Der englische Neurophysiologe und Pionier der Robotik erschuf seine berühmten kybernetischen „Schildkröten“ Grauer Walter begann 1948 mit dem Schaffen und setzte seine Experimente mit biomorphen Robotern bis 1951 fort. Gray Walter nannte sie Machina Speculatrix, aber als „Schildkröten“ gingen sie in die Geschichte ein. „Schildkröten“ waren selbstfahrende elektromechanische Karren, die in der Lage waren, auf das Licht zu oder von ihm weg zu kriechen, Hindernissen auszuweichen und in einen „Futtertrog“ zu gelangen, um leere Batterien wieder aufzuladen. Die autonomen Maschinen von Grey Walter ähnelten in ihrem Aussehen und ihrer Langsamkeit wirklich Schildkröten. Ihr Hauptunterschied bestand in der Fähigkeit, nicht nur nach einem „starren“, vorgegebenen Programm zu agieren, wie es die meisten damals geschaffenen Roboter taten, sondern auch die durch Situation und Umgebung bestimmten Bedingungen zu berücksichtigen.
Der Vater der Kybernetik, Norbert Wiener, beschreibt in seinem berühmten Buch „Ich bin Mathematiker“ Walters Arbeit wie folgt: „Ich habe ungefähr zur gleichen Zeit wie ich die Analogie zwischen der Rückkopplung in einer Maschine und dem menschlichen Nervensystem begriffen , begann Walter, Mechanismen zu entwerfen, die einige Verhaltensweisen von Tieren wiederholen würden. Ich arbeitete daran, eine „Motte“ zu erschaffen, die automatisch ins Licht kriechen würde, und fügte komplexere Zahlen in ihr Repertoire ein. „Schildkröten“ waren mit einem Gerät ausgestattet, das ihnen half, beim Bewegen nicht miteinander zu kollidieren, und zusätzlich mit einem Gerät, dank dem sie, wenn sie „Hunger“ verspürten, d. h. die Batterien leer waren, zu einem speziellen „ Futterstelle“, wo sie Strom schluckten, bis die Batterien wieder aufgeladen waren.
Insgesamt hat Grey Walter mehr als 8 „Schildkröten“ geschaffen. Die erste der „Schildkröten“ – Elmer (Elmer – ein elektromechanischer Roboter) – wurde in Form eines kleinen dreirädrigen Wagens hergestellt, auf dem zwei batteriebetriebene Elektromotoren installiert waren. Der erste Motor sorgte für die Vorwärtsbewegung des Gerätes, der zweite, an der Lenksäule angebrachte, änderte die Bewegungsrichtung. Die Motoren wurden über elektromagnetische Relais gesteuert. Die empfindlichen Elemente der „Schildkröte“ waren eine Fotozelle an der Lenksäule und ein mechanischer Kontakt, der sich beim Auftreffen auf ein Hindernis schloss. Das Verhalten wurde mithilfe eines elektronischen Rückkopplungsschaltkreises gesteuert, der nur aus zwei künstlichen Neuronen bestand.
Trotz des einfachen Geräts zeigte die „Schildkröte“ bedeutungsvolles und manchmal sehr lustiges Verhalten, das auf drei Zuständen basierte: Suche nach Licht („Hunger“), sich dem Licht zuwenden und hellem Licht und Hindernissen ausweichen („Schmerz“).
Während der Akku der Schildkröte aufgeladen war, verhielt sie sich wie ein wohlgenährtes Tier: Bei schwachem Licht oder im Dunkeln bewegte sie sich langsam durch den Raum, als suche sie nach etwas; Als sie auf ein Hindernis stieß (Buffet, Tischbein usw.), blieb sie stehen, drehte sich zur Seite und ging um dieses Hindernis herum. Wenn eine helle Lichtquelle im Raum auftauchte, „bemerkte“ Elmer sie bald und bewegte sich auf das Licht zu (positiver Tropismus). (Informationen darüber, wie man einen einfachen Roboter baut, der auf Licht reagiert, finden Sie im Artikel „Wie man einen Roboter baut: Der einfachste Roboter auf einem einzigen Chip“.) Als er jedoch dem Licht zu nahe kam, wandte er sich ab es, „Angst“ davor, geblendet zu werden (negativer Tropismus). Dann bewegte es sich um die Lichtquelle herum, fand optimale Bedingungen für sich und hielt diese kontinuierlich aufrecht (Homöostase). Als sich die Batterie entlud, zeigte die Schildkröte immer mehr Interesse an der Lichtquelle, da sie den „Futterspender“ – den Ort zum Laden der Batterie – beleuchtete. Als der Akku so entladen war, dass er aufgeladen werden musste, ging die Schildkröte mutig auf die Lichtquelle zu und schloss sich an die Stromkontakte des Ladegeräts an. Nachdem sie „Essen“ – eine neue Stromversorgung – erhalten hatte, entfernte sie sich vom Ladegerät und wanderte erneut durch den Raum auf der Suche nach einer unbeleuchteten Ecke.
Eine andere Schildkröte – Elsie (Elsie – Electro-Light sensitiv – elektrolichtempfindlicher Roboter) – verhielt sich etwas anders: Sie reagierte aktiver auf kleinste Veränderungen der Beleuchtung, bewegte sich schneller und mehr, verbrauchte mehr Energie und besuchte den Futterautomaten häufiger .
Zwischen zwei Lichtquellen wanderten die „Schildkröten“ von einer zur anderen wie der Esel von Buridan, der bekanntlich zwischen zwei identischen Heuhaufen verhungerte und sich nicht für den schmackhafteren entscheiden konnte. Zwei Schildkröten „sahen“ und „erkannten“ sich an der leuchtenden Glühbirne und krochen aufeinander zu.
Schaltplan einer Roboterschildkröte mit Vakuumröhren.
Noch interessanter war die dritte Schildkröte – Cora (Cora – Conditional Reflex Automat – Conditional Reflex Machine). Dieses kybernetische Tier besaß nicht nur „Sehen“ und „Berühren“, sondern auch „Hören“: Grey Walter fügte seinen Sinnen ein Mikrofon hinzu. Darüber hinaus könnte er trainiert werden, indem man in ihm so etwas wie einen konditionierten Reflex entwickelt (dank des Vorhandenseins eines Speicherelements in Form eines Kondensators, der die angesammelte elektrische Ladung für einige Zeit aufrechterhalten kann).
Wie Sie wissen, ist ein bedingter Reflex das Ergebnis von Lernen und Gewohnheit. Nicht umsonst nennen die Briten es Learned Reflex, also einen gelehrten, erlernten Reflex. Wenn Sie die Demonstration eines bedingten Reflexes viele Male wiederholen, ohne ihn zu verstärken, d.
Walter entwickelte bei seiner Schildkröte Cora einen konditionierten Reflex, der ihr beibrachte, vor einem Hindernis anzuhalten und sich zur Seite zu drehen, wenn ein Tonsignal – eine Pfeife – gegeben wird. Dazu gab er jedes Mal ein Signal (Pfeife), wenn Cora, während sie sich im Raum bewegte, auf ein Hindernis stieß. Die Schildkröte achtete zunächst nicht auf die Pfeifen. Allerdings entwickelte sie bald einen konditionierten Reflex: Auf das Signal der Pfeife hin blieb sie stehen, trat zurück und drehte sich zur Seite, auch wenn sich kein Hindernis vor ihr befand. Der auf diese Weise entwickelte konditionierte Reflex verschwand jedoch bald, wenn Cora oft getäuscht wurde, indem sie in Abwesenheit eines Hindernisses vor ihr ein Pfeifsignal gab.
Das Verhalten der Roboter von Gray Walter verlieh ihnen eine große Ähnlichkeit mit echten Lebewesen, deren Besonderheit die Fähigkeit ist, unter Berücksichtigung der Umwelt sinnvoll zu handeln. Die Interaktion zwischen dem „Nervensystem“ seiner Schildkröten und der Umwelt führte zu unerwartetem und komplexem Verhalten. Die „Schildkröten“ wiederholten ihr Verhalten nie genau, sondern agierten immer im Rahmen eines allgemeinen Verhaltensmusters, wie es Lebewesen tun.
Flugbahnen von Schildkröten.
