HL-лаборатория -> Клондайк -> Тексты по темам

Реквием по Фон Нейману
Почему наш мозг не компьютер
или почему с треском проваливаются все инновации в образовании

 

Мы все хотим, чтобы наши дети выросли умными, талантливыми, успешными в жизни. Мы стараемся изо всех сил. С двух лет мы уже озабочены "ранним развитием", с четырех уже готовим к школе, с пятого класса уже думаем о ЗНО. Каждый год появляются все новые, все более "продвинутые" учебники, закупаются компьютеры и планшеты, пишутся инновационные педагогические программы, обсуждаются концепции "школы будущего". Но вот незадача. Наши дети сильно устают, часто болеют, но все равно не в состоянии за 11 лет усвоить то, что с небольшими изменениями раньше преподавалось за 8-10. А, может быть, мы просто изначально все делаем не так?

Это совсем не научная статья и на ее научную обоснованность я не претендую. Хотя современной науке она не противоречит. Для меня ее смысл можно выразить такой фразой: "Если это действительно так, то это много объясняет". Может быть, и вам мои околонаучные рассуждения помогут взглянуть на уже давно общепринятые вещи совсем с другой стороны. Во всяком случае, я надеюсь.

Прежде чем читать это эссе, может быть, стоит попытаться прочесть более ранние "Записки штрихованного наблюдателя". Если они вам придутся не по душе, то, скорее всего, и этот опус для вас будет потерянным временем. Хотя попробовать все равно стоит. Удачи!

В 1944 году великий "американский" математик Джон Фон Нейман сформулировал основные принципы построения практически всех современных компьютеров. В соответствии с ними, любой компьютер должен содержать как минимум память, где хранятся данные, и процессор, который это данные обрабатывает, по программе, которая в этой же памяти и хранится.

Вот именно с тех пор ученые безуспешно ищут в нашем мозгу эти самые ячейки памяти и центральный процессор. Мы тоже, представляя себе нашу голову в виде крутого компьютера, либо пытаемся забить наш "винчестер" всяким хламом, либо наоборот, стараемся не напрягаться, чтобы не перегревался процессор.

Ну, да и черт с нами, но дети то наши в чем виноваты? Мы же и их считаем компьютерами и точно так же к ним и относимся. Мы пытаемся их настраивать и программировать, наполнять "полезными" знаниями, развивать "нужные" навыки, прививать "правильные" ценности, воспитывать "высокие" моральные устои. А ведь на деле, все не только совсем не так, а даже и совсем наоборот. Сам и только сам он сможет стать Человеком. Наша задача ему в этом не мешать.

Я не буду здесь цитировать труды великих нейробиологов и нейрофизиков, хотя, если интересно, замечательную книгу человека, известного вам совсем в другой ипостаси, прочитать стоит - Айзек Азимов "Человеческий мозг. От аксона до нейрона".

Но давайте не будем лезть в дебри науки. Давайте просто опять, как и в прошлый раз, отбросим тонкости и частности и просто поразмышляем.

Что там в нашей голове?

Ученые насчитали в нашем мозгу порядка 80 миллиардов нервных клеток - нейронов. Именно их поначалу и считали ячейками памяти, а процессор так и не нашли. Но если еще десять лет назад это количество считалось фантастическим, то на сегодняшний день десять терабайт для хорошего датацентра даже как-то убого.

Каждая клетка соединяется с другими клетками отростками - аксонами. Этих аксонов - проводочков у каждой клетки может быть до двадцати тысяч. Как для компьютера, то не слишком ли в нем много проводов?

А давайте предположим, что информация хранится не в ячейках, а именно в проводочках. Пропускает проводочек сигнал - есть единичка. Не проходит сигнал - нолик. А нейрон - это процессор, который решает, в какой аксон что записать.

Интересно получается. Между двумя точками можно провести только одну линию. Между четырьмя уже шесть. Если точек будет 100, то связей может быть N*(N-1)/2 = 4950. А если точек 80 000 000 000?

Ух ты! Поучается суперкомп - сто миллиардов процессоров и 2000 терабайт памяти! Правда на этом все аналогии с компьютером заканчиваются и начинаются отличия.

