руке - целый метр. Вот почему входящие сигналы гораздо быстрее достигают цели, чем ответные.

Оставшиеся 102 миллисекунды расходуются опять-таки на переработку поступившей информации и на переключение сигналов с зрительного отдела мозга на отвечающий за движения.

В обиходе мы часто говорим: вот этот человек быстро соображает, сразу ориентируется в обстановке. В спорте, например в боксе, существует специальное понятие - "быстрота реакции". Имеется в виду, за какие считанные миги боксер, "раскусив" движение противника, в состоянии уклониться от удара или защитить своей перчаткой ту часть тела, в которую удар был нацелен.

Психологи в действительности сосчитали эти миги и получили любопытную арифметику. Правда, испытания проводились не на матче бокса, но их результаты характеризуют вообще способность человека предпринимать те или иные действия в ответ на определенные сигналы.

Выше мы рассмотрели упрощенную типовую схему.

В действительности все обстоит сложнее. До сих пор мы принимали в расчет лишь средние величины сигналов. Как только их немного изменили - уменьшили громкость звука, к примеру, - 102 миллисекунды, во время которых мозг разбирается в поступившей информации, превратились в 175, а общее время реакции - соответственно в 250 миллисекунд.

Для участвующих в опыте оказалось также небезразличным, на один сигнал надо реагировать или давать разные ответы на несколько. В последнем случае мозгу потребовалось еще 126 миллисекунд, чтобы оценить дополнительные сведения.

Реакция...

Нет необходимости перечислять все усложнения, которые вводили психологи. Важно, что при каждом из них изменялась продолжительность процессов, происходящих в мозгу, а "моторное" время - время ответной реакции - оставалось одинаковым. Оно вообще было у разных людей постоянным, различия шли за счет разной продолжительности процессов в коре мозга. Но при этом мозг всегда тратил гораздо больше времени на обдумывание, чем мышцы на исполнение приказа. Если на умственные процессы уходило в общей сложности около 500 миллисекунд, то на мышечную реакцию - около 50.

Не забудьте, что мы считали время "чистой" реакции, то есть учитывали маршруты нервных сигналов только физиологически. А ведь мозг не телефонный переключатель, соединяющий, скажем, слуховую область с двигательной. Попадая в мозг, сообщения еще где-то там циркулируют, перерабатываются, осознаются, осмысливаются.

Наш расчет относится к самой несложной мысли, если ее вообще можно так назвать. Осознать, что за звук мы слышим, и ответить на него нужным движением - не такая уж это "глубокая" мысль, скорее основа будущих возможных умственных действий.

Боксеру, например, приходится производить несравнимо более сложную умственную работу.

А вообще говоря, отдельная мысль, как считают психологи, - это действие, перенесенное во внутренний умственный план. Ведь мышление - деятельность, "чтобы узнать", а о вещах ничего нельзя узнать, как справедливо говорится, не проследив, что они делают или что с ними делается. Отдельное мыслительное действие с каким-либо предметом, проделанное, "чтобы узнать", и составляет единицу мышления.

Как видим, человеческая мысль совсем не быстра. Ученый, производивший этот расчет, вспоминает Фауста, который прогнал дьявола, быстрого как молния, и потребовал, чтобы к нему явился дьявол, быстрый, как мысль. А молния-то длится гораздо меньше - какие-нибудь микросекунды, тогда как самая примитивная человеческая мысль - миллисекунды: раз в сто дольше.

Измерить скорость мысли - только полдела. Настоящее применение теории информации состоит в том, чтобы вычислить зависимость между временем реакции человека и количеством информации, которое несет в себе тот или иной сигнал.

Одним из первых начал такие эксперименты английский психолог Хик. Он установил, что скорость переработки сообщений составляет 5 бит (единица, в которых измеряется информация) в секунду. Но он использовал очень немного сигналов, и появлялись они через равные промежутки. А в жизни сигналы могут быть то частыми, то редкими. Ясно, что в таком случае мозг должен как-то иначе отвечать на те и другие. Ведь одни должны стать для него главными, а другие второстепенными. Значит, недостаточно учитывать суммарно среднюю информацию от десятка разных сигналов, надо знать, сколько ее содержит каждый в отдельности.

Кроме того, сигналы не одинаковы по значению. Сигнал тревоги и сигнал начала какого-то безопасного процесса не могут перерабатываться в мозгу одинаковое время - тут нужны избирательные действия.

Исследованием этих чисто человеческих особенностей переработки информации занялись психологи Московского университета.

Чтобы избежать всяких посторонних влияний, они построили в лаборатории глухую, без окошек, кабину с толстыми стенами, обшитыми металлическими листами. Внутри поставили столик и стул. На столе всего два предмета: что-то вроде телеграфных ключей, которые надо нажимать левой или правой рукой по сигналу. Сигналом служат загорающиеся на световом табло лампочки. Таким образом, как говорят ученые, поставили "чистый опыт".