In der Folge wurden solche Geräte, die das Verhalten lebender Organismen simulieren, Gegenstand intensiver Aufmerksamkeit und Untersuchung. Weithin bekannt wurde die Maus, die ihren Weg in ein Labyrinth fand, das vom amerikanischen Mathematiker und Kybernetiker Claude Elwood Shannon gebaut wurde; ein Eichhörnchen, das Nüsse sammelt und zum Nest bringt, geschaffen vom Amerikaner Edmund Berkeley; elektronische Füchse Barbara und Job, hergestellt vom französischen Physiker Albert Ducrocq, Eichlers Schildkröte, die auf Licht, Ton und Berührung reagieren konnte (die gleichzeitige Einwirkung zweier Reize – Berührung und Ton – führte zur Entstehung eines konditionierten Reflexes). Die ursprüngliche Schildkröte wurde von Mitarbeitern des Instituts für Automatisierung und Telemechanik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR R.R. gebaut. Vasiliev und A.P. Petrowski.
Auch in diesem Bereich ist die Arbeit des italienischen Neurologen und Kybernetikers Valentino Braitenberg zur Synthese biologischen Verhaltens mit einfachen Schemata erwähnenswert. Sein Buch „Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology“ (1984) ist zu einem Klassiker geworden, der viele Forscher inspiriert hat.
Die Entwicklung biomorpher Roboter auf der Grundlage der Funktionsprinzipien biologischer Systeme wurde anschließend von den herausragenden Robotikern Rodney Brooks, Direktor des MIT-Labors für Informatik und künstliche Intelligenz, und Mark W. Tilden, Erfinder der BEAM-Technologie – einem neuen Paradigma – durchgeführt in der modernen Robotik. Sie kamen auf die Idee, Robotersysteme zu schaffen, die auf Reflexen basieren und auf einer niedrigen Hardwareebene umgesetzt werden.
Im Jahr 2006 machte der Cambridge-Wissenschaftler Lambros Malafouris in seinem Artikel „The Cognitive Basis of Material Engagement: Where Brain, Body, and Culture Conflate“ einen interessanten Punkt. Malafouris vermutet, dass die Roboterschildkröten von Gray Walter Mitte der 1950er Jahre so gut funktionierten (während die traditionelle künstliche Intelligenz im Allgemeinen versagte), weil eine Rückkopplungsschleife erforderlich ist, um Bewusstseinsverbindungen zwischen Gehirn, Körper und Umwelt herzustellen. Traditionelle künstliche Intelligenz hat versucht, das Bewusstsein als „körperlosen Geist, der Informationen verarbeitet“ zu isolieren. Gray Walters autonome Machina Speculatrix basierte weniger auf Turings Ideen als vielmehr auf Norbert Weiners kybernetischen Feedback-Ideen. Daher sollte es nicht überraschen, dass Walters „Schildkröten“ ein unerwartetes und vielfältiges Verhalten zeigten, das in der Natur zu finden ist.
William Gray Walter war einer der Pioniere auf zwei wissenschaftlichen Gebieten – Neurophysiologie und Robotik. Er war einer der ersten in Großbritannien, der die Methode der Elektroenzephalographie anwendete und feststellte, dass sich anhand bestimmter Parameter des Elektroenzephalogramms feststellen lässt, in welchem Teil des Gehirns die Funktion von Nervenzellen gestört ist und wie genau sie gestört ist. Darüber hinaus war Gray Walter Mitglied des InterdisziplinärenVereinVerhältnis , dessen Bewohner über die damals neue Wissenschaft der Kybernetik diskutierten. Walter hat mithilfe seines neurowissenschaftlichen Wissens mehrere Roboter geschaffen, die ihr „Verhalten“ je nachdem ändern können, was um sie herum geschieht. Und obwohl viele glaubten, dass die Maschinen von Gray Walter nichts anderes als Kunsthandwerk zur Unterhaltung und Grundausbildung in Robotik waren, basieren Walters „Schildkröten“ (wie der Designer sie nannte) auf interessanten biologischen Prinzipien.
Die Eltern von Gray Walter, Journalisten aus den USA, lernten sich in Italien kennen. Ihr Sohn wurde in den Vereinigten Staaten geboren, aber das Paar beschloss, seinen Sohn im Vereinigten Königreich großzuziehen. Gray Walter schloss sein Studium am King's College in Cambridge ab, konnte jedoch keine Stelle als Forscher an der Universität bekommen, weshalb er mehrere Jahre lang gezwungen war, neurophysiologische Forschungen in Londoner Kliniken durchzuführen. 1939 bekam Walter eine Stelle an der Universität eröffnete das heute nicht mehr existierende Burden Neurological Institute, wo er bis zu seinem Unfall im Jahr 1970 arbeitete.
Ironischerweise stand der Vorfall, der zu Walters Rücktritt führte, in direktem Zusammenhang mit seinem Forschungsgebiet: Es handelte sich um eine Hirnverletzung, die er sich bei einem Verkehrsunfall zugezogen hatte. (Leider erholte sich der Wissenschaftler nie vollständig von dieser Verletzung und starb 1977 im Alter von 67 Jahren.) Gray Walter war der erste, der bestimmte im Elektroenzephalogramm sichtbare Muster der Gehirnaktivität mit neurologischen und psychiatrischen Pathologien in Verbindung brachte.
Elektroenzephalographie
Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist eine Aufzeichnung der gesamten elektrischen Aktivität von Gehirnzellen mithilfe von Elektroden, die auf der Kopfhaut angebracht und mit elektrisch leitfähigem Gel geschmiert werden. Die Anzahl der Elektroden kann variieren; Moderne Geräte verwenden normalerweise 64-128 Stück. Die Elektroden werden nach einem bestimmten System symmetrisch eingebaut. Das bekannteste dieser Systeme heißt „10-20“; Diese Zahlen geben Prozentsätze des Abstands zwischen zwei Extrempunkten am Schädel an. Es gibt verschiedene Arten von Rhythmen in der Gehirnaktivität, die durch die Buchstaben des griechischen Alphabets bezeichnet werden: Alpha-, Beta-, Gamma-, Delta-, Mu-, Sigma-, Theta- und Kappa-Rhythmen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Wellen, die sich in Frequenz und Amplitude voneinander unterscheiden. Einige dieser Rhythmen treten bei geöffneten Augen auf, andere bei geschlossenen Augen. Der Delta-Rhythmus ist bei schlafenden Menschen normal, und der Theta-Rhythmus ist bei müden oder kurz vor dem Einschlafen stehenden Menschen normal. Darüber hinaus treten die meisten EEG-Rhythmen normalerweise nur in bestimmten Bereichen des Gehirns auf, und ihr Auftreten in anderen Bereichen kann ein Signal für Probleme mit der Funktion des Nervensystems sein.
Gray Walter entdeckte nicht nur den Zusammenhang zwischen „Gehirnwellen“ und nervösen Pathologien, er war auch der Erste, der einige EEG-Rhythmen aufzeichnete. Walter war einer der ersten, der in Großbritannien die Methode der Elektroenzephalographie allgemein anwendete. Der Wissenschaftler interessierte sich für Elektrophysiologie, nachdem er 1935 das deutsche Labor von Hans Berger besucht hatte, dem Forscher, der als erster ein Elektroenzephalogramm von der Oberfläche des menschlichen Kopfes aufnahm. Berger selbst verwendete nur zwei Elektroden an der Stirn und am Hinterkopf und konnte nur den Alpha-Rhythmus registrieren. (Wie sich später herausstellte, ist der Alpha-Rhythmus vor allem für die Hinterhauptregion charakteristisch.) Bergers deutsche Kollegen hielten ihn für einen Exzentriker, und die von ihm verwendete Methode galt als wenig erfolgversprechend.
Im Gegensatz zu den deutschen Skeptikern ließ sich Gray Walter dazu inspirieren, „Gehirnwellen“ zu untersuchen. Als er in seine Heimat zurückkehrte, entwarf er seinen eigenen Elektroenzephalographen, wobei er Bergers Apparat als Grundlage nahm und ihn verkomplizierte. Ein Jahr später, 1936, wies Walter bei einem Patienten der neurologischen Klinik den Zusammenhang zwischen einem ungewöhnlichen EEG-Rhythmus und Schizophrenie nach. Es stellte sich heraus, dass die Tumorzellen des Patienten eine abnormale Aktivität zeigten und der Ort dieser Aktivität im Elektroenzephalogramm genau mit den mit anderen Methoden gewonnenen Daten über den Ort des Tumors übereinstimmte. Einige Zeit später stellte Gray Walter fest, dass viele Patienten mit Epilepsie im Wachzustand häufig einen Delta-Rhythmus aufweisen, während dieser normalerweise für den Tiefschlaf charakteristisch ist.