Память ассоциаций.

Если в нашем мозгу нет ячеек, а есть только связи, то логично предположить, что и хранится в них не сама информация, а связи-ассоциации. То есть, запоминаем мы не сам факт, образ, понятие, а то чем он похож и чем отличается от того, что мы знали раньше. Именно так и поступают современные компьютеры, записывая видео. Они не пишут 50 раз в секунду каждую картинку, а сохраняют только отличия последующей картинки от предыдущей. Да и квадратный корень каждая программа сама не вычисляет, а обращается к уже известной функции. Только в нашем мозгу природа довела это до совершенства.

Вы посмотрите! Мы ведь так и думаем: "Зебра - это как лошадь, только с полосками". Правда африканец может думать совсем наоборот, а житель острова в океане нас может и не понять совсем, потому, как никогда не видел ни зебру, ни лошадь.

А что тут "военного"? А вот что. Если компьютеру нужно найти в своей памяти какую-то информацию, то он должен перелопатить всю память, и чем ее больше, тем он будет это делать дольше. Всякие списки и индексы, конечно, помогают, но не очень. Есть в современных компьютерах и подобие ассоциативной памяти, но даже на жалкую пародию она не тянет.

А в мозгу как классно! Дернул за ниточку - ассоциацию, сигналы по активным аксонам пробежали и вот он, сразу результат. И самое интересное, чем больше памяти и больше информации, тем быстрее и точнее результат.

Правда есть и одно "но". В компьютере одна и та же задача выполняется точно так же и дает точно такое же решение. Мозг не предсказуем и каждый раз решает задачу немного по-своему. Про разных людей я вообще промолчу. Но, может, в этом и сила - компьютера в предсказуемости и точности, а человека в творчестве и фантазии.

Абсолютная иерархия.

Компьютер все-таки записывает в начале фильма и, на всякий случай, каждые несколько секунд, одну целую картинку. В нашем мозгу и этого нет. Все выражается через все. Если не выражается, то тупо не понимается и не запоминается. Если запомнилось, значит, с чем-то связалось. Правда, бог его знает, с чем.

Островитянину придется объяснять зебру и лошадь как "четвероногое животное", если есть надежда, что он знает что такое "животное" и на его острове есть что-то кроме двуногих птиц и восьминогих крабов.

Нет в нашем мозгу ни картинок, ни музыки, ни фильмов. Есть только то, что мы о них думаем. И то, что мы перед собой видим или себе представляем, на самом деле не существует, а в нужный момент собирается из обрывков того, что мы когда-то видели и запомнили. Именно поэтому мы часто видим то, чего нет, или не замечаем того, что есть. А если что-то вообще "ни в какие ворота не лезет", то мы это либо совсем не понимаем, либо просто падаем в обморок.

Об этом можно много рассказывать, но лучше просто посмотреть замечательный фильм "Испытайте свой мозг", который в свете этого предположения, многое прояснит.

Запоминание.

Чтобы что-то запомнить, нужно это с чем-то связать. Чем больше связей находит эта информация, тем лучше запоминается и легче находится. Часто используемые связи упрочняются. Часто используемая информация находится в первую очередь. Не используемое и слабо связанное быстро забывается.

В ячейку компьютера можно записать, например, просто число "38", и оно будет там храниться, пока мы его не сотрем. Просто запомнить число 38 невозможно. Нужна ассоциация. Мне в голову пришло "38 попугаев" и я его запомнил.

Ассоциация может быть любая. Можно запомнить 38 как распиленное ножовкой 888, через чей-то год рождения, номер квартиры, придумать стишок, написать на стене в туалете. Именно так поступают артисты, демонстрирующие быстрое запоминание всяких больших чисел. Не беда, что сразу после выступления артист все эти числа забудет. Это ему и не нужно.

Я тоже забуду это число. Может быть, я его вспомню, когда буду пилить дрова или клеить байдарку клеем "88". Но тогда оно мне будет совсем не нужно. А теперь подумайте, долго ли будут помнить дети то, что их заставляют запомнить в школе, и что из этого останется через год - два.

Множественность и неоднозначность.