Не всегда дело сводится только к нажиму ключа. Чаще приходится в ответ на ту или иную зажигающуюся лампочку произносить слова, вернее специально придуманные бессмысленные сочетания букв. Скажем, загорелась верхняя лампочка - вы должны в ответ быстро сказать: "Бен". Зажглась нижняя - вы говорите в микрофон: "Мае" и т. п.

Исследователь, ведущий опыт, находится снаружи, он вас не видит - дверь в камеру плотно закрыта, - лишь слышит через микрофон ваш голос. Скорость ответов отсчитывает специальный счетчик, подаются сигналы автоматически. Экспериментатору остается только присматривать за приборами да следить за ходом опыта.

Вероятность появления того или иного сигнала меняется от опыта к опыту. Об этом знает исследователь, но не подозревает тот, кто находится в камере.

Он озабочен только одним: как правильно ответить на сигнал, то есть мысленно выбрать нужное действие. А ученый, поскольку он точно знает, какие сигналы в какой последовательности подавались, получает возможность вычислять скорость переработки мозгом информации.

Какие же были сделаны открытия?

Сразу же выяснилось, что мозг по-разному реагирует на частые и редкие сигналы. Сознательно или полусознательно в ходе опыта человек усваивает закономерность их появления и начинает предугадывать события. Теперь он готовится к приему более важных сигналов, как бы ждет их. Благодаря этому время реакции на редкие сигналы становится меньшим, чем могло бы быть.

Правда, это не обходится даром, и частые сигналы требуют несколько больше времени для осознания и ответа. Тем не менее такая внутренняя перенастройка выгодна организму.

Если бы этого не происходило, время реакции распределялось бы иначе: на редкие сигналы ответ возникал медленнее, а на частые мы бы реагировали быстрее. Так, во всяком случае, мозг должен был действовать по закону, установленному Хиком.

Затем одному из двух сигналов придали аварийное значение, а человеку, находящемуся в исследовательской камере, сообщили, что на сигнал тревоги надо реагировать особенно быстро. Если время реакции на аварийный сигнал оказывалось больше заданного, установка "ломалась" (экспериментатор незаметно выключал приборы). Опыт не засчитывался.

И такое разделение сигналов по значению сразу же сказалось на результатах. Человек как бы заранее настраивался на возможное появление необычного сигнала. И когда тот действительно появлялся, мозг отвечал на него быстрейшим образом. Скорость переработки важной информации резко возрастала.

Смысл сигнала, не безразличный для человека, как бы стимулирует восприятие мозгом информации, повышает эффективность этого процесса. А ведь по теории информации всегда считалось: значение того, что передается, несущественно, важно лишь, сколько букв или других единиц потрачено на сообщение.

В технических системах связи действительно так и есть. Но наш мозг работает совсем по иному принципу: важные сообщения он перерабатывает быстрее, чем рядовые, обычные.

И эта отличительная особенность человека дает ему огромное преимущество перед разными "мыслительными" машинами. Но на эту тему у нас будет еще разговор впереди.

Итак, получалось, что скорость переработки информации в каждом отдельном случае различна. Однако она гораздо выше, чем та, первая, вычисленная в среднем. В ситуации выбора не пять, а двадцать пять единиц в секунду способен сознательно воспринимать наш мозг. Таковы результаты опытов, которые проводили московские психологи под руководством профессора Алексея Николаевича Леонтьева.

Немецкий ученый Гельмер Франк построил свои эксперименты иначе. Он заставлял студентов записывать все, что они увидят на экране, где периодически, через каждую десятую долю секунды, вспыхивал ряд букв.

Казалось, если увеличить время проекции, можно ожидать, что за удвоенное время человек воспримет вдвое больше информации. В действительности этого не происходило. В каждую новую секунду воспринималось шестнадцать единиц дополнительной информации.

Тот же исследователь установил, что хранится она в сознании.

Но не вся информация, так сказать, "оседает" в мозгу. Часть ее уходит на осмысление того, что мы воспринимаем. Скажем, треть расходуется на информацию о зрительном раздражении, а остальное - на опознание смысла слова, если нам показывали вспыхивающую на экране надпись.

Многие психологи считают, что вообще только половина воспринимаемой человеком информации непосредственно усваивается, а вторая половина идет на вызов из памяти соответствующих сведений.

Орбиты нашего мышления

Так или иначе, а ясно, что одновременно через сознание проходит очень мало информации. Но и небольшого ее количества достаточно, чтобы запустить в ход всю громадную, "орбиту" нашего мышления.

Это очень важный факт (помните, мы обращали на него ваше внимание в самом начале разговора о переносе мысленной информации). Он означает, что из непрерывного и бесчисленного потока сведений, буквально обрушивающегося на нас, мозг отбирает только необходимую информацию. На выработку самых сложных условных рефлексов расходуется всего одна-полторы единицы информации, во время обычного разговора люди обмениваются несколько большим ее количеством - каждое слово несет что-нибудь 10 -12 единиц информации.

Происходит так не потому, что мозгу не хватает каналов информации. "Пропускная способность" мозга намного больше практически используемой. Просто невыгодно зря перегружать мозг.

Любопытный эксперимент провел недавно один американский психолог. Он несколько изменил обычный порядок опытов; показывал случайный набор из 18 букв, но размещал их не как попало, а столбиком из шести рядов.

