Анатолий Протопопов - Мозг экономичный

Аналогичная цифровая система была бы намного сложнее, потребляла бы больше энергии, срабатывала бы медленнее аналоговой. Важно также, что логика работы цифровой системы должна быть так или иначе заложена в неё каким-то достаточно разумным существом - не менее разумным, чем сама создаваемая система. Способности системы к самообучению принципиально дела не меняют - логику самообучения всё равно должен в неё закладывать кто-то разумный.

"Компьютеры", встроенные в живые организмы, их нервные системы, гораздо более схожи именно с аналоговыми компьютерами (в чём-то подобными вышеописанному регулятору), хотя некоторое сходство с цифровыми у них имеет место быть.

В живой нервной системе отдельно взятый нейрон тоже немного похож на цифовой переключатель, правда, его состояние лучше сравнивать не с двоичной, а с троичной цифрой. Он может находиться только в одном из трёх дискретных состояний: возбуждён-заторможен-пассивен, но на этом всё сходство, пожалуй, и заканчивается. В остальном он более похож на многовходовый интегрирующий усилитель аналогового компьютера: поступающие по дендритам входящие сигналы суммируются (каждый со своим знаком и весом, которые, кстати, могут изменяться "по ходу пьесы") и интегрируются по времени. Если результат этого интегрирования достаточен для возбуждения нейрона, он выдаёт импульс возбуждения на свою выходную линию - аксон. Импульсы возбуждения могут следовать по аксону с разной частотой и фазой, кодируя тем какие-то плавно меняющиеся величины. Дискретный характер межнейронного взаимодействия не превращает мозг в цифровую систему: числами он не оперирует. Интересно, что контакт между нейронами - синаптическая щель - тоже участвует в обработке информации, пропуская или не пропуская через себя импульсы возбуждения. В мире рукотворных компьютеров такое своенравное поведение контактов обычно считается недопустимым, и рассматривается как неисправность, здесь же - это норма, и фактическое участие в обработке информации... Впрочем, говорить про отдельные нейроны мы здесь практически не будем, ибо это частности.

Цифровые компьютеры начинали свой путь как помощники человека в решении им высокоинтеллектуальных задач - научных и военных расчётов. Однако их принцип действия придал им необычайную универсальность: чтобы изменить алгоритм работы этой системы, или даже нацелить её на другие задачи, потребовалось бы, вообще говоря, всего лишь заложить в её память другой набор управляющих кодов. В аналоговую систему пришлось бы добавлять новые блоки, или, как минимум, по другому соединить уже существующие, если их достаточно много. Впрочем, в очень сложных аналоговых системах эта перекоммутация может осуществляться динамически, что способно несколько сблизить её с цифровой, но это, опять же - только для сложных систем, и не более, чем сблизить. Такая принципиальная универсальность цифровых компьютеров позволила им в дальнейшем захватить едва ли не все возможные сферы примерения, практически вытеснив аналоговые устройства из промышленности и быта. Даже некогда казавшаяся незыблемой вотчина специализированных аналоговых компьютеров - гидромеханические автоматические трансмиссии автомобилей, ныне настойчиво вытесняется устройствами под управлением цифровых контроллеров.

Но для нервных систем живых существ такая, почти безграничная гибкость и универсальность недостижима. Перед живыми существами на арене эволюции никогда не стояли задачи научно-математических расчётов, но всегда стояли задачи сугубо прикладного и конкретного характера - того же фототаксиса. И всегда очень остро стоял вопрос экономичности строения и потребления ресурсов, что для цифровых компьютеров очень долго было неактуально. Но главным ограничителем в построении системы управления живым организмом была неразумность "творца" - эволюции. Этот "творец" не умеет предвидеть, строить планы и схемы; он может только слегка модифицировать то, что уже существует и работает. Особенно проблематично в этом смысле самое начало построения. Но аналоговый вариант нашей системы был бы настолько прост, что его самопроизвольное возникновение посредством отбора из незначительных модификаций (мутаций) изначальных простейших сущностей не выглядит невозможным - в отличие от цифрового. Логарифмическая линейка - один из простейших вариантов аналогового компьютера, вполне может - в грубом и неказистом, разумеется, варианте - возникнуть в результате хаотичного перемешивания дощечек, веточек, и щепочек, если этим заниматься достаточно долго.