Чем больше связей, тем дольше хранится информация и тем легче ее найти. Правда, вместе с тем, что мы ищем, постоянно вылазит то, что мы совсем не искали. Хотя в интернете мы получаем то же самое. Но и там и здесь мы можем уточнить поиск или повторить его с другими ключевыми словами - дернуть за ниточку ассоциации с другим изначальным образом или понятием. И чем более многогранно и многосторонне наше представление об искомом объекте, тем быстрее и проще его найти.

С другой стороны, в процессе поиска мы можем вспомнить то, что безуспешно искали вчера. Нас может посетить гениальная идея, которая окажется в стократ важнее и ценнее того тривиального номера телефона, который мы пытались вспомнить. Мы можем вдруг понять то, чего раньше не понимали. Мы создадим новое знание. А это уже никакому компьютеру не под силу.

Я решил провести эксперимент. Предположим мне нужно взять на кухне четыре вилки. Мне стало интересно, что мне придет в голову при слове "четыре". Оказалось: "Четыре танкиста и собака", "Четыре таракана и сверчок", "Ливерпульская четверка", "Четыре угла, в каждом из которых сидит по кошке". К вилкам это не имеет никакого отношения, но общий образ четырех объектов сформировался, и я беру четыре штуки не глядя. А голова работает дальше, приведя меня к мысли о поисках "черной кошки в темной комнате". Тут я вспоминаю, что не выключил свет в ванной.

Гораздо хуже, когда связей совсем мало. Не удивлюсь, если ребенку, отягощенному ранним развитием и подготовкой к школе, при слове "четыре" не вспомнится ничего лучше, чем закорючка в виде перевернутого стульчика. Вилки придется брать по одной, вспоминая по очереди все закорючки от единицы до четверки.

Ребенок, над которым издевались по методике Домана, сразу возьмет четыре вилки, не считая. Сможет ли он сообразить, сколько ему вилок не хватает, если их окажется всего две, не знаю. Скорее всего, да.

А что же в самом начале?

Что-то же должно быть в голове, за что зацепится первая мысль? А ничего!

Вот ребенок впервые открыл глаза. Что он видит? Цветовые пятна и больше ничего. Но какие-то пятна часто повторяются и устанавливают в мозгу устойчивые связи. Вместе с ними ребенок чувствует тепло и нежное прикосновение, за которым во рту появляется вкусная еда. Потом звуки, которые повторяются и запоминаются, связываясь со зрительным образом и ощущениями. Постепенно, складываясь вместе, все это образует самый замечательный образ - Мама!

Ребенок болтает ногами и руками, чувствует и видит, к чему это приводит, запоминает связь между тем и этим, потом пытается воспроизвести, когда ему этого хочется. Так он учится видеть, слышать, ходить, говорить и думать!

Если так случилось, что ребенок родился слепым, то он все равно будет узнавать маму, но ее образ будет совсем другим - гораздо более богатым ощущениями звуками и запахами.

Если по прошествии нескольких лет человеку вылечить глаза, он все равно не научится видеть, поскольку не сможет "подсунуть" новые ощущения под уже сформировавшиеся образы.

Очень показательна история с Верджилом, который потерял зрение в трехлетнем возрасте и получил его снова уже взрослым человеком. Через несколько месяцев он снова ослеп. Мозг, не справившись с новыми ощущениями, просто отключил практически здоровые глаза.

Ощущения и образы.

Органы чувств дают нам ощущения. Устойчивые сочетания ощущений дают нам образы, от самых простейших (пятно, цвет, линия, точка, стук, холод, тепло), до таких сложных как дерево, река, кошка, человек…

При этом мозг совершенно свободно оперирует как конкретными образами, как конкретная кошка Мурка, лежащая на коленях, так и собирательными (абстрактными) образами типа "просто кошка", которая в природе не существует, но содержит в себе общие признаки всех виденных когда либо кошек.

У маленьких детей, как и у древних людей, все образы конкретны. Но чем старше и умнее мы становимся, чем больше конкретных кошек мы видели, тем более удобно нам рассуждать о кошках вообще, в принципе и в общем.

