Сложность предсказания траекторий быстродвижущихся целей во время Второй мировой войны вдохновила Винера и Джулиана Бигелоу на развитие кибернетики. Постоянно меняющаяся информация о направлении движения цели и ее скорости обусловили необходимость создания устройств обратной связи, которые позволили бы оружию регулировать собственные движения. Что любопытно, люди-операторы автоматического оружия Винера (оно так и не было сконструировано) были наделены таким же статусом, как и электромеханические компоненты петли обратной связи.
Информация, полученная в ходе реализации проекта, связанного с изучением обратной связи и сервомеханизмов, побудила Винера и его коллег разработать модель центральной нервной системы, «представляющей некоторые из самых характерных ее действий в качестве циклических процессов, проникающих из нервной системы в мышцы и снова входящих в нервную систему через органы чувств» (Мак-Кордак, «Машины, которые думают»).
«Связующим звеном была электроника, и почти мистическим было соответствие математической логики поведению электронных схем. Суть новых информационных наук заключалась в точном определении и измерении информации в математических терминах, в добавлении информации к списку фундаментальных для науки понятий: веществу, энергии, электрическому заряду и т. п.» (Хэнсон, «Новые алхимики»).
«Мне давно было ясно, — пишет Винер в своей «Кибернетике», — что современная сверхбыстрая вычислительная машина — это, в принципе, идеальная центральная нервная система для аппарата автоматического контроля, и что ее входные и выходные данные необязательно должны быть выполнены в форме цифр или диаграмм, а очень даже могут представлять собой результаты считывания информации с искусственных органов чувств, например, фотоэлементов или термометров, а также действия двигателей либо соленоидов».
Перенос информации — важнейший вопрос при обсуждении текущего состояния технологии. Для выполнения поставленных задач автоматам требуются лишь инструкции. Связь с машиной лежит в плоскости интеллекта. Нашу работу проделывает язык программирования. По мнению Винера, язык «не является признаком исключительно живых существ, это признак, который живые существа могут в известной степени разделять с созданными человеком машинами».
«Кибернетика зафиксировала переход от одной доминантной модели — или набора объяснений явлений — к другой. Энергия, центральное для Ньютоновой механики понятие, теперь заменена информацией. Понятия теории информации, такие как кодирование, хранение, помехи и т. п., обеспечили лучшее объяснение целого ряда явлений, начиная от поведения электронных схем и заканчивая поведением реплицирующейся клетки» (Мак-Кордак, «Машин, которые думают»).
Электрическое питание машин позволило осуществить диалог между органическими и механизированными системами. Открытие электрической нервной стимуляции, сделанное Гальвани около 1790 года в ходе опытов с мышцами животных, положило начало электрофизиологии (что, очевидно, вдохновило Мэри Шелли[8]). В 1875 году были открыты электрические токи мозга, а в 1924 году Ганс Бергер изобрел способ записи электрической активности с поверхности кожи, который впоследствии станет известным как электроэнцефалография, центральный элемент биологической обратной связи.
Все живые ткани чувствительны к электрическому току и дают слабое электрическое напряжение. Деятельность нашей нервной системы сопровождается электрическими потенциалами, и ее можно контролировать извне посредством электричества, что обеспечивает средства прямой коммуникации между человеческими и механическими системами — общую для биологической обратной связи и протезирования задачи.
Следовательно, история техники подразумевает расширение и замещение человеческих функций больше, чем просто в метафорическом смысле. Опять же Винер первым предложил использовать миоэлектрические токи (возникающие при сокращении мышечных волокон) для управления движениями конечностями-протезами. Ученый полагал, что сигналы, поступающие из мозга в мышечное волокно в начале ампутированной конечности, можно перехватывать электродами. Встроенные в протез маленькие моторы могли бы усиливать ток и управлять движениями искусственной конечности. «Бостонский локоть» и «Ютская рука» представляют собой управляемые мотором протезы, в которых данная процедура воспроизводится практически полностью — с использованием электродов, присоединенных к плечевому мускулу или имплантированных в ручную впадину. Посредством биологической обратной связи человек с ампутированной рукой или ногой учится управлять протезом почти как нормальной конечностью.