Ende der 1940er Jahre kam Walter auf die Idee: Vielleicht spiegeln EEG-Rhythmen nicht nur den Allgemeinzustand eines Menschen wider, sondern auch die Art und Weise, wie das Gehirn den Raum um seinen Besitzer „scannt“ und dabei verschiedene Sinnesreize empfängt? Darüber hinaus entdeckte der Wissenschaftler 1960 das sogenannte Bereitschaftspotential, dessen Existenz übrigens Zweifel an der Existenz des freien Willens beim Menschen aufkommen lässt. Das Bereitschaftspotential entsteht in der prämotorischen Rinde der Großhirnhemisphären, bevor ein Mensch eine Bewegung ausführt, und, was am wichtigsten ist, bevor die Versuchsperson erkennt, dass sie diese Bewegung überhaupt ausführen wird.
„Schildkröten“ von Walter
Gray Walter begann schon als Kind zusammen mit seinem Vater mit dem Bau verschiedener Einheiten. Auch im Erwachsenenalter verschwand dieses Hobby nicht und Walter baute weiterhin fahrende Autos. Erst jetzt erlangte er Kenntnisse über den Aufbau des Nervensystems und die Errungenschaften der Kybernetik. In seiner Jugend sympathisierte Grey Walter mit Iwan Petrowitsch Pawlows Ideen über bedingte Reflexe und ging sogar zum Studium in das Labor des Nobelpreisträgers in St. Petersburg. Walter interessierte sich jedoch noch mehr für die Untersuchung der Funktionsweise des Gehirns als Ganzes und nicht für die Anordnung einzelner Reflexbögen. Laut dem Wissenschaftler könnte eine große Anzahl von Verbindungen zwischen mehreren logischen Elementen zu einem komplexen Verhalten führen, das nicht schlechter ist als das vieler ähnlicher, aber schwach miteinander verbundener „Neuronen“. Darüber hinaus war er der Ansicht, dass künstliche Intelligenz auf der Grundlage analoger und nicht digitaler Elemente geschaffen werden sollte (die Verwendung letzterer wurde insbesondere von Alan Turing, Walters Kollegen im Ratio-Club, befürwortet).
Walter hat immer wieder betont, dass er bei der Entwicklung seiner Roboter vor allem biologische Prinzipien nutzt. Aufgrund ihrer Langsamkeit und ihres gedrungenen Aussehens nannte Gray Walter seine Roboter Schildkröten und gab außerdem jeder Einheit einen Namen. Die ersten Exemplare hießen Elmer (ELMER: ELectro-MEchanical Robot) und Elsie (ELSIE: Electro-mechanical robot, Light-Sensitive with Internal and External stability). Der allgemeine Name der Roboter wurde nach dem gleichen Prinzip konstruiert wie die Artnamen lebender Organismen: Elmer und Elsie gehörten einer „Art“ an. MaschineSpekulantin.
« Schildkröten„hatte einen möglichst einfachen Aufbau: drei Räder, zwei Motoren, zwei Relais, zwei Kondensatoren und eine Fotozelle. All dies wurde aus Teilen alter Elektrogeräte und Uhren zusammengesetzt und mit einer „Hülle“ – einem stromlinienförmigen Gehäuse – abgedeckt. Das einfache Design wurde entwickelt, um wichtige Verhaltensformen zu modellieren – Erkundung des umgebenden Raums, Suche und Erreichung von Zielen. Fotozelle am „Kopf“ des Roboters. Darüber hinaus arbeiteten Elmer und Elsie kabellos und konnten sich in einer speziellen Box mit einer Glühbirne im Inneren selbstständig aufladen. Gleichzeitig sind „Einzelpersonen“ MaschineSpekulantin konnten verschiedene Hindernisse umgehen – zum Beispiel Spiegel, in denen sie selbst zusammen mit Lichtquellen reflektiert wurden. Zwar „tanzten“ die Roboter einige Zeit vor den Spiegeln, als würden sie sich fragen, was sie als nächstes tun sollten. In einigen Notizen von Walter bezeichnet er dieses Verhalten als Beispiel für Selbsterkenntnis, was wahrscheinlich nicht wahr ist.
Spätere Versionen der „Schildkröten“ könnten eine von zwei identischen Lichtquellen bevorzugen. Darüber hinaus verbesserte Grey Walter ständig seine Geschwindigkeit und Flugbahnen bei der Suche nach Objekten. Und eines der neuesten Modelle von Walters Robotern, Irma (IRMA: Innate Releasing Mechanism Analogue), wurde entwickelt, um sein „Verhalten“ abhängig von den Signalen eines anderen Roboters zu ändern. So konnten die beiden Irmas ihr Handeln an das „Handeln“ des jeweils anderen anpassen.
Walters Anhänger entwickelten „Schildkröten“, auch nachdem der Forscher selbst seine Aktivitäten eingestellt hatte. Neue Robotermodelle reagierten nicht nur auf Licht, sondern auch auf Geräusche. Anschließend begann man, die „Schildkröten“ mit Computern zu verbinden, die den Robotern Signale zum Handeln gaben. Solche Maschinen basierten auf etwas anderen Prinzipien als die von Grey Walter.
ArchivartikelIn den 1950er Jahren entwarf ein britischer Neurowissenschaftler Roboter, um Fragen der Wahlfreiheit, Selbstregulierung und des sozialen Verhaltens von Maschinen zu untersuchen.
Der technologische Fortschritt ist ein auf die Zukunft ausgerichteter Vektor. Die von der Menschheit angesammelte Wissensmenge führt die Forscher der Gegenwart gleichsam zu einem mächtigen Beweger zu neuen technologischen Durchbrüchen. Und nur wenn man sich diesem Vektor nah genug nähert, wird man bemerken, dass er eine Spirale darstellt, deren Windungen oft Wiederholungen vergangener Erfindungen sind, die auf den Fähigkeiten der Gegenwart basieren.
Angestoßen wurde diese Idee durch einen Besuch auf der Website „Modular Robotics“, wo ein befreundetes Team von Wissenschaftlern führender US-Universitäten ein echtes Vergnügen entwickelt – elektronische Würfel, aus denen man ganz einfach verschiedene Versionen von Robotern erstellen kann.
Spaß für Kinder? Zweifellos. Aber auch noch etwas mehr: die Popularisierung wissenschaftlicher Errungenschaften, der Wunsch, Menschen fernab von Robotik und Informationstechnologie in fortgeschrittene Entwicklungen in diesen Bereichen einzubeziehen.
Die mit Würfelchen spielenden Kinder auf dem Foto erinnerten mich an ein Foto von vor sechzig Jahren. Es zeigt ein Kind, das mit ELSIE spielt, einer Roboterschildkröte, einer von mehreren erstaunlichen Kreationen des britischen Neurowissenschaftlers Gray Walter.
In den frühen fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts erregten Dr. Walters elektromechanische „Schildkröten“, die er zur Untersuchung der Reflexe und Verhaltensmechanismen von Lebewesen entwickelte, großes Aufsehen unter den einfachen Menschen und führten die einfachen Leute in die Konzepte der „Kybernetik“ ein. „Künstliche Intelligenz“ und „künstliches Leben“ und enthüllen Für sie sind die Horizonte der Wissenschaft grenzenlos.
Grauer Walter. Neurophysiologe mit Mechanikerhänden
1951 Das British Science Festival ist eine groß angelegte Ausstellung der wissenschaftlichen Leistungen englischer Wissenschaftler am Südufer der Themse. Ziel der Ausstellung ist es, Menschen, die gerade die Schrecken des Krieges erlebt haben, zu zeigen, dass der Fortschritt nicht stillsteht und die wissenschaftlichen Errungenschaften der Gegenwart den Aufbau einer wunderbaren Welt der Zukunft ermöglichen werden.
Zahlreiche Besucher der Ausstellung drängen sich stets mit Roboterschildkröten um den Pavillon – mechanische Wesen, die sich dennoch so verhalten, als wären sie lebendig. Indem sie ihr einzelnes Periskopauge drehen, bewegen sich Schildkröten selbstbewusst auf die Lichtquelle zu – ihre „Nahrung“, und wenn sie auf ein Hindernis stoßen, weichen sie diesem gewissenhaft aus.