Интересно, что в языках древних народов уже и разницы нет между конкретной и абстрактной кошками. А достаточно молодые еще не избавились от различия между вот этой кошкой (la chatte или cat) и какой-то одной кошкой (un chatte, the cat).

Правда и тут есть один подводный камень. Для того, чтобы сформировался такой образ, ребенок должен увидеть более одной кошки. А если обе кошки оказались рыжими? То есть, чем больше кошек мы видели, тем более емким и точным будет ее абстрактный образ, и тем менее вероятно мы перепутаем ее с бобром, которого мы никогда живьем не видели.

Но мало увидеть тысячу кошек на картинках. Это не будет образом кошки. Это будет "образом кошки на картинке". Никакое изображение ни на какой плазме не заменит лягушку в детской ладошке. Никогда не держали? Мне жаль вас. Ваш образ не полон.

"Телевизионные" дети удивительным образом ухитряются распознать известных им животных даже в сумасшедших монстрах свихнувшихся мультипликаторов. А вот настоящую лису они могут посчитать немного странной собакой, потому что она не ходит на задних лапах и не держит в передних корзинку.

Конструирование понятий.

Накопив достаточно много различных образов, ребенок начинает рассматривать их в динамике и в сочетаниях друг с другом. Анализируя изменения образов в пространстве и времени, их взаимодействие между собой, общие черты и отличия ребенок конструирует первые в своей жизни понятия - близко, далеко, больше, меньше, быстро, медленно. Это уже не образы чего-то конкретного. Толстым может быть и человек и дерево и колбаса. Но пока еще это можно себе хоть как-то представить, как восход или закат. А вот "вчера" и "завтра" не перепутать в дошкольном возрасте удается не всегда.

Естественно, как и образы, понятия могут быть адекватным и не очень, всеобъемлющими или ограниченными. Все опять зависит от опыта. Теперь уже от количества и разнообразия накопленных образов и ощущений.

Для одного ребенка "далеко", это те три метра, дальше которых мама отходить не велела. Для других как в песне: "… только самолетом можно долететь". Да что говорить? Для многих взрослых 50 метров - это уже далеко. Именно поэтому, привозя ребенка в школу, они пытаются загнать свой автомобиль чуть ли не в класс.

Или вот еще. Многие взрослые считают лесом первое же дерево, не окруженное домами. Там уже можно жарить шашлыки и играть с детьми в мяч. Приехав с такого мероприятия, дети могут вполне уверенно заявить: "Мы с папой тоже ездили в поход". Однако мои дети с таким понятием леса и похода вряд ли будут согласны.

Вначале было слово.

Это так в библии написано. На самом деле вначале было дело, которое попытались делать вместе более одной особи. Однако у них ничего не получалось, пока они не научились обмениваться друг с другом информацией. Сначала это были жесты и звуки. Потом понятий стало так много, что звуков не хватило, и из них сконструировали слова, выражающие нужные для совместной деятельности образы и понятия. И только итальянцы так и не смогли окончательно отказаться от жестов.

И вот когда каждое ощущение, образ и понятие получили свое имя, произошло чудо. Оказалось, что "думать словами" гораздо легче, чем ворочать неподъемными образами и тем более их гирляндами, образующими понятия. А если нужно, в любой момент можно дернуть за ниточку ассоциации и почти мгновенно вытащить нужный образ. Хотя мы этого, когда думаем, почти не замечаем. Нам кажется, что все это происходит само. Только компьютеры на это пока не способны.

Мало того, мы еще и получили почти неограниченную память. Понятия и образы, упакованные в слова, стали занимать гораздо меньше места. Не знаю как, но ученые определили, что все физики, химии, высшие математики и квантовые механики занимают в нашем мозгу не более 10% используемого места.

Но с другой стороны, это не идет ни в какое сравнение с тем, чему мы научились в раннем детстве. Умение видеть, слышать, бегать, прыгать, кататься на велосипеде, петь и танцевать, образ мамы, дыхание весны, синева неба, лягушка в ладошке - это то бесценное сокровище, та база образов и ощущений, без которой все науки, искусства, ремесла и технологии станут бесполезным хламом, ничего не значащими звуками и закорючками на бумаге.