Следующий отрывок взят из доклада, в котором объясняется замысел и конструкция манипулятора, управляемого микрокомпьютером: «Чтобы человек с ампутированной конечностью совершал движения по своему желанию, он или она должны дать микрокомпьютеру необходимую информацию. Эта информация может прийти в форме миоэлектрических сигналов, собранных с поверхности кожи этого человека. Подобные сигналы возникают в тот момент, когда мозг посылает сигнал мышце, и мышечные ткани растягиваются или сжимаются, чтобы осуществить требуемое движение. После ампутации какой-нибудь части тела человек много раз продолжает мысленно представлять ампутированную конечность — это феномен известен как синдром фантома конечности. Перенесший ампутацию человек может продолжать мысленно двигать своей воображаемой конечностью, из чего следует, что мозг продолжает посылать сигналы оставшимся мышцам, а эти мышцы в свою очередь продолжают пытаться осуществить желаемое действие».[9]
Грей Уолтер экспериментировал с волнами типа Е, или вероятностными волнами, представляющими собой напряжение, «возникающее в мозгу примерно за одну секунду до произвольного действия, которое может быть или моторным актом (например, нажатием кнопки), или просто действием по принятию какого-либо определенного решения насчет чего-либо». (Рорвик, «Как человек становится машиной»). Волны типа Е, как и любой электрический сигнал от любого источника, можно также использовать для управления электрически управляемых устройств. Медленный прогресс наконец-то привел к недавнему объявлению о том, что исследователь из Университета Джонса Хопкинса научился предсказывать движения руки обезьяны, анализируя волны головного мозга животного. Эти методы, разработанные двадцать лет назад, довольно просты, однако они являются первым шагом в осуществлении умственного или нервного контроля над машинами, какой уже можно применить в отношении протезов. Противоположностью мысленно активируемым машинам является электрическая стимуляция мозга, при которой электроды помещаются прямо в мозг и на них подается слабое напряжение. Как только мысли и психические импульсы приходят в электрическую активность, с помощью электростимуляции головного мозга можно запускать большинство моторных функций и эмоций либо оказывать на них влияние. «Когда во время операции на мозге пациент находится в сознании, хирург может провести электрическую стимуляцию двигательной полоски и вызывать определенные движения тела оперируемого; в этом случае наблюдается переплетение ног, движение руки и, в-третьих, — сжатие челюстей» (Калдер, «Человеческий разум»).
Электростимуляция мозга дает исследователям средство отображения и контроля его функций, включая стимуляцию бездействующих сегментов (как это имеет место у жертв инсульта) с целью вызвать полезное действие тела. Последовательный компьютерный контроль серийных раздражителей оказался, очевидно, успешным в генерировании «живого» движения у лабораторных животных, страдающих параличом. Еще одно применение стимуляции электрическим током — прямое воздействие на кору головного мозга, чтобы заместить недостающие сенсорные входные данные. «Бриндли и Левин описали случай, когда пятидесятидвухлетней женщине, полностью ослепшей в результате двусторонней глаукомы, под кожу головы имплантировали набор из восьмидесяти маленьких принимающих катушек. На конце катушек имелись платиновые электроды, вмонтированные в слой силиконовой резины, помещенной в непосредственный контакт со зрительной корой правой затылочной доли мозга… Посредством такой трансдермальной стимуляции пациентка воспринимала зрительные ощущения в левой половине своего визуального поля… а одновременная активизация нескольких электродов обеспечила восприятие предсказуемых простых зрительных рисунков» (Дельгадо, «Физический контроль над разумом»). Электростимуляция слухового нерва приводит к слуховым ощущениям. Расположенные надлежащим образом электроды могут изменять кровяное давление, сон, двигательные функции, болевые ощущения и даже враждебное поведение.
9