Auf dem Plakat des British Science Festival von 1951 sind ELSIE-„Schildkröten“ zu sehen.
Zeitungen berichten begeistert über interessante Fakten rund um Roboterschildkröten. Diese Kreaturen mögen also Frauen mehr als Männer, sie klammern sich an ihre Füße. „Hungrig“ eilen die Roboterschildkröten zum Licht, zu ihrem Haus, wo es ein Ladegerät für ihre Akkus gibt. Wenn der Raum jedoch zu hell ist oder Kamerablitze ausgelöst werden, verirren sich diese Kreaturen und rennen auf der Suche nach Schutz umher.
Die Demonstration der Roboterschildkröten auf der Ausstellung wurde von ihrem Schöpfer, dem 38-jährigen Dr. Gray Walter, durchgeführt. Darüber hinaus bedeutet „Arzt“ keinen wissenschaftlichen Abschluss: Gray Walter ist Neurophysiologe.
Im Jahr 1951 leitete Dr. Gray Walter die Abteilung für Neurophysiologie am Bourdain Institute
Im Jahr 1951 war Dr. Walter ein führender Forscher am Bristol Bourdain Neurological Institute, ein Pionier auf dem Gebiet der Elektroenzephalographie des Gehirns – der neuesten Richtung in der Erforschung höherer Nervenaktivität beim Menschen.
Gray Walter, der Sohn eines britischen Journalisten und eines US-amerikanischen Journalisten, die sich während des Ersten Weltkriegs in Italien kennengelernt hatten, wurde in Kansas City geboren, verbrachte aber sein gesamtes Erwachsenenleben in England. Nach seinem Abschluss in Physiologie am King's College in Cambridge arbeitete Walter 1928 weiter an einer Dissertation über die Psychophysiologie von Nervenaktivität und Reflexen.
Das Interesse von Gray Walter an diesem Bereich ist kein Zufall. Noch während seines Studiums besuchte er Russland im Labor des Nobelpreisträgers Iwan Petrowitsch Pawlow. Die Ergebnisse der Forschungen des großen russischen Physiologen zur Reflexaktivität bestimmten die Richtung der weiteren Forschung von Dr. Walter.
Nachdem Gray Walter am Bourdain Institute Elektroenzephalographie des Gehirns (EEG) studiert hat, erweist er sich nicht nur als brillanter Neurophysiologe, der beispielsweise die Delta- und Theta-Rhythmen des Gehirns entdeckt hat, sondern auch als ... ein ausgezeichneter Mechaniker. Die meisten für die Forschung benötigten Instrumente (EEG) fertigt er selbst in einer kleinen Schlosserwerkstatt am Institut.
Während des Zweiten Weltkriegs konzentrierte sich Gray Walters Wissen und Erfahrung auf die Behandlung und Rehabilitation von Menschen mit traumatischen Hirnverletzungen. Nach Abschluss nimmt er die Forschung zum Reflexverhalten und zur Arbeit der „Bausteine“ des Gehirns – Neuronen – wieder auf.
Indem er das Gehirn als komplexes Steuerungssystem begreift, möchte Walter zeigen, dass das Verhalten von Lebewesen mit der ständigen Verarbeitung von Informationen von außen und der Entscheidungsfindung über weitere Aktionen verbunden ist, die an die Aktoren – die Muskeln – weitergeleitet werden.
Damals verspürte Dr. Walter den Wunsch, nervöse Aktivität zu simulieren und „künstliches Leben“ zu erschaffen. Hier kommen seine Fähigkeiten als Mechaniker und Elektroingenieur zum Tragen, die er bei der Entwicklung der ersten Elektroenzephalographen entwickelt hat.
ELMER, ELSIE, CORA, IRMA und... Wiener
Es ist erwähnenswert: Elektromechanische Mechanismen mit sensorischer Rückmeldung wurden vor Walters Kreationen entwickelt. Um die damaligen Errungenschaften der Radioelektronik zu demonstrieren, brachte der Philips-Radiokonzern 1928 den Philips Radio Dog, kurz Philidog, auf den Markt. Eine Besonderheit dieses elektromechanischen Spielzeugs war die Verwendung einer Fotokathode als Lichtsensor. Dank ihm folgte der Philips Funkhund einer Lichtquelle, beispielsweise einer Taschenlampe in der Hand des Besitzers.
Philidogs Verhalten kann kaum als bewusst bezeichnet werden. Es handelte sich vielmehr um ein Maschinengewehr, verpackt in einem Spielzeugkoffer.
Gray Walter plante, bewusstes Verhalten auf der Grundlage seiner umfassenden Kenntnisse der Neurophysiologie zu modellieren. Und er hat es geschafft! Seine erste Kreation war ELMER (kurz für ElectroMechanical Robot). Der Elmer wurde im wahrsten Sinne des Wortes aus allem gebaut, was zur Verfügung stand. Er war ein dreirädriger Wagen mit einem elektrischen Vorderrad, dessen Bewegung und Drehung von zwei „Neuronen“ gesteuert wurden – Schaltkreisen, die auf einem Röhrenverstärker und einem Relais basierten.
Unterdessen verkomplizierte Grey Walter das Design seiner Roboterschildkröten. Seine nächste Kreation, CORA (für Conditioned Reflex Analogue), war ein experimentelles Stück und erhielt nicht so viel öffentliche Anerkennung wie ELSIE. In der Zwischenzeit war es CORA, das seinen eigenen Schöpfer verblüffte, indem es die Anfänge nicht vorprogrammierten Verhaltens demonstrierte. Der Zweck der Entwicklung von CORA bestand darin, die Entwicklung eines konditionierten Reflexes zu simulieren.
Und wenn Walter ELMER und ELSIE Machina Speculatrix (Forschungsmaschine) nannte, dann war der Name Machina Docilis – eine lernfähige Maschine – für CORA durchaus passend.
Zusätzlich zum Fotosensor und Berührungssensor verfügte CORA über ein Mikrofon, das auf eine bestimmte Schallfrequenz abgestimmt war. Und sein „neuronaler“ Schaltkreis war kompliziert und ermöglichte so etwas wie das Kurzzeitgedächtnis. Als die Schildkröte auf ein Hindernis stieß, verstärkte der Forscher dieses Ereignis, indem er eine Polizeipfeife blies (der dritte CORA-Verstärker war auf seine Frequenz abgestimmt). Die Differenzierung zweier Sinneseinflüsse merkte sich der Roboter in Form einer einzigen Reaktion – dem Ausweichen vor dem Hindernis.
Das „Wunder“ geschah, nachdem der Forscher das Hindernis beseitigt hatte. Der Pfiff veranlasste CORA, um einen nicht vorhandenen Stuhl herumzufahren und demonstrierte so die Entwicklung eines konditionierten Reflexes.
Unterdessen versuchte Grey Walter, CORAs Verhalten zu verkomplizieren. Er machte sich die Tatsache zunutze, dass englische Polizeipfeifen zweifarbig sind. Auf den zweiten Ton der Pfeife stimmte Walter einen weiteren CORA-Hörkreis ein und verband ihn mit der Suche nach einer Lichtquelle. Jetzt trainierte er CORA, indem er eine Art Pfiff erzeugte, bevor die Schildkröte das Hindernis berührte, und eine andere, bevor sie das Licht entdeckte.
Aber was passiert, wenn man zwei Löcher gleichzeitig spezifiziert und so gleichzeitig zwei Töne erzeugt? CORAs Reaktion auf dieses Dilemma war der eines Lebewesens sehr ähnlich. Aufgrund der Verarbeitung solch widersprüchlicher Informationen versteckte sich die Schildkröte in einer dunklen Ecke und bewegte sich nervös darin, als ob sie die Reizüberflutung beruhigen wollte. Und erst mit der Zeit normalisierten sich ihre Konturen wieder und sie fand wieder Frieden und die Fähigkeit, nach einem „Futtertrog“ zu suchen.
Dr. Walter hat der Erforschung des CORA-Verhaltens viel Zeit gewidmet. Insbesondere versuchte er ihr beizubringen, das Labyrinth zu überwinden.