Как должно было быть по теории? Из 18 разных букв за сотые доли секунды, которые длится демонстрация, человек запоминает 6-7. Так случилось и на этот раз, только буквы оказались из различных рядов. Выходит, человек успел охватить мысленным взором все ряды - все 18 букв. Но уже через секунду он не может вспомнить ни одной - они исчезли из памяти, как ненужный балласт. И человек думает, что он только те 6-7 букв и видел, которые сохранила его зрительная память.

Если перевести результаты этих опытов на язык теории информации, получится, что за сотые доли секунды человек воспринимает 70-80 единиц информации! Запоминает же лишь каких-нибудь 30 единиц. Остальное (больше половины) отсеялось и не дошло до хранилища сведений. Видимо, в мозгу есть что-то вроде фильтра, отбирающего необходимый минимум информации, чтобы пропустить ее в сознание. Да и как иначе, ведь поток разнообразных сведений просто захлестнул бы нас, не будь такого фильтра.

Может быть, это даже не фильтр, а скорее что-то вроде своеобразного резонансного механизма, когда звук определенного тона и силы падает на все струны, а отзывается лишь одна, настроенная в унисон с ним.

Известен классический пример мельника, который не слышит шума работающей мельницы. Он ему не нужен, этот однообразный шум, продолжающийся целый день, и он его просто не замечает. Но стоит шуму измениться - и мельник сразу услышит перебои. Для него это сигнал тревоги или беспокойства: очевидно, в механизмах мельницы что-то разладилось. Он начинает искать причину.

Беда только в том, что не всегда "фильтр" отсеивает случайные сообщения. Иногда он отбрасывает как раз нужные сведения. Не тогда ли человек не может решить задачу потому, что просто не видит самого существенного в ее условии. А потом, когда отсеявшаяся вначале информация всплывает в памяти (есть предположение, что ничто из увиденного, услышанного человеком не пропадает совсем, оно только поступает не в работающую память, а в архивы), в сознании человека "неожиданно" появляются те сведения, которые до этого, как говорят, "выскочили из головы". И он вдруг начинает видеть условия задачи как бы в ином свете. Вспомните печально знаменитые четыре точки, за пределы которых до поры до времени никак не могла вырваться мысль некоторых участников опыта. А потом, когда что-то вызвало из памяти необходимые сведения, полученные во время подсказки, они сразу сообразили, что надо не вписывать треугольник внутрь, а описать его вокруг квадрата.

Фильтр, что сокращает количество поступающей в мозг информации, - один из самых простых механизмов, обеспечивающих творческое мышление.

Обычно психологи старались возможно подробнее развернуть каждое мыслительное действие, чтобы изучить его в деталях. На сокращенные умственные действия почти не обращали внимания. И только теперь выяснилось, какие грандиозные возможности открываются для мышления благодаря способности нашего мозга сокращать первоначально развернутые умственные действия. Отдельные мыслительные операции производятся тогда как бы по неполной программе, по ним лишь пробегает мысленный взор, они не проделываются, а как бы "имеются в виду".

Благодаря этому огромную сумму знаний человек может затем выразить сжатой формулой. Мысль становится предельно сжатой, словно спрессованной.

Не менее важно бывает не просто сократить, а укрупнить информацию, поступающую в мозг.

Человек всю жизнь бессознательно учится мыслить "крупными блоками".

В начальной школе вы с трудом усваивали страничку из учебника. Нередко читали ее несколько раз, а то и рассказывали себе. В институте, готовясь к семинару, вы легко овладевали целым разделом учебника. А став инженером или тем более ученым, за несколько часов работы в библиотеке могли просмотреть весь учебник или монографию и составить о них представление.

Как вы это сумели сделать? Ведь пропускная способность вашего мозга осталась прежней. Значит, вы научились увеличивать содержательность информации, оставляя ее количество неизменным.

Видимо, в увеличении емкости информации и заключается один из наиболее важных механизмов творческого ума. Во всяком случае, подсчитали, что слаломист, даже не рекордсмен, преодолевая дистанцию, за девять секунд воспринимает и перерабатывает значительно большую информацию, чем, например, способный математик за сорок минут напряженной вычислительной работы. А он получил сведений значительно больше, да и результат мыслительной работы математика, который решал свою "слаломную" задачу, гораздо весомее.

Значит, он оперировал более концентрированной информацией: его мозг умеет обобщать и классифицировать разрозненные сведения и потому обходится относительно меньшим ее количеством. Залог такого умения - в способности человеческого мозга пользоваться емкими кодами для зашифровки передаваемых сообщений. Сравните алфавит из 32 букв, которым закодированы звуки нашей речи, и азбуку Морзе из двух условных значков (точек и тире), которой пользуются для той же цели телеграфисты. Конечно, второй код более емкий: то же количество информации передается с помощью меньших затрат. Психологические исследования последних лет заставляют думать, что способность человеческого мозга ко все более емкой перекодировке сообщений практически безгранична. И значит, безграничны его творческие возможности.