Именно по этой причине наша память может "подсунуть нам свинью", вспомнив совсем не то, что мы искали. Просто нас заставили запомнить слово, для которого у нас еще не было подходящего образа или понятия и память связала это слово с тем, что нашла. То есть "абы как". Именно к формированию из нашей головы такого мусорника, все больше скатывается, после каждой очередной инновации, наша школа.

Абстрактное мышление.

Именно чистое, звонкое, емкое слово сделало человека человеком. Оно же и повело его дальше. Именно слово позволило нам описать и выразить то, что никакими образами не выражается, что нельзя не увидеть, ни услышать, ни потрогать, и даже то, чего еще не существует, но мы уже знаем, что мы можем это сделать. Так человек из человека борца стал человеком творцом.

Умение мыслить чистыми словами, это и есть абстрактное мышление. Но оно дается нам не с рождения. Ему нужно учиться не один год, накопив достаточный объем образов, понятий и, связанных с ними слов. Каждое новое понятие должно выражаться через образы и другие понятия с помощью четкой и однозначной последовательности слов, желательно одинаковой для всех, кто этим понятием пользуется. Например: "Математический маятник - это тело, имеющее массу, но не имеющее размеров, подвешенное на абсолютно гибкой, нерастяжимой нити". Не беда, что ни таких тел, ни таких нитей в природе не бывает. Для любого физика такая штука полезна и почти реальна.

Тут граблей целый лес. Ученик начальной школы, конечно, сможет запомнить эту последовательность умных слов, но вот представить себе и понять, что это такое, он не сможет однозначно. Еще хуже, если с помощью таких абстрактных понятий ему попытаются объяснить что-то конкретное. Мешанина в голове обеспечена. При этом дальше уже можно не стараться. Он и став взрослым, этого не уже поймет.

Абстрактные категории.

Но человечество пошло еще дальше. Появились понятия, смысл которых вообще никак не выражается. Вернее, оно как-то выражается, но выражение настолько сложно и запутано, что его никто не знает. Все просто надеются, что понимают его правильно и одинаково. Вот попробуйте объяснить, что такое любовь, нежность, честь, совесть, Родина…

С точки зрения программиста - это просто универсальный контейнер, который каждый наполняет своим собственным смыслом по своему усмотрению. Вот поэтому взывать к совести можно, но часто бесполезно.

Такое понятие не заучивается. Оно формируется в течение всей жизни из сотен или тысяч других понятий и образов. К счастью, люди, живущие в одной стране и воспитанные в похожих условиях, понимают его почти одинаково. Однако в соседней стране это понятие может иметь совсем другой смысл.

Очень часто такие слова с никому не известным или непонятным смыслом создаются намеренно. Как можно проверить то, не знаю что? Поэтому радуемся тому, что дали и верим, что это круто и стоит того. Я, например, прочитал в московской педагогической газете такую фразу "Полезным и новым, на мой взгляд, является попытка построить для ребят индивидуальную образовательную траекторию, уйти от модели хаотичного потребления любопытного. Как вариант - вожатый в отряде выступает в роли тьютора, навигатора, вечерами в кругу с детьми проводятся рефлексии процесса развития в лагере, взаимный коучинг".

"Ух ты!" - сказали блондинки и уписались от умиления и восторга.

Обладающих логическим абстрактным мышлением предлагаю залезть в википедию и перевести с распальцованного на русский язык. У меня получилось: "Как вариант - вожатый в отряде, изображая из себя опытного педагога (выступая в роли тьютора), уверенного в том, что он может указывать (навигатор), что кому в себе поменять (индивидуальную образовательную траекторию) вечерами в кругу взывает к совести детей (рефлексии), которые приехали в лагерь не развиваться, а отдыхать (хаотично потреблять любопытное). После этого все присутствующие дают друг другу бесполезные советы (взаимный коучинг)". Абзац!

Но постойте! Проводить вечером "душеспасительные" беседы с детьми вожатому положено по инструкции еще с 30-х годов прошлого века. Где же тут инновация?

Абстрактные символы.