Die letzte von Walter geschaffene Roboterschildkröte war IRMA (Innate Releasing Mechanism Analogue). Mithilfe mehrerer Kopien von IRMA versuchte der Neurowissenschaftler, Aspekte des Verhaltens von Lebewesen in einer Gruppe ihrer Artgenossen zu untersuchen. Eine Besonderheit von IRMA war die Anpassung seines Verhaltens in der Gruppe bei einer gemeinsamen Suche nach einer Lichtquelle.
Heute nennen wir solche Mechanismen autonome Agenten oder „Animate“, aber zu Walters Zeiten kam die Kybernetik gerade erst in Schwung. Und der englische Neurophysiologe wurde unabsichtlich zu seinem Apologeten in Großbritannien.
Dank der großen öffentlichen Bekanntheit seiner Schildkrötenroboter erregte er die Aufmerksamkeit sowohl ausländischer Kybernetiker in der Person von Norbert Wiener als auch von Landsleuten – Wissenschaftlern, die im Interesse der Militärabteilung an adaptiven Kontrollsystemen arbeiteten, in der Person von Kenneth Craik.
Letzterem ist es zu verdanken, dass Gray Walter in den „geschlossenen Club“ Ratio Club aufgenommen wurde – eine Gemeinschaft von Wissenschaftlern, die in Großbritannien an Kybernetik arbeiten. Der Ratio Club bestand von 1949 bis 1955; Zu seinen Mitgliedern gehörten neben Craik auch der Neurochirurg John Bates, der mit Craik an automatischen Servos für Geschützhalterungen von Luftverteidigungssystemen arbeitete, William Ashby und Alan Turing, die Regierungsaufträge zur Entschlüsselung von Nazi-Funknachrichten ausführten.
Der Ratio Club hatte enge Verbindungen zur amerikanischen Kybernetik-Community. So eng, dass es Walter einmal gelang, ein Elektroenzephalogramm der Gehirnaktivität von Norbert Wiener zu erstellen, der dazu neigte, in der ungünstigsten Umgebung (zum Beispiel während Vorlesungen) spontan einzuschlafen, und herausfand, dass das Gehirn des Vaters der Kybernetik war Während dieses Schlafes befindet es sich im Wachzustand und ist in der Lage, Informationen angemessen zu verarbeiten.
Der öffentliche Ruhm von Grey Walter und seinen Roboterschildkröten gefiel den Mitgliedern des Ratio Clubs nicht, die bei Treffen Fragen der Verteidigungsfähigkeit des Landes diskutierten, aber Dr. Walter betrachtete die Probleme des adaptiven Verhaltens technischer Systeme im weiteren Sinne und war überzeugt, dass die Popularisierung der Errungenschaften der Kybernetik der Schlüssel zum technischen Fortschritt nur einer einzelnen Nation, sondern der gesamten Menschheit ist.
Die Spirale der Technologieentwicklung ist eine erstaunliche Sache. Gray Walters Arbeit im Ratio Club und sein Treffen mit Norbert Wiener führten zur Straffung der ursprünglich neuropsychologischen Gedanken des Wissenschaftlers auf eine einzige kybernetische Grundlage. Seine Arbeit hatte aber auch wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung der Kybernetik. Inspiriert von Walters Roboterschildkröten entwickelte die amerikanische Kybernetik seine Ideen weiter und führte die von ihm festgelegten Prinzipien der Popularisierung der Wissenschaft fort. Hinter der nächsten Wende der Technologiespirale stand Edmund Berkeley, der Schöpfer des elektromechanischen Gehirns und der Theorie der „lebenden Roboter“. Aber das ist eine ganz andere Geschichte.
Der englische Kybernetiker, Neurophysiologe und Psychiater Gray Walter wurde 1910 geboren. Er begann 1948 mit der Entwicklung seiner Roboterschildkröten, oder, wie der Schöpfer sie nannte, Machina Speculatrix, und experimentierte bis 1951 weiter mit ihnen. Es handelte sich um mechanische Karren, die sich auf das Licht zu oder von diesem weg bewegen sowie zu Quellen zum Aufladen von Batterien gelangen und dabei verschiedenen Hindernissen ausweichen konnten. Aufgrund ihrer Langsamkeit und ihres Aussehens erhielten sie den Spitznamen Schildkröten. Im Gegensatz zu den meisten Robotern jener Jahre, die sich nach einem vorgegebenen Muster bewegten, konnten die „Schildkröten“ von Gray Walter auf Veränderungen in der äußeren Umgebung reagieren.
Der Vater der Kybernetik, Norbert Wiener, beschrieb die Roboter von Gray Walter wie folgt:
„Als Walter ungefähr zur gleichen Zeit wie ich die Analogie zwischen der Rückmeldung einer Maschine und dem menschlichen Nervensystem erkannte, begann er, Mechanismen zu entwerfen, die einige Verhaltensweisen von Tieren nachbilden sollten. Ich arbeitete daran, eine „Motte“ zu erschaffen, die automatisch auf das Licht zukriecht. Walter nannte seine Maschinen „Schildkröten“ und erweiterte ihr Repertoire um komplexere Zahlen. Die „Schildkröten“ waren mit einer Vorrichtung ausgestattet, die ihnen half, beim Bewegen nicht miteinander zu kollidieren, und außerdem mit einer Vorrichtung, dank derer sie, wenn sie „Hunger“ verspürten, d. h. Als die Batterien leer waren, begaben sie sich zu einer speziellen „Futterstelle“, wo sie Strom schluckten, bis die Batterien wieder aufgeladen waren.“
Gray Walter hat 8 Versionen von Roboterschildkröten geschaffen. So sah Elmer, die „Schildkröte“, aus wie ein dreirädriger Karren, der mit zwei batteriebetriebenen Elektromotoren ausgestattet war. Ein Motor sorgte für die Vorwärtsbewegung des Wagens, der zweite änderte die Bewegungsrichtung. Die Motoren konnten über elektromagnetische Relais gesteuert werden. Dank einer Fotozelle an der Lenksäule des Wagens konnte der Roboter Hindernisse erkennen.
Im Wesentlichen könnte der Schildkrötenroboter nach drei Mustern agieren: sich auf das Licht zubewegen, sich auf das Licht zudrehen und Hindernissen ausweichen. War der Akku aufgeladen und die Beleuchtung im Raum schwach, bewegte sich der Roboter auf der Suche nach einer Lichtquelle langsam durch den Raum und passte bei Hindernissen seine Bewegungsrichtung an. Wenn dementsprechend eine helle Lichtquelle im Raum erschien, bewegte sich die Roboterschildkröte in ihre Richtung. Gleichzeitig wandte er sich, nachdem er die Lichtquelle erreicht hatte, von ihr ab, als ob er „Angst“ hätte, geblendet zu werden, und bewegte sich dann um diese Quelle herum, um die optimale Position für sich zu finden. Als sich seine Batterie zu entladen begann, bewegte sich der Roboter immer näher an die Lichtquelle heran, und als der Batteriestand niedrig war, näherte sich der Roboter dieser Quelle und schloss sich dem Ladegerät an. Nach dem Laden des Akkus entfernte sich der Roboter wieder von der Lichtquelle.
Ein anderer Roboter, Elsie, reagierte aktiver auf Lichtveränderungen. Befinden sich zwei Lichtquellen im Raum, bewegt sich der Roboter zunächst zu einer Lampe, dann zur anderen. Außerdem konnten sich die Roboter an der leuchtenden Glühbirne gegenseitig erkennen und bewegten sich aufeinander zu.
Die Roboterschildkröte Cora konnte nicht nur auf Lichtveränderungen, sondern auch auf Geräusche reagieren. Cora „hörte“ dank des Mikrofons. Darüber hinaus sorgte das Vorhandensein eines Kondensators, der die elektrische Ladung für einige Zeit beibehielt, dafür, dass dieser Roboter so etwas wie einen konditionierten Reflex hatte. So konnte Cora trainiert werden.
Die Briten nennen den bedingten Reflex erlernten Reflex – erlernten Reflex. Der Reflex wird entwickelt, wenn die gleiche Aktion wiederholt wird; ohne dies verschwindet der bedingte Reflex. Im Fall der Roboterschildkröte Cora war der Reiz, der den konditionierten Reflex auslöste, der Klang einer Pfeife. Als Cora auf das eine oder andere Hindernis stieß, ertönte ein Pfiff. Zuerst reagierte die Roboterschildkröte nicht auf den Pfiff, dann änderte sie beim Hören des Pfiffs die Bewegungsrichtung, auch wenn sich kein Hindernis vor ihr befand. Wenn Walter Cora in Abwesenheit von Barrieren zu oft Tonsignale gab, verlor sie diesen konditionierten Reflex.
Beim Experimentieren mit Cora versuchte Walter immer, ihr Verhalten zu komplizieren. Da die Trillerpfeifen der englischen Polizei zweifarbig waren, nutzte der Wissenschaftler diesen Umstand. Der Wissenschaftler nutzte den zweiten Ton der Pfeife, um einen zweiten Hörkreis für seinen Roboter zu erzeugen und ihn mit dem Erscheinen einer neuen Lichtquelle im Raum in Verbindung zu bringen. Die erste Art von Pfeife ertönte, als die Schildkröte das nächste Hindernis erreichte, und die zweite – bevor das Licht aufleuchtete.
In diesem Zusammenhang fragte sich Walter, wie die Roboterschildkröte Cora auf zwei gleichzeitig ertönende Pfeiftöne reagieren würde. Die Roboterschildkröte wiederum reagierte auf diese Situation wie ein Lebewesen. Nachdem Cora die erhaltenen Informationen verarbeitet hatte, versteckte sie sich in einer dunklen Ecke, um sich von der Reizüberflutung zu erholen. Nach einiger Zeit normalisierte sie sich wieder und begann erneut, nach einer Lichtquelle zu suchen.
So zeigten die von Gray Walter geschaffenen Roboter Entwicklungselemente, die Lebewesen innewohnen, und passten Verhaltensmuster an äußere Umstände an. Experimente mit der äußeren Umgebung und dem „Nervensystem“ von Roboterschildkröten führten zu interessanten Ergebnissen: Das Verhalten von Robotern wiederholte sich nie, ihre Handlungen fielen jedoch immer im Rahmen eines bestimmten Verhaltensmusters, wie es bei Lebewesen der Fall ist.
Die Erfindungen von Gray Walter erregten das Interesse der wissenschaftlichen Weltgemeinschaft und inspirierten andere Wissenschaftler, Roboter dieser Art zu entwickeln. So erfand der Amerikaner Edmund Berkeley ein Eichhörnchen, das Nüsse sammelte und zum Nest trug, eine von Claude Shannon geschaffene Maus wusste, wie man sich in einem Labyrinth zurechtfindet, die elektronischen Füchse Barabara und Job, entworfen vom französischen Physiker Albert Ducroc , reagierte auf Berührung, Licht und Ton, und gleichzeitig verursachte das Erscheinen von Licht und Ton das Auftreten eines konditionierten Reflexes. Auch in der Sowjetunion wurde ein Roboter geschaffen, der auf äußere Reize reagiert: Ein solcher Schildkrötenroboter wurde von Mitarbeitern des Instituts für Automatisierung und Telemechanik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR A.P. gebaut. Petrovsky und R.R. Wassiljew.
Auch die Entwicklung von Reflexen bei Robotern wurde durch die Arbeit des italienischen Neurologen und Kybernetikers Valentino Breitenburg beeinflusst, der sich der Synthese biologischen Verhaltens nach einfachsten Schemata widmete. So wurde sein 1984 verfasstes Buch „Machines: Experiments with Synthetic Psychology“ zu einem Klassiker.
Im Jahr 2006 schrieb der amerikanische Wissenschaftler Lambros Malafouris einen Artikel mit dem Titel „The Cognitive Basis of Material Engagement: Where Brain, Body, and Culture Conflate“, in dem er argumentierte, dass das Geheimnis für das erfolgreiche Funktionieren von Robotern in der Verbindung zwischen Gehirn, Körper und Umwelt liege. Dieser Verbindung ist es zu verdanken, dass die Roboterschildkröten von Gray Walter ein für lebende Organismen charakteristisches Verhalten zeigten.
Experimente mit künstlicher Intelligenz dauern bis heute an. Roboter haben begonnen, zugewiesene Aufgaben viel besser zu bewältigen, aber moderne Wissenschaftler verdanken einen Großteil ihres Erfolgs Gray Walter.
Das Problem der menschlichen Fähigkeiten hat seit jeher bei allen Menschen echtes Interesse geweckt. Woher kommen fähige und unfähige Menschen, talentierte und untalentierte Menschen? Warum wird nicht jedes Wunderkind zum Genie, doch Genies in allen Bereichen menschlichen Handelns sind so selten? Wer hat sich nicht schon einmal ähnliche Fragen gestellt? Aber wenn diese Fragen früher nicht über den Rahmen der Neugier hinausgingen und nicht wirklich gelöst werden mussten, entwickelt sich das Problem der Fähigkeiten jetzt zu einem großen gesellschaftlichen Problem. Warum?
Die in der Geschichte der Menschheit beispiellose Beschleunigung des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts, das lawinenartige Wachstum unseres Wissens über die Welt und die Notwendigkeit, es zu meistern, haben Lehrer und Psychologen bereits vor eine Reihe schwieriger Aufgaben gestellt. Die Schule hinkt in dieser Hinsicht auf allen Ebenen – der Primarstufe, der Sekundarstufe und der höheren Stufe – den Anforderungen des Lebens hinterher, und dieser Rückstand nimmt nicht nur tendenziell nicht ab, sondern macht immer deutlichere Fortschritte.
Jedem, der mit der Situation in der Schule vertraut ist, ist klar, dass es unmöglich ist, diese Verzögerung durch eine Verlängerung der Ausbildungsdauer oder eine Auffüllung der Programme mit neuem Material auszugleichen. Die Dauer der Schulausbildung hat bereits jene extremen Grenzen erreicht, die mit einer gewissen Länge noch als angemessen angesehen werden können, und es ist kein Zufall, dass sie seit mehr als einem Jahrzehnt auf diesem Niveau verharrt. Es wird ein zweiter Versuch unternommen, die elfte Klasse in die Schule einzuführen. Das Problem der Überlastung von Schulprogrammen ist seit vielen Jahren nicht mehr von unserer Tagesordnung und macht sich deutlich bemerkbar, schon allein dadurch, dass der Arbeitstag eines Schulkindes in der Oberschule die in der Verfassung garantierte und drohende Länge des Arbeitstages von Erwachsenen überschreitet Nicht nur die körperliche, sondern auch die geistige Gesundheit unserer Kinder. Hätten wir objektive Kriterien zur Messung beider Gesundheit in der Hand, hätten wir schon vor langer Zeit und mit größerer Sorge darüber gesprochen als heute.
Es gibt zwar einen anderen Weg – eine radikale Verbesserung des Bildungsprozesses selbst in der Schule – die Kombination von Lernen mit produktiver Arbeit, wenn Arbeit und Studium gleichberechtigt sind und die Kinder einen halben Tag lang von der mühsamen und unnatürlichen Monotonie des Bücherlernens erholen und dadurch die Frische und Leichtigkeit der kindlichen Wahrnehmung sowie hohe Entwicklungsraten bewahren. Aber dieser Zeitpunkt wird offenbar nicht so schnell kommen, da die Schulreform von 1984 vorsieht, dass ein winziger Teil der Bildungszeit (10-15 %) nicht einmal der Arbeit, sondern nur der Arbeitsausbildung zugewiesen wird.
Andere Maßnahmen wie die programmierte Ausbildung und der Übergang zu neuen Programmen (die sich ebenfalls als alles andere als perfekt erwiesen) konnten die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllen. All dies sind natürlich Fortschritte, aber diese Schritte entsprechen einfach nicht dem gewaltigen Tempo des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts.
Erschwerend kommt hinzu, dass das Problem noch lange nicht durch einen ständig wachsenden Wissensschatz erschöpft ist. Es zeigt sich, dass selbst umfangreiches Wissen allein nicht mehr ausreicht, um moderne Arbeitnehmer in den Bereichen Wissenschaft, Technik und Produktion umfassend auszubilden. Wir brauchen immer mehr Menschen, die nicht nur sachkundig sind, sondern auch zu kreativer Tätigkeit fähig sind, Spezialisten mit hohem kreativen Potenzial. Weder weiterführende noch höhere Schulen haben sich bisher auf ihre Auswahl und angemessene Ausbildung konzentriert. Woher bekommt man sie? Leider haben Lehrer und Psychologen es nicht eilig, dieses Problem zu lösen. Aber das Leben wartet nicht.
Und jetzt gründen bereits Mathematiker, Kybernetiker und danach Physiker und Chemiker Sonderschulen und suchen dafür fähige Schüler. Eine lange, schwierige Aufgabe. Talente wie Diamanten sind mittlerweile ziemlich selten und nicht leicht zu polieren, aber im Moment ist dies die einzige Gelegenheit.
Das Problem der kreativen Fähigkeiten ist mittlerweile zu einem echten Problem für die Beschäftigten in Wissenschaft und Technik geworden, aber zweifellos wird es bald auch für viele andere ein Problem sein. Und wenn wir berücksichtigen, dass die „Lebensdauer“ von Wissen immer kürzer wird, dass Wissen immer schneller zu altern beginnt und einer ständigen „Erneuerung“ bedarf, dass vor unseren Augen einige Berufe sterben und andere Berufe entstehen, dass die Der Anteil der geistigen Arbeit und der kreativen Tätigkeit von Menschen in fast allen Berufen nimmt tendenziell zu und beschleunigt das Wachstum. Dies bedeutet, dass die kreativen Fähigkeiten eines Menschen als der bedeutendste Teil seiner Intelligenz anerkannt werden sollten und die Aufgabe ihrer Entwicklung eine davon ist die wichtigsten Aufgaben bei der Ausbildung des zukünftigen Menschen.
Es ist möglich, dass alles, was gesagt wurde, für Menschen, die den Ängsten unseres sozialen Denkens folgen, vertraut und verständlich ist, aber ich würde mir wünschen, dass zu den Ängsten auch Sorgen hinzukommen; auf die eine oder andere Weise darauf abzielen, das Problem zu lösen. An seiner Lösung ist nicht nur der Staat interessiert: Fast alle Lehrer und Eltern sind an der Entwicklung der Fähigkeiten der Kinder, auch der kreativen, interessiert.
Aber hier, auf dem Weg zur Lösung des Problems, gibt es neben anderen Hindernissen ein sehr bedeutsames – die moderne Hypothese der Fähigkeiten. Warum ist sie ein Hindernis?
Geleitet von der einen oder anderen Hypothese handeln Menschen. und diese Handlungen können sie in manchen Fällen dem Ziel näher bringen, in anderen wiederum davon entfernen, oder, wie sie sagen, „sie werden lange Zeit an der Nase herumgeführt“, bis neue Tatsachen sie zwingen, das Ziel aufzugeben falsche Hypothese. Einige Hypothesen versetzen den Menschen in eine aktive Position, zwingen ihn zum Suchen, Erforschen, Experimentieren, andere hingegen sagen, dass dieses Phänomen uns nicht unterworfen ist, dass alles oder fast alles von der Natur, von der Vererbung abhängt.
Diese Art von Hypothese ist die Fähigkeitshypothese, die in der Psychologie und Pädagogik existiert. Sie können sein Wesen anhand der Definitionen von drei Hauptkonzepten verstehen: Fähigkeiten, Neigungen und Begabung.
„FÄHIGKEITEN sind die individuellen Eigenschaften einer Person, von denen der Erfolg bei der Ausübung bestimmter Arten von Aktivitäten abhängt... Fähigkeiten werden von der Natur nicht in einer vorgefertigten Form gegeben... Fähigkeiten sind für ihre Entwicklung von großer Bedeutung, aber letztendlich.“ Fähigkeiten können nur in bestimmten Lebensumständen und Tätigkeiten ausgebildet werden ...“
„GEISTE sind angeborene anatomische und physiologische Merkmale, von denen die Merkmale des Nervensystems und die darin ablaufenden Prozesse für die Entwicklung von Fähigkeiten am wichtigsten sind.“ Diese Definition findet sich im Pädagogischen Wörterbuch (Bd. 1, S. 388). Und die „Pädagogische Enzyklopädie“ (Hrsg. 1966) nennt sie direkt „natürliche Voraussetzungen für die Entwicklung des Organismus“, „die organische Grundlage der Fähigkeiten“ (Bd. 2, S. 62).
„Begabung – (gemäß der Definition des Pädagogischen Wörterbuchs, Bd. 11, S. 35) – eine Reihe natürlicher Neigungen als eine der Bedingungen für die Ausbildung von Fähigkeiten“ und gemäß der Definition der Pädagogischen Enzyklopädie (Bd . 3, S. 186) – „hoher Entwicklungsstand der Fähigkeiten eines Menschen, der es ihm ermöglicht, in bestimmten Tätigkeitsbereichen besondere Erfolge zu erzielen.“
Die Verwirrung in der Definition von Hochbegabung ist offenbar kein Zufall: Sie spiegelt die Verwirrung wider, die in der psychologischen Wissenschaft in Bezug auf Fähigkeiten tatsächlich herrscht. Dennoch lässt sich aus diesen Definitionen erkennen, dass als Hauptbedingungen für die Ausbildung von Fähigkeiten natürliche Neigungen und Lebens- und Tätigkeitsbedingungen angesehen werden. Wenn es die erste und die zweite gibt, können Fähigkeiten gebildet werden, fehlt jedoch mindestens eine, werden sie nicht gebildet. Das Vorhandensein von Neigungen bei einem Kind kann mit keinen Mitteln festgestellt werden. Was können Eltern, Kindergärten und Schulen tun? Offenbar Bedingungen schaffen, die der Entwicklung von Fähigkeiten förderlich sind, und abwarten. Warten Sie, bis sich Ihre Fähigkeiten zu „manifestieren“ beginnen. Was ist, wenn sie sich nicht „manifestieren“? Das bedeutet, dass keine Neigungen vorhanden sind oder dass Sie Bedingungen geschaffen haben, die für die Neigungen des Kindes nicht geeignet sind.
Versuchen Sie es herauszufinden! Kurz gesagt, Menschen werden durch eine solche Hypothese in eine passive Position gebracht.
Nun zum Wesen des Schaffens. „Wenn dieses Konzept anatomisch und physiologisch ist, dann ist es für einen Psychologen nur als Hinweis auf einen Bereich sinnvoll, in dem er nicht tätig ist. Gleichzeitig ist dies eine Annahme, dass, da es Fähigkeiten gibt, etwas vorher existieren muss.“ Ihr Aussehen ist etwas und es gibt angeborene Voraussetzungen – Neigungen. Ein solches Verständnis gibt der Psychologie nichts und hat keine Grundlage in Fakten“, sagt Professor V. N. Myasishchev, korrespondierendes Mitglied der Akademie der Pädagogischen Wissenschaften, und fügt hinzu: „In Obwohl es zahlreiche Studien zur Physiologie der höheren Nervenaktivität eines Kindes gibt, gibt es keine einzige Studie, die die Frage nach den physiologischen Merkmalen aufwerfen würde, die mit dem Konzept der Fähigkeit verbunden sind“ (von mir unterstrichen. B.N.). Mit anderen Worten: Die bestehende Fähigkeitshypothese ist immer noch spekulativ.
Zu unterschiedlichen Zeiten wurden unterschiedliche Annahmen aus unterschiedlichen Fakten geboren. Man glaubte beispielsweise, dass Fähigkeiten vom Volumen der Gehirnmasse abhängen, da bei vielen talentierten und brillanten Menschen das Gehirnvolumen die übliche menschliche Norm von 1400 cm3 überstieg und 1800 cm3 erreichte (für den Schriftsteller I. S. Turgenev). Aber es gab Fakten in der Nähe, bei denen ein brillanter Mensch ein Gehirn von 1200 cm3 hatte oder sogar mit einer Gehirnhälfte lebte, wie Pasteur, der nach einer Gehirnblutung nur noch eine Gehirnhälfte funktionsfähig hatte, und eine solche Hypothese konnte sie nicht erklären. Dann wandten sie sich der Struktur von Gehirnzellen, insbesondere der Großhirnrinde, zu und stellten fest, dass brillante Menschen manchmal Unterschiede von der üblichen Struktur aufweisen, aber welche dieser Unterschiede entscheidend sind, blieb ein Rätsel.
Man ging beispielsweise auch davon aus, dass das erste Kind einer Familie talentiert sei. Und diese Hypothese hatte Anhänger, bis die Statistik zur Rettung kam. Von den 74 weltberühmten brillanten und talentierten Menschen, aus deren biografischen Daten festgestellt werden konnte, welche Geburt er hatte, waren nur fünf die ersten – Milton, Leonardo da Vinci, G. Heine, Brahms, A. Rubinstein.
Und Franklin war das 17. Kind in der Familie,
Mendelejew – 17
Mechnikov - 16
Schubert - 13
Washington – 11
Sarah Bernhardt – 11
Carl Weber – 9
Napoleon – 8
Rubens – 7. usw.
Das bedeutet, dass es nicht darum geht, welches Kind in die Familie hineingeboren wurde, sondern um etwas anderes.
Die Hypothese der Vererbung von Fähigkeiten hat sich als sehr hartnäckig erwiesen. Die Fülle widersprüchlicher Fakten verwirrt ihre Befürworter nicht. In fünf Generationen der Familie Bach gab es neben Johann Sebastian 56 (nach anderen Quellen 15) talentierte Musiker. Und das Gleiche lässt sich, wenn auch in geringerem Ausmaß, auch bei anderen Familien talentierter Menschen beobachten. Aber dann gibt es auch diametral entgegengesetzte Sachverhalte, zum Beispiel die Familie Schumann. Von den 136 Mitgliedern dieser Familie in vier Generationen gab es... nur einen Musiker – Robert Schumann, seine Frau Clara war ebenfalls eine talentierte Pianistin, aber keines ihrer acht Kinder wurde Musiker. Warum? Warum erwies sich in der Familie Tolstoi nur Lew Nikolajewitsch als Genie?
Es ist schwierig, diese Fragen zu beantworten und sie überzeugend zu beantworten. Die moderne Hypothese schweigt daher lieber über solche Fragen hinweg. Dabei muss berücksichtigt werden, dass es sich bei Fähigkeiten um eher stabile Merkmale handelt, die sich im Laufe des Lebens eines Menschen kaum verändern. Wenn ein Kind in der Grundschule Schwierigkeiten in Mathematik hat, bleibt ihm diese Qualität in allen Oberstufen erhalten. Trotz aller harten Arbeit, Effizienz, Genauigkeit und anderer Tugenden könne man einen solchen Schüler nicht fähig machen, sagen Lehrer. Und in den allermeisten Fällen trifft dies zu; Ausnahmen sind äußerst selten.
„Angeborene Intelligenz“ ist die Erklärung dieses Phänomens nicht nur für bürgerliche Wissenschaftler. „Talent und Begabung, etwa bei der Arbeit auf dem Gebiet der Mathematik, bei physikalischen Experimenten oder beim Entwurf neuer Instrumente, sind in allem von Natur aus gegeben. Keine harte Arbeit kann dieses natürliche Talent ersetzen“, sagt Akademiker A. Kolmogorov. Wenn wir dieser Aussage zustimmen, liegt die Annahme nahe, dass „natürliche Begabung“ beispielsweise für wissenschaftliche Tätigkeiten nur bei Völkern zu finden ist, die längst aus einem wilden Zustand hervorgegangen sind und sich diese daher über einen langen Zeitraum angeeignet haben Zeitraum ihrer historischen Entwicklung, einige Eigenschaften für wissenschaftliche Tätigkeit . Aber wie können wir dann so etwas erklären: „Marie Ivoin, ein Mädchen, das von der Velar-Expedition (im Alter von mehreren Monaten) aus den Tiefen der Wälder Mittelamerikas geholt wurde, stammte am meisten vom Stamm der Guayaquil ab.“ Auf der ganzen Welt war sie rückständig, aber in Frankreich entwickelte sie sich zu einer intelligenten und kultivierten Frau – von Beruf Wissenschaftlerin.“
Auch die Genetiker, die in den letzten Jahren große Entdeckungen auf dem Gebiet der Vererbung gemacht haben, sind sich nicht einig. S. Auerbach, Professor für Genetik an der Universität Edinburgh in Schottland, erklärt: „Alles, was in Bezug auf die Eigenschaften des Körpers gilt, gilt auch für die Merkmale des Geistes und der Emotionen. Das Niveau der geistigen Entwicklung, der besonderen Fähigkeiten und des Persönlichen.“ Qualitäten sind alle das Ergebnis des Zusammenspiels genetischer Faktoren und Umweltfaktoren.“ Und der Rektor der University of Chicago, Nobelpreisträger George W. Beadle, trennt „biologische“ Vererbung von „kultureller“. Die Kluft zwischen dem Menschen und seinen nächsten Verwandten aus der Tierwelt ist enorm... Das zentrale Nervensystem des Menschen entwickelt sich unter dem Einfluss des kulturellen Umfelds auf äußerst spezifische Weise.
Unser Gehirn enthält, wie die Gehirne der Arten, die uns vorausgingen und mit uns verwandt waren, „angeborene Informationen“, die Körperfunktionen wie Atmung, Durchblutung, instinktives Verhalten usw. regulieren. Aber abgesehen von diesen Informationen verfügt das menschliche Gehirn im Gegensatz zu den Das tierische Gehirn enthält eine große Menge „wahrgenommener Informationen“, die kulturelles Erbe... Im Gegensatz zur biologischen Vererbung wird das von einer Person erworbene kulturelle Erbe in jeder neuen Generation erneuert. Der Büttel hinterlässt also sehr wenig der Vererbung und viel der Bildung.
Unser Genetiker N.P. Dubinin trennte die „biologische Vererbung“ noch klarer von der „sozialen“. „Der ideale (d. h. soziale) Inhalt, der die Psyche während der Persönlichkeitsbildung erfüllt, ist nicht im genetischen Programm des Menschen festgeschrieben. Das Gehirn verfügt über unbegrenzte Möglichkeiten, ein vielfältiges soziales Programm wahrzunehmen, und gewährleistet die universelle Bereitschaft des Neugeborenen, sich mit dem Sozialen zu verbinden Die Umsetzung dieses Potenzials von enormer Bedeutung ist Aufgabe der Bildung.“
Diese relativ komplexe Formulierung lässt sich einigermaßen durch die zweite erklären: „Es gibt keine Gene für den spirituellen Inhalt eines Menschen; die Eigenschaften der menschlichen Psyche werden mit Hilfe der sozialen und praktischen Aktivitäten der Menschen geformt.“ Für die Pädagogik und für die Bildung eines neuen Menschen bleibt hier vieles ungenutzt, dies gilt insbesondere für die Persönlichkeitsentwicklung im frühen Alter (bis zu zwei Jahren).“
Leider wurde der Artikel von N.P. Dubinin später (im Jahr 1980) veröffentlicht, als die „Fähigkeitshypothese“ formuliert wurde, was die gesamte Arbeit an dem Problem viel schwieriger und komplizierter machte. Ich musste alle Probleme ohne diese grundlegende theoretische Unterstützung lösen. Deshalb ist die Suche kompliziert, deshalb gibt es so viele Fragen.
Wie lässt sich diese Reihe von Fakten aus der Sicht der alten Hypothese erklären: Sehr oft überraschen Vorschul- und Grundschulkinder Erwachsene mit ihrer frühen Manifestation kreativer Fähigkeiten. Aber die Jahre vergehen, die Kinder werden erwachsen und ... sie erweisen sich weder als talentierte noch als brillante Menschen. Wohin gehen ihre Fähigkeiten und Neigungen? Warum kommt es beispielsweise bei der überwältigenden Mehrheit der Kinder, die in Waisen- und Waisenhäusern aufwachsen, zu einer erheblichen Verzögerung in der Sprachentwicklung und dann zu schlechten Leistungen in der Schule? Dies wurde von Forschern in vielen europäischen Ländern schon lange festgestellt. Sind diese Kinder nicht die gleichen wie alle anderen und ihnen die Neigungen vorenthalten, die es ermöglichen, in der Schule die Fähigkeit zum Sprechen und Lernen zu entwickeln?
Warum werden Schüler einiger „Sonderschulen“ in der Region Moskau jedes Jahr über einen Wettbewerb an Moskauer Mathematikschulen aufgenommen?
Warum hat etwa ein Drittel der russischen Studenten kein Gehör für Musik, während es bei den vietnamesischen Studenten kein Gehör gibt?
Warum glauben manche, dass nur 1-2 % der Jungen und Mädchen (Akademiker A. Kolmogorov) Wissenschaftler auf dem Gebiet der Mathematik sein können, während andere glauben, dass 60-80 % (Lehrer K. Skorokhod) sind?
Es gibt viele ähnliche Fragen, auf die die bestehende Fähigkeitshypothese keine zufriedenstellende Antwort geben kann.