Желание зафиксировать образы и понятия на "внешнем носителе" для сохранения или передачи другим появилось у людей достаточно давно. Вначале это были наскальные рисунки и картиночное письмо. Потом люди поняли, что если часто используемую картинку все и так понимают одинаково, то с ее вырисовыванием можно сильно не париться. Так появились иероглифы.

Количество слов и понятий становилось все больше, и придумывать иероглиф для каждого, а тем более запомнить, стало практически невозможно. Тогда решили записывать не образы и понятия, а связанные с ними слова по частям, разделив их на звуки. Так появились алфавиты.

Древний славянская азбука имела символ для каждого звука, но в зависимости от контекста каждая буква могла обозначать и целое слово - образ или понятие. Кирилл с Мефодием ее слегка кастрировали на греческий манер, а, затем, в несколько приемов, ее образность убили окончательно. После Луначарского алфавит стал окончательно безобразным, а все его буквы окончательно стали абстрактными символами, обозначающими тот или иной звук.

Однако выражать одним символом целое понятие часто проще и короче. Поэтому, наряду с фонетическими алфавитами, существуют и понятийные - математические символы, радиолюбительские коды, пиктограммы, языки жестов.

Свободно оперировать абстрактными символами могут только люди, хорошо владеющие абстрактным мышлением. Именно поэтому многие люди не понимают шутки, когда на прощальную фразу: "Всем пока!", я задаю вопрос: "А чему сегодня равно К?".

А как же дети в первом классе или даже раньше? А никак! Это для меня "А" - это символ, обозначающий звук "а". Детям приходится идти по большому кругу. Для них "А" - это образ, имеющий имя "А", по которому нужно еще найти одноименный ему звук. Особенно весело, когда буква называется "Бэ", а звук звучит совсем по-другому.

Снова приведу в пример Верджила. До трех лет он был зрячим, и распознавать образы научиться успел. Получив зрение обратно, он вполне прилично распознавал буквы, но вот складывать их в уже знакомые слова, ему научиться так и не удалось, как ни старался.

Но это еще далеко не все.

Мы поговорили только о памяти, но ведь есть еще и процессор. Информация в нашем мозгу не только хранится, но и обрабатывается. И это не компьютерные программы, которые в него можно просто взять и загрузить. Эта способность думать тоже постепенно развивается вместе со способностью помнить. И она тоже появляется не сразу и не у всех.

Кто-то гордится феноменальной способностью запоминать длинные последовательности пошаговых инструкций и называет это "логическим мышлением". Для кого-то логика, это анализ разрозненных сведений, поиск принципиальных отличий и важных совпадений, выявление закономерностей и построение логических выводов - создание новых знаний логической обработкой существующих.

Одни люди видят окружающий мир таким, какой он есть и реагируют на его проявления, решая проблемы по мере их поступления. Другие ухитряются весь мир хранить в своей голове, постоянно сверяя его с реальным, дополняя и актуализируя, думая не только о том, что есть, но и о том, что может быть. Они как бы предвидят будущее и уже знают о возможных проблемах еще до их возникновения.

Дальше идет "королева открытий" - интуиция, о которой все знают, но никто не может толком объяснить что это, и как оно работает.

Где, на каком этапе развития ребенка "убили", не дали развиваться дальше, и он всю оставшуюся жизнь играет в игрушки, бесконечно повторяя заученные в детстве действия, правила и рецепты на все случаи жизни, покупая ненужные вещи и делая бесполезную работу? Что и когда в человеке "сломали", после чего целью своей работы он стал считать правильное выполнение своих обязанностей, а не то, ради чего эта работа собственно и была придумана?

И об этом тоже стоит подумать, если есть чем.

Но, если вам хватило терпения дочитать до этого места, то вы и сами поняли что:

А если это эссе все-таки кого-то заинтересует, а меня снова посетит вдохновение, то, возможно, я напишу продолжение, где мы поговорим в свете вышесказанного о том, как учится и развеивается ребенок и, что можно сделать, чтобы не убить его в детстве.

А пока я еще не созрел, прочитайте ради интереса достаточно древнюю, несколько сумбурную и, может быть, излишне эмоциональную статью "Иди - и ты придешь".



На правах рекламы: