Angielski neurofizjolog i pionier robotyki stworzył swoje słynne cybernetyczne „żółwie” Szary Walter zaczął tworzyć w 1948 roku i kontynuował swoje eksperymenty z robotami biomorficznymi do 1951 roku. Gray Walter nazwał je machina speculatrix, ale do historii przeszły jako „żółwie”. „Żółwie” to elektromechaniczne wózki z własnym napędem, zdolne do czołgania się w kierunku światła lub od niego, omijania przeszkód i wchodzenia do „koryta”, aby naładować wyczerpane akumulatory. Autonomiczne maszyny Graya Waltera swoim wyglądem i powolnością działania naprawdę przypominały żółwie. Główną różnicą między nimi była możliwość działania nie tylko według „sztywnego”, z góry ustalonego programu, jak działała większość stworzonych wówczas robotów, ale także uwzględnienie warunków zdeterminowanych przez sytuację i otoczenie.
Ojciec cybernetyki Norbert Wiener w swojej słynnej książce „Jestem matematykiem” tak opisuje twórczość Waltera: „Pojąwszy, mniej więcej w tym samym czasie co ja, analogię pomiędzy sprzężeniem zwrotnym w maszynie a ludzkim układem nerwowym Walter zaczął projektować mechanizmy, które powtarzałyby niektóre zachowania zwierząt. Pracowałem nad stworzeniem „ćmy”, która automatycznie czołgałaby się do światła. Walter nazywał swoje maszyny „żółwiami”, włączając w swoim repertuarze bardziej złożone liczby. Żółwie” zostały wyposażone w urządzenie, które pomagało im nie zderzać się ze sobą podczas ruchu, a dodatkowo w urządzenie, dzięki któremu, gdy poczuły „głód”, czyli wyczerpały się baterie, udawały się do specjalnego „głodu”. miejsce karmienia”, gdzie połykały prąd do czasu naładowania akumulatorów.
W sumie Gray Walter stworzył ponad 8 „żółwi”. Pierwszy z „żółwi” – Elmer (Elmer – robot elektromechaniczny) – został wykonany w formie małego trójkołowego wózka, na którym zainstalowano dwa silniki elektryczne zasilane akumulatorami. Pierwszy silnik zapewniał ruch urządzenia do przodu, drugi, umieszczony na kolumnie kierownicy, zmieniał kierunek ruchu. Sterowanie silnikami odbywało się za pomocą przekaźników elektromagnetycznych. Wrażliwymi elementami „żółwia” były fotokomórka umieszczona na kolumnie kierownicy oraz styk mechaniczny, który zamykał się w przypadku uderzenia w przeszkodę. Zachowanie kontrolowano za pomocą elektronicznego obwodu sprzężenia zwrotnego zbudowanego na zaledwie dwóch sztucznych neuronach.
Pomimo prostego urządzenia „żółw” wykazywał znaczące, a czasem bardzo zabawne zachowanie, oparte na trzech stanach: poszukiwaniu światła („głód”), zwracaniu się w stronę światła oraz unikaniu jasnego światła i przeszkód („ból”).
Dopóki akumulator żółwia był naładowany, zachowywał się jak dobrze odżywione zwierzę: przy słabym świetle lub w ciemności powoli poruszał się po pomieszczeniu, jakby czegoś szukał; w przypadku napotkania jakiejkolwiek przeszkody (bufet, noga stołu itp.) zatrzymywała się, odwracała w bok i omijała tę przeszkodę. Jeśli w pomieszczeniu pojawiło się jasne źródło światła, Elmer szybko je „zauważył” i zaczął kierować się w stronę światła (tropizm pozytywny). (Informacje o tym, jak zrobić prostego robota reagującego na światło, znajdziesz w artykule „Jak zrobić robota: Najprostszy robot na jednym chipie.”) Kiedy jednak podszedł zbyt blisko światła, odwrócił się od to, „boi się” oślepienia (tropizm negatywny). Następnie poruszał się wokół źródła światła, znajdując dla siebie optymalne warunki i stale je utrzymując (homeostaza). W miarę rozładowywania się akumulatora żółw zaczął wykazywać coraz większe zainteresowanie źródłem światła, oświetlając „zasilacz” – miejsce ładowania akumulatora. Gdy akumulator był już tak rozładowany, że wymagał doładowania, żółw śmiało podszedł do źródła światła i podłączył się do styków zasilających ładowarki. Otrzymawszy „jedzenie” – nowy zapas prądu, odsunęła się od ładowarki i ponownie błąkała się po pokoju w poszukiwaniu nieoświetlonego kąta.
Inny żółw – Elsie (Elsie – Electro-Light sensitiv – robot elektroczuły na światło) – zachowywał się nieco inaczej: reagował aktywniej na najmniejsze zmiany oświetlenia, poruszał się szybciej i więcej, wydawał więcej energii i częściej odwiedzał karmnik .
Pomiędzy dwoma źródłami światła „żółwie” podróżowały od jednego do drugiego niczym osioł Buridana, który, jak wiadomo, zdechł z głodu, przebywając pomiędzy dwoma identycznymi stogami siana, nie mogąc wybrać, który z nich jest smaczniejszy. Dwa żółwie „widziały” i „rozpoznały” się po zapalonej żarówce i czołgały się ku sobie.
Schemat obwodu robota-żółwia wykorzystującego lampy próżniowe.
Jeszcze ciekawszy był trzeci żółw - Cora (Cora - Conditional Reflex Automat - maszyna odruchu warunkowego). To cybernetyczne zwierzę posiadało nie tylko „wzrok” i „dotyk”, ale także „słuch”: Gray Walter dodał do swoich zmysłów mikrofon. Ponadto można go było trenować, rozwijając w nim coś w rodzaju odruchu warunkowego (dzięki obecności elementu pamięci w postaci kondensatora zdolnego do utrzymywania przez pewien czas zgromadzonego ładunku elektrycznego).
Jak wiadomo, odruch warunkowy jest wynikiem uczenia się, przyzwyczajenia. Nie bez powodu Brytyjczycy nazywają to odruchem wyuczonym, czyli wyuczonym, wyuczonym odruchem. Jeśli wielokrotnie powtórzysz demonstrację odruchu warunkowego bez jego wzmacniania, tj. bez wykonywania od czasu do czasu połączonego działania bodźców bezwarunkowych i warunkowych, wówczas odruch warunkowy zanika (zostaje zapomniany) i ostatecznie znika całkowicie.
Walter rozwinął u swojej żółwicy Cory odruch warunkowy, ucząc ją zatrzymywania się przed przeszkodą i odwracania się na sygnał dźwiękowy – gwizdek. W tym celu dawał sygnał (gwizdek) za każdym razem, gdy Cora poruszając się po pomieszczeniu natrafiała na jakąś przeszkodę. Żółw początkowo nie zwracał uwagi na gwizdki. Wkrótce jednak rozwinął się u niej odruch warunkowy: na sygnał gwizdka zatrzymywała się, cofała i odwracała w bok, nawet jeśli nie było przed nią żadnej przeszkody. Ale rozwinięty w ten sposób odruch warunkowy szybko zanikał, jeśli Cora była często oszukiwana, dając sygnał gwizdkiem w przypadku braku przeszkody przed nią.
Zachowanie, jakie wykazały roboty Graya Waltera, nadało im duże podobieństwo do prawdziwych żywych istot, których cechą charakterystyczną jest umiejętność celowego działania z uwzględnieniem otoczenia. Interakcja między „układem nerwowym” jego żółwi a środowiskiem spowodowała nieoczekiwane i złożone zachowanie. „Żółwie” nigdy dokładnie nie powtarzały swojego zachowania, ale zawsze działały w ramach ogólnego wzorca zachowania, tak jak robią to żywe istoty.
Trajektorie żółwi.
Następnie takie urządzenia symulujące zachowanie żywych organizmów stały się przedmiotem szczególnej uwagi i badań. Szeroko znana stała się mysz znajdująca drogę w labiryncie, który zbudował amerykański matematyk i cybernetyk Claude Elwood Shannon; wiewiórka zbierająca orzechy i zanosząca je do gniazda, stworzona przez Amerykanina Edmunda Berkeleya; elektroniczne lisy Barbara i Job, wykonane przez francuskiego fizyka Alberta Ducrocqa, żółwia Eichlera, który potrafił reagować na światło, dźwięk i dotyk (jednoczesna ekspozycja na dwa bodźce – dotyk i dźwięk – powodowała pojawienie się odruchu warunkowego). Oryginalny żółw został zbudowany przez pracowników Instytutu Automatyki i Telemechaniki Akademii Nauk ZSRR R.R. Wasiliew i A.P. Pietrowski.
Również w tym obszarze warto zwrócić uwagę na pracę włoskiego neurologa i cybernetyka Valentino Braitenberga nad syntezą zachowań biologicznych za pomocą prostych schematów. Jego książka Pojazdy: eksperymenty z psychologii syntetycznej (1984) stała się klasykiem, który zainspirował wielu badaczy.
Tworzeniem robotów biomorficznych w oparciu o zasady funkcjonowania układów biologicznych zajęli się następnie wybitni robotycy Rodney Brooks, dyrektor Laboratorium Informatyki i Sztucznej Inteligencji MIT oraz Mark W. Tilden, twórca technologii BEAM – nowego paradygmatu we współczesnej robotyce. Wpadli na pomysł stworzenia systemów robotycznych opartych na odruchach, realizowanych na niskim poziomie sprzętowym.
W 2006 roku naukowiec z Cambridge Lambros Malafouris poczynił interesującą uwagę w swoim artykule „The Cognitive Basis of Material Engagement: Where Brain, Body, and Culture Conflate”. Malafouris spekuluje, że powodem, dla którego roboty-żółwie Graya Waltera działały tak dobrze w połowie lat pięćdziesiątych XX wieku (podczas gdy tradycyjna sztuczna inteligencja na ogół zawodziła), jest potrzeba sprzężenia zwrotnego, aby utworzyć połączenia między mózgiem a ciałem i środowiskiem. Tradycyjna sztuczna inteligencja próbowała wyizolować świadomość jako „bezcielesnego ducha przetwarzającego informacje”. Autonomiczna speculatrix machina Graya Waltera opierała się w mniejszym stopniu na pomysłach Turinga, a bardziej na pomysłach cybernetycznego sprzężenia zwrotnego Norberta Weinera. Nie powinno więc dziwić, że „żółwie” Waltera wykazywały nieoczekiwane i różnorodne zachowanie, jakie można znaleźć w naturze.
William Gray Walter był jednym z pionierów dwóch dziedzin nauki – neurofizjologii i robotyki. Jako jeden z pierwszych w Wielkiej Brytanii zastosował metodę elektroencefalografii i ustalił, że za pomocą określonych parametrów elektroencefalogramu można określić, w której części mózgu funkcjonowanie komórek nerwowych jest zaburzone i w jaki sposób. Ponadto Gray Walter był członkiem interdyscyplinarnymKlubstosunek , którego mieszkańcy dyskutowali o nowej wówczas nauce, jaką jest cybernetyka. Walter, wykorzystując swoją wiedzę z zakresu neuronauki, stworzył kilka robotów, które potrafią zmieniać swoje „zachowanie” w zależności od tego, co dzieje się wokół nich. I choć wielu uważało, że maszyny Graya Waltera to nic innego jak rzemiosło służące rozrywce i podstawowe szkolenie z robotyki, „żółwie” Waltera (jak je nazwał projektant) opierają się na ciekawych zasadach biologicznych.
Rodzice Graya Waltera, dziennikarze z USA, poznali się we Włoszech. Ich syn urodził się w Stanach Zjednoczonych, ale para zdecydowała, że będzie wychowywać syna w Wielkiej Brytanii. Gray Walter był absolwentem King's College w Cambridge, nie udało mu się jednak zdobyć stanowiska naukowca na uniwersytecie, dlatego przez kilka lat zmuszony był prowadzić badania neurofizjologiczne w londyńskich klinikach. W 1939 roku Walter dostał pracę w nowo powstałej klinice otworzył Instytut Obciążeń Instytutu Neurologii, obecnie nieistniejącego, w którym pracował aż do wypadku w 1970 roku.
Jak na ironię, wydarzenie, które doprowadziło do rezygnacji Waltera, bezpośrednio wiązało się z obszarem jego zainteresowań badawczych: był to uraz mózgu doznany w wypadku komunikacyjnym. (Niestety naukowiec nigdy w pełni nie wrócił do zdrowia po tym urazie i zmarł w 1977 roku w wieku 67 lat.) Gray Walter jako pierwszy powiązał pewne wzorce aktywności mózgu widoczne na elektroencefalogramie z patologiami neurologicznymi i psychiatrycznymi.
Elektroencefalografia
Elektroencefalogram (EEG) to zapis całkowitej aktywności elektrycznej komórek mózgowych za pomocą elektrod zainstalowanych na skórze głowy i nasmarowanych żelem przewodzącym prąd elektryczny. Liczba elektrod może się różnić; nowoczesne urządzenia zwykle wykorzystują 64-128 sztuk. Elektrody instaluje się symetrycznie według określonego układu. Najbardziej znany z tych systemów nosi nazwę „10-20”; liczby te reprezentują procent odległości między dwoma skrajnymi punktami czaszki. Istnieje kilka rodzajów rytmów aktywności mózgu, oznaczonych literami alfabetu greckiego: rytmy alfa, beta, gamma, delta, mu, sigma, theta i kappa. Zasadniczo są to fale różniące się od siebie częstotliwością i amplitudą. Niektóre z tych rytmów występują przy oczach otwartych, inne przy zamkniętych. Rytm delta jest normalny u osób śpiących, a rytm theta jest normalny u osób zmęczonych lub gotowych do zaśnięcia. Ponadto większość rytmów EEG pojawia się prawidłowo tylko w określonych obszarach mózgu, a ich pojawienie się w innych obszarach może świadczyć o problemach z funkcjonowaniem układu nerwowego.
Gray Walter nie tylko odkrył związek pomiędzy „falami mózgowymi” a patologiami nerwowymi, ale jako pierwszy zarejestrował niektóre rytmy EEG. Walter był jednym z pierwszych, którzy w Wielkiej Brytanii powszechnie zastosowali metodę elektroencefalografii. Naukowiec zainteresował się elektrofizjologią po wizycie w 1935 roku w niemieckim laboratorium Hansa Bergera, badacza, który jako pierwszy zarejestrował elektroencefalogram z powierzchni ludzkiej głowy. Sam Berger użył tylko dwóch elektrod, na czole i z tyłu głowy, i udało mu się zarejestrować jedynie rytm alfa. (Jak się później okazało, rytm alfa charakterystyczny jest przede wszystkim dla okolic potylicznych.) Niemieccy koledzy Bergera uważali go za ekscentryka, a zastosowaną przez niego metodę uznano za mało obiecującą.
W przeciwieństwie do niemieckich sceptyków Gray Walter zainspirował się do badania „fal mózgowych”. Wracając do ojczyzny, zaprojektował własny elektroencefalograf, opierając się na aparacie Bergera i komplikując go. Rok później, w 1936 roku, Walter udowodnił związek nietypowego rytmu EEG ze schizofrenią u jednego z pacjentów kliniki neurologicznej. Okazało się, że komórki nowotworowe pacjentki wykazywały nieprawidłową aktywność, a lokalizacja tej aktywności na elektroencefalogramie dokładnie pokrywała się z danymi dotyczącymi lokalizacji guza uzyskanymi innymi metodami. Jakiś czas później Gray Walter ustalił, że u wielu pacjentów chorych na padaczkę często podczas czuwania występuje rytm delta, podczas gdy zwykle jest on charakterystyczny dla głębokiego snu.
Pod koniec lat czterdziestych Walter wpadł na pomysł: może rytmy EEG odzwierciedlają nie tylko ogólny stan człowieka, ale także to, jak mózg „skanuje” przestrzeń wokół swojego właściciela, odbierając różne bodźce zmysłowe? Ponadto w 1960 roku naukowiec odkrył tzw. Potencjał gotowości, którego istnienie, nawiasem mówiąc, podaje w wątpliwość istnienie wolnej woli u człowieka. Potencjał gotowości powstaje w korze przedruchowej półkul mózgowych, zanim dana osoba wykona jakikolwiek ruch i, co najważniejsze, zanim podmiot zorientuje się, że w ogóle zamierza wykonać ten ruch.
„Żółwie” Waltera
Gray Walter zaczął konstruować różne jednostki jako dziecko wraz z ojcem. W wieku dorosłym to hobby nie zniknęło, a Walter nadal tworzył poruszające się samochody. Dopiero teraz posiadł wiedzę o budowie układu nerwowego i osiągnięciach cybernetyki. W młodości Gray Walter sympatyzował z poglądami Iwana Pietrowicza Pawłowa na temat odruchów warunkowych, a nawet poszedł na studia do laboratorium laureata Nagrody Nobla w Petersburgu. Jednak Waltera nadal bardziej interesowało badanie, jak działa mózg jako całość, a nie to, jak rozmieszczone są poszczególne łuki odruchowe. Według naukowca duża liczba połączeń między kilkoma logicznymi elementami może zapewnić złożone zachowanie nie gorsze niż wiele podobnych, ale słabo połączonych „neuronów”. Ponadto uważał, że sztuczną inteligencję należy tworzyć w oparciu o elementy analogowe, a nie cyfrowe (za wykorzystaniem tych ostatnich opowiadał się zwłaszcza Alan Turing, kolega Waltera z klubu Ratio).
Walter wielokrotnie podkreślał, że tworząc swoje roboty, kieruje się przede wszystkim zasadami biologicznymi. Ze względu na ich powolność i przysadzisty wygląd Gray Walter nazwał swoje roboty żółwiami, a ponadto nadał nazwy każdej jednostce. Pierwsze próbki nazwano Elmer (ELMER: robot elektromechaniczny) i Elsie (ELSIE: robot elektromechaniczny, czuły na światło ze stabilnością wewnętrzną i zewnętrzną). Ogólna nazwa robotów została skonstruowana na tej samej zasadzie, co nazwy gatunkowe organizmów żywych: Elmer i Elsie należeli do „gatunku” Maszynaspeculatrix.
« Żółwie„miał możliwie najprostszą konstrukcję: trzy koła, dwa silniki, dwa przekaźniki, dwa kondensatory i jedną fotokomórkę. Wszystko to zostało zmontowane z części starych urządzeń elektrycznych i zegarków i przykryte „skorupą” – opływową obudową. Prosta konstrukcja została zaprojektowana tak, aby modelować ważne formy zachowań - eksplorację otaczającej przestrzeni, poszukiwanie i osiąganie celów. Fotokomórka na „głowie” robota. Dodatkowo Elmer i Elsie pracowali bezprzewodowo, a doładowania przyjechali samodzielnie w specjalnym pudełku z żarówką w środku. Jednocześnie „osoby” Maszynaspeculatrix mógł omijać różne przeszkody - na przykład lustra, w których same się odbijały wraz ze źródłami światła. To prawda, że roboty przez jakiś czas „tańczyły” przed lustrami, jakby zastanawiały się, co dalej. W niektórych notatkach Walter przywołuje to zachowanie jako przykład samorozpoznania, co jest mało prawdopodobne.
Późniejsze wersje „żółwi” preferowały jedno z dwóch identycznych źródeł światła. Ponadto Gray Walter stale doskonalił swoją prędkość i trajektorie wyszukiwania obiektów. A jeden z najnowszych modeli robotów Waltera, Irma (IRMA: Innate Releasing Mechanism Analogue), został zaprojektowany tak, aby zmieniać swoje „zachowanie” w zależności od sygnałów wysyłanych przez innego robota. W ten sposób obie Irmy mogły dostosować swoje działania do wzajemnych „działań”.
Zwolennicy Waltera rozwinęli „żółwie” nawet po tym, jak sam badacz zaprzestał swojej działalności. Nowe modele robotów reagowały nie tylko na światło, ale także na dźwięki. Następnie „żółwie” zaczęto podłączać do komputerów, które dawały robotom sygnały do działania. Maszyny tego typu opierały się na nieco innych zasadach niż maszyny Graya Waltera.
Archiwizuj artykułyW latach pięćdziesiątych brytyjski neurobiolog zaprojektował roboty do badania zagadnień związanych z wolnością wyboru, samoregulacją i zachowaniami społecznymi maszyn.
Postęp technologiczny jest wektorem skierowanym w przyszłość. Ilość wiedzy zgromadzonej przez ludzkość, niczym potężna siła napędowa, kieruje współczesnych badaczy ku nowym przełomom technologicznym. I tylko jeśli zbliżysz się do tego wektora wystarczająco blisko, zauważysz, że przedstawia on spiralę, której zwoje są często powtórzeniami przeszłych wynalazków w oparciu o możliwości teraźniejszości.
Do tego pomysłu zrodziła się wizyta na stronie internetowej „Modular Robotics”, gdzie zaprzyjaźniony zespół naukowców z wiodących amerykańskich uniwersytetów opracowuje prawdziwą rozkosz – elektroniczne kostki, z których w łatwy sposób można tworzyć różne wersje robotów.
Zabawa dla dzieci? Niewątpliwie. Ale też coś więcej: popularyzacja osiągnięć nauki, chęć włączenia ludzi dalekich od robotyki i informatyki w zaawansowany rozwój tych dziedzin.
Dzieci bawiące się kostkami na zdjęciu przypomniały mi zdjęcie sprzed sześćdziesięciu lat. Pokazuje dziecko bawiące się z ELSIE, automatycznym żółwiem, jednym z kilku niesamowitych dzieł brytyjskiego neurologa Graya Waltera.
Na początku lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku elektromechaniczne „żółwie” dr Waltera, opracowane przez niego w celu badania odruchów i mechanizmów zachowania istot żywych, wywołały prawdziwe poruszenie wśród zwykłych ludzi, wprowadzając zwykłych ludzi w pojęcia „cybernetyki”, „sztuczna inteligencja” i „sztuczne życie” oraz odkrywcze. Dla nich horyzonty nauki są nieograniczone.
Szary Walter. Neurofizjolog z rękami mechanika
1951 British Science Festival to zakrojona na szeroką skalę wystawa osiągnięć naukowych angielskich naukowców na południowym brzegu Tamizy. Celem wystawy jest pokazanie ludziom, którzy właśnie doświadczyli okropności wojny, że postęp nie stoi w miejscu, a osiągnięcia naukowe współczesności pozwolą na zbudowanie wspaniałego świata przyszłości.
Liczni zwiedzający wystawę niezmiennie tłoczą się wokół pawilonu z robotami-żółwiami – mechanicznymi stworzeniami, które mimo to zachowują się, jakby były żywe. Obracając pojedynczym okiem peryskopowym, żółwie pewnie podążają w stronę źródła światła – swojego „pokarmu”, a gdy napotkają jakąkolwiek przeszkodę, pilnie ją omijają.
Plakat Brytyjskiego Festiwalu Nauki z 1951 r. przedstawia „żółwie” ELSIE
Gazety z entuzjazmem opisują ciekawe fakty związane z żółwiami-robotami. Więc te stworzenia bardziej lubią kobiety niż mężczyzn, przylegają do stóp. „Głodne” roboty-żółwie pędzą do światła, do swojego domu, gdzie znajduje się ładowarka do ich akumulatorów. Jeśli jednak w pomieszczeniu jest zbyt jasno lub włączą się lampy błyskowe, stworzenia te gubią się i zaczynają biegać w poszukiwaniu schronienia.
Pokaz robotycznych żółwi na wystawie przeprowadził ich twórca, trzydziestoośmioletni dr Gray Walter. Co więcej, „lekarz” nie oznacza stopnia naukowego: Gray Walter jest neurofizjologiem.
W 1951 roku dr Gray Walter kierował katedrą neurofizjologii w Instytucie Bourdaina
W 1951 roku dr Walter był czołowym pracownikiem naukowym w Bristol Bourdain Neurological Institute, pionierem w dziedzinie elektroencefalografii mózgu – najnowszego kierunku w badaniu wyższej aktywności nerwowej u człowieka.
Gray Walter, syn dziennikarza brytyjskiego i dziennikarza amerykańskiego, który poznał się we Włoszech podczas I wojny światowej, urodził się w Kansas City, ale całe dorosłe życie spędził w Anglii. W 1928 roku, po ukończeniu King's College w Cambridge, uzyskując dyplom z fizjologii, Walter kontynuował pracę nad rozprawą na temat psychofizjologii aktywności nerwowej i odruchów.
Zainteresowanie Graya Waltera tą dziedziną nie jest przypadkowe. Jeszcze jako student odwiedził Rosję, w laboratorium laureata Nagrody Nobla Iwana Pietrowicza Pawłowa. Wyniki badań wielkiego rosyjskiego fizjologa dotyczące aktywności odruchowej wyznaczyły kierunek dalszych badań dr Waltera.
Studiując elektroencefalografię mózgu (EEG) w Instytucie Bourdaina, Gray Walter dał się poznać nie tylko jako genialny neurofizjolog, który odkrył m.in. rytmy delta i theta w mózgu, ale także jako… znakomity mechanik. Większość instrumentów potrzebnych do badań (EEG) wykonuje samodzielnie w małym warsztacie obróbki metali w instytucie.
W czasie II wojny światowej wiedza i doświadczenie Graya Waltera skupiały się na leczeniu i rehabilitacji osób z urazami mózgu. Po jej zakończeniu wznawia badania związane z zachowaniami odruchowymi i pracą „cegiełek” mózgu – neuronów.
Postrzegając mózg jako złożony system sterowania, Walter chce wykazać, że zachowanie istot żywych wiąże się z ciągłym przetwarzaniem informacji pochodzących z zewnątrz i podejmowaniem decyzji o dalszych działaniach, które przekazywane są do aktorów – mięśni.
To właśnie wtedy dr Walter zapragnął symulować aktywność nerwową, stworzyć „sztuczne życie”. Tu z pomocą przychodzą jego umiejętności mechanika i elektryka, zdobyte podczas projektowania pierwszych elektroencefalografów.
ELMER, ELSIE, CORA, IRMA i... Wiener
Warto to rozpoznać: mechanizmy elektromechaniczne ze sprzężeniem zwrotnym sensorycznym powstały jeszcze przed twórczością Waltera. Tak więc w 1928 roku, demonstrując ówczesne osiągnięcia elektroniki radiowej, koncern Philips Radio wypuścił Philips Radio Dog, czyli w skrócie Philidog. Cechą szczególną tej elektromechanicznej zabawki było zastosowanie fotokatody jako czujnika światła. Dzięki niemu pies radiowy Philipsa podążał za źródłem światła, takim jak latarka w dłoni właściciela.
Zachowanie Philidoga trudno nazwać świadomym. Był to raczej karabin maszynowy zapakowany w zabawkową walizkę.
Gray Walter planował modelować świadome zachowanie w oparciu o swoją rozległą wiedzę z zakresu neurofizjologii. I on to zrobił! Jego pierwszym dziełem był ELMER (skrót od Robot Elektromechaniczny). Zbudowany dosłownie z tego, co było pod ręką, Elmer był trójkołowym wózkiem z przednim kołem elektrycznym, którego ruchem i obrotem sterowały dwa „neurony” – obwody oparte na wzmacniaczu lampowym i przekaźniku.
W międzyczasie Gray Walter komplikował projekt swoich robotycznych żółwi. Jego kolejne dzieło, CORA (dla Conditioned Reflex Analogue), było dziełem eksperymentalnym i nie zyskało tak dużego uznania publicznego jak ELSIE. Tymczasem to CORA zadziwiła własnego twórcę, demonstrując początki niezaprogramowanego zachowania. Celem stworzenia CORA była symulacja rozwoju odruchu warunkowego.
A jeśli Walter nazwał ELMER i ELSIE Machina Speculatrix (maszyna badawcza), to nazwa Machina Docilis – maszyna zdolna do uczenia się – była całkiem odpowiednia dla CORA.
Oprócz fotosensora i czujnika dotykowego CORA posiadała mikrofon dostrojony do określonej częstotliwości dźwięku. A jego obwód „neuralny” był skomplikowany i przypominał pamięć krótkotrwałą. Kiedy żółw napotkał przeszkodę, badacz wzmocnił to zdarzenie za pomocą policyjnego gwizdka (trzeci wzmacniacz CORA został dostrojony do jego częstotliwości). Rozróżnienie dwóch wpływów sensorycznych robot zapamiętywał w postaci pojedynczej reakcji – ominięcia przeszkody.
„Cud” nastąpił, gdy badacz usunął przeszkodę. Gwizdek spowodował, że CORA objechała nieistniejący stołek, demonstrując w ten sposób rozwój odruchu warunkowego.
Tymczasem Gray Walter próbował skomplikować zachowanie CORA. Wykorzystał fakt, że angielskie gwizdki policyjne są dwukolorowe. Właśnie na drugi ton gwizdka Walter dostroił kolejny obwód słuchowy CORA, łącząc go z poszukiwaniem źródła światła. Teraz trenował CORA, wydając jeden rodzaj gwizdka, zanim żółw dotknął przeszkody, a drugi, zanim wykrył światło.
Ale co się stanie, jeśli określisz dwa otwory na raz, wytwarzając jednocześnie dwa tony? Reakcja CORA na ten dylemat była bardzo podobna do reakcji żywej istoty. W wyniku przetwarzania tak sprzecznych informacji żółw ukrył się w ciemnym kącie, nerwowo poruszając się po nim, jakby uspokajając przeciążenie sensoryczne. I dopiero z biegiem czasu jej kontury wróciły do normy, a ona ponownie odnalazła spokój i umiejętność szukania „koryta”.
Doktor Walter poświęcił sporo czasu na badanie zachowania CORA. W szczególności próbował nauczyć ją pokonać labirynt.
Ostatnim robotycznym żółwiem stworzonym przez Waltera był IRMA (analog wrodzonego mechanizmu uwalniającego). Korzystając z kilku kopii IRMA, neurobiolog próbował zbadać aspekty zachowania istot żywych w grupie własnego gatunku. Cechą szczególną IRMY było dostosowanie jej zachowania w grupie podczas wspólnego poszukiwania źródła światła.
Dziś nazywamy takie mechanizmy autonomicznymi agentami, czyli „animatami”, ale w czasach Waltera cybernetyka dopiero stawała na nogi. A angielski neurofizjolog nieświadomie stał się jego apologetą w Wielkiej Brytanii.
Dzięki szerokiej publicznej sławie swoich żółwich robotów przyciągnął uwagę zarówno zagranicznych cybernetyków w osobie Norberta Wienera, jak i rodaków - naukowców pracujących nad adaptacyjnymi systemami sterowania w interesie resortu wojskowego, w osobie Kennetha Craika.
To dzięki temu ostatniemu Gray Walter dostał się do „zamkniętego klubu” Ratio Club – społeczności naukowców zajmujących się cybernetyką w Wielkiej Brytanii. Klub Ratio istniał od 1949 do 1955; Oprócz Craika jej członkami byli neurochirurg John Bates, który pracował z Craikiem nad automatycznymi serwomechanizmami do uchwytów dział systemów obrony powietrznej, William Ashby i Alan Turing, którzy wykonywali rozkazy rządowe w celu rozszyfrowania nazistowskich komunikatów radiowych.
Klub Ratio miał bliskie powiązania z amerykańską społecznością cybernetyczną. Tak mocno, że Walterowi udało się kiedyś wykonać elektroencefalogram aktywności mózgu Norberta Wienera, który miał tendencję do samoistnego zasypiania w najbardziej nieodpowiednim środowisku (na przykład podczas wykładów), i odkrył, że mózg ojca cybernetyki podczas takiego snu jest w stanie czuwania i jest w stanie odpowiednio przetwarzać informacje.
Publiczna sława Graya Waltera i jego robotycznych żółwi nie przypadła do gustu członkom Klubu Ratio, którzy na spotkaniach omawiali kwestie zdolności obronnych kraju, lecz dr Walter szerzej spojrzał na problemy adaptacyjnego zachowania systemów technicznych i był przekonany, że popularyzacja osiągnięć cybernetyki jest kluczem do postępu technicznego tylko jednego narodu, ale całej ludzkości.
Spirala rozwoju technologii jest rzeczą niesamowitą. Praca Graya Waltera w Klubie Ratio i spotkanie z Norbertem Wienerem doprowadziły do uporządkowania początkowo neuropsychologicznych myśli naukowca w jedną cybernetyczną podstawę. Ale jego prace miały także znaczący wpływ na rozwój cybernetyki. Zainspirowana robotami-żółwiami Waltera, amerykańska cybernetyka rozwinęła jego idee i kontynuowała ustanowione przez niego zasady popularyzacji nauki. Za kolejnym zakrętem spirali technologicznej stał Edmund Berkeley, twórca mózgu elektromechanicznego i teorii „żywych robotów”. Ale to zupełnie inna historia.
Angielski cybernetyk, neurofizjolog i psychiatra Gray Walter urodził się w 1910 roku. Zaczął tworzyć swoje roboty-żółwie, czyli jak je nazwał twórca, machina speculatrix, w 1948 roku i kontynuował z nimi eksperymenty do 1951 roku. Były to wózki mechaniczne, które mogły poruszać się w kierunku światła lub od niego, a także docierać do źródeł ładowania akumulatorów, omijając różne przeszkody. Nazywano je żółwiami ze względu na ich powolność i wygląd. W przeciwieństwie do większości robotów tamtych lat, które poruszały się według z góry ustalonego schematu, „żółwie” Graya Waltera potrafiły reagować na zmiany w środowisku zewnętrznym.
Ojciec cybernetyki, Norbert Wiener, tak opisał roboty Graya Waltera:
„Uświadomiwszy sobie, mniej więcej w tym samym czasie co ja, analogię między sprzężeniem zwrotnym w maszynie a ludzkim układem nerwowym, Walter zaczął projektować mechanizmy, które naśladowałyby niektóre zachowania zwierząt. Pracowałem nad stworzeniem „ćmy”, która automatycznie czołgałaby się w stronę światła. Walter nazywał swoje maszyny „żółwiami”, dodając do swojego repertuaru bardziej złożone liczby. „Żółwie” zostały wyposażone w urządzenie, które pomagało im nie zderzać się ze sobą podczas ruchu, a dodatkowo w urządzenie, dzięki któremu, gdy poczują „głód”, tj. Kiedy baterie się wyczerpały, udawały się do specjalnego „miejsca karmienia”, gdzie połykały prąd do czasu, aż baterie się naładowały”.
Gray Walter stworzył 8 wersji żółwi-robotów. Zatem „żółw” Elmer wyglądał jak trójkołowy wózek wyposażony w dwa silniki elektryczne zasilane akumulatorami. Jeden silnik zapewniał ruch wózka do przodu, drugi zmieniał kierunek jego ruchu. Silniki można było sterować za pomocą przekaźników elektromagnetycznych. Dzięki fotokomórce umieszczonej na kolumnie kierownicy wózka robot potrafił rozpoznawać przeszkody.
Zasadniczo robot-żółw mógłby działać według trzech schematów: poruszania się w kierunku światła, obracania się w stronę światła i omijania przeszkód. Jeśli akumulator był naładowany, a oświetlenie w pomieszczeniu było słabe, robot powoli poruszał się po pomieszczeniu w poszukiwaniu źródła światła, a w przypadku napotkania przeszkód dostosowywał kierunek ruchu. Odpowiednio, jeśli w pomieszczeniu pojawiło się źródło jasnego światła, żółw-robot poruszał się w jego kierunku. Jednocześnie po dotarciu do źródła światła odwrócił się od niego, jakby „bojąc się” oślepienia, po czym krążył wokół tego źródła, znajdując optymalną dla siebie pozycję. Kiedy jego bateria zaczęła się rozładowywać, robot podchodził coraz bliżej źródła światła, a gdy poziom naładowania baterii był niski, robot zbliżał się do tego źródła i podłączał do ładowarki. Po naładowaniu akumulatora robot ponownie odsunął się od źródła światła.
Inny robot, Elsie, reagował aktywniej na zmiany oświetlenia. Jeśli w pomieszczeniu znajdowały się dwa źródła światła, robot przesuwał się najpierw do jednej lampy, potem do drugiej. Dodatkowo roboty mogły rozpoznać się po zapalonej żarówce i zbliżyć się do siebie.
Robot-żółw Cora potrafił reagować nie tylko na zmiany światła, ale także na dźwięk. Cora „usłyszała” dzięki mikrofonowi. Ponadto obecność kondensatora, który przez pewien czas utrzymywał ładunek elektryczny, zapewniła temu robotowi coś w rodzaju odruchu warunkowego. W ten sposób Cora mogła zostać wyszkolona.
Brytyjczycy nazywają odruch warunkowy odruchem wyuczonym – odruchem wyuczonym. Odruch rozwija się, gdy powtarza się to samo działanie; bez tego odruch warunkowy zanika. W przypadku żółwia-robota Cory bodźcem wyzwalającym odruch warunkowy był dźwięk gwizdka. Kiedy Cora natrafiła na tę czy inną przeszkodę, rozległ się gwizdek. Żółw-robot początkowo nie reagował na dźwięk gwizdka, następnie po usłyszeniu gwizdka zmieniał kierunek ruchu, nawet jeśli przed nim nie było żadnej przeszkody. Jeśli Walter zbyt często dawał Corie sygnały dźwiękowe przy braku barier, wówczas traciła ona ten odruch warunkowy.
Eksperymentując z Corą, Walter zawsze próbował skomplikować jej zachowanie. Ponieważ gwizdki angielskiej policji były dwukolorowe, naukowiec wykorzystał tę okoliczność. Naukowiec wykorzystał drugi ton gwizdka do stworzenia drugiego obwodu słuchowego dla swojego robota, kojarząc go z pojawieniem się nowego źródła światła w pomieszczeniu. Pierwszy rodzaj gwizdka zabrzmiał, gdy żółw dotarł do kolejnej przeszkody, a drugi – przed zapaleniem się światła.
W związku z tym Walter zastanawiał się, jak żółw-robot Cora zareaguje na jednoczesne rozbrzmiewanie dwóch dźwięków gwizdka. Z kolei żółw-robot zareagował na tę sytuację jak żywa istota. Po przetworzeniu otrzymanych informacji Cora ukryła się w ciemnym kącie, aby odzyskać siły po przeciążeniu sensorycznym. Po pewnym czasie wróciła do normalnego funkcjonowania i ponownie zaczęła szukać źródła światła.
Zatem roboty stworzone przez Graya Waltera wykazywały elementy rozwoju właściwe istotom żywym, dostosowując wzorce zachowań w zależności od okoliczności zewnętrznych. Eksperymenty ze środowiskiem zewnętrznym i „układem nerwowym” robotycznych żółwi doprowadziły do interesujących wyników: zachowanie robotów nigdy się nie powtarzało, ale ich działania zawsze mieściły się w ramach pewnego wzorca zachowania, jak to ma miejsce u istot żywych.
Wynalazki Graya Waltera wzbudziły zainteresowanie światowej społeczności naukowej i zainspirowały innych naukowców do stworzenia tego rodzaju robotów. Na przykład Amerykanin Edmund Berkeley wynalazł wiewiórkę, która zbiera orzechy i zabiera je do gniazda, mysz stworzona przez Claude'a Shannona wiedziała, jak odnaleźć się w labiryncie, elektroniczne lisy Barabara i Job, zaprojektowane przez francuskiego fizyka Alberta Ducroca , reagował na dotyk, światło i dźwięk, a jednocześnie pojawienie się światła i dźwięku powodowało pojawienie się odruchu warunkowego. W Związku Radzieckim stworzono także robota reagującego na bodźce zewnętrzne: takiego robota-żółwia zbudowali pracownicy Instytutu Automatyki i Telemechaniki Akademii Nauk ZSRR A.P. Pietrowski i R.R. Wasiliew.
Na rozwój odruchów robotów wpływ miała także praca włoskiego neurologa i cybernetyka Valentino Breitenburga, poświęcona syntezie zachowań biologicznych przy użyciu najprostszych schematów. Tym samym jego książka „Maszyny: eksperymenty z psychologią syntetyczną”, napisana w 1984 roku, stała się klasyką.
W 2006 roku amerykański naukowiec Lambros Malafouris napisał artykuł „The Cognitive Basis of Material Engagement: Where Brain, Body, and Culture Conflate”, w którym argumentował, że sekret skutecznego funkcjonowania robotów leży w połączeniu mózg-ciało-środowisko. To dzięki temu połączeniu roboty-żółwie Graya Waltera wykazywały zachowania charakterystyczne dla organizmów żywych.
Eksperymenty ze sztuczną inteligencją trwają do dziś. Roboty zaczęły znacznie lepiej radzić sobie z powierzonymi zadaniami, ale współcześni naukowcy znaczną część swoich sukcesów zawdzięczają Grayowi Walterowi.
Problem ludzkich zdolności zawsze budził prawdziwe zainteresowanie wśród wszystkich ludzi. Skąd pochodzą ludzie zdolni i niezdolni, utalentowani i nieutalentowani? Dlaczego nie każde cudowne dziecko staje się geniuszem, a geniusze we wszystkich obszarach ludzkiej działalności są tak rzadkie? Kto nie zadawał sobie podobnych pytań? Ale jeśli wcześniej te pytania nie wykraczały poza zakres ciekawości i tak naprawdę nie wymagały rozwiązania, to teraz problem umiejętności staje się poważnym problemem społecznym. Dlaczego?
Bezprecedensowe w historii ludzkości przyspieszenie postępu naukowo-technicznego, lawinowy wzrost naszej wiedzy o świecie i konieczność jej opanowania postawiły już przed nauczycielami i psychologami szereg trudnych zadań. Szkoła na wszystkich swoich poziomach – podstawowym, średnim i wyższym – pozostaje pod tym względem w tyle za wymaganiami życia, a opóźnienie nie tylko nie maleje, ale postępuje coraz bardziej zauważalnie.
Dla każdego, kto jest zaznajomiony ze stanem rzeczy w szkole, jest jasne, że nie da się zrekompensować tego opóźnienia wydłużeniem czasu trwania szkolenia lub uzupełnieniem programów nowym materiałem. Czas trwania nauki osiągnął już te skrajne granice, które z pewnym rozciągnięciem można jeszcze uznać za rozsądne i nieprzypadkowo utrzymuje się na tym poziomie już od ponad dekady. Podejmowana jest druga próba wprowadzenia do szkoły klasy jedenastej. Problem przeciążenia programów szkolnych od wielu lat nie schodzi z naszego porządku obrad i daje się mocno odczuć choćby w tym, że dzień pracy ucznia w szkole średniej przekracza gwarantowaną przez Konstytucję długość dnia pracy osoby dorosłej i zagraża nie tylko fizyczne, ale i psychiczne zdrowie naszych dzieci. Gdybyśmy mieli w rękach obiektywne kryteria pomiaru stanu zdrowia, mówilibyśmy o tym już dawno temu i z większym niepokojem niż obecnie.
To prawda, że istnieje inny sposób - radykalne usprawnienie samego procesu edukacyjnego w szkole - połączenie nauki z produktywną pracą, kiedy praca i nauka będą równe w prawach, a dzieci odpoczną przez pół dnia od żmudnej i nienaturalnej monotonii nauki książek zachowując w ten sposób świeżość i łatwość percepcji dzieci oraz wysokie tempo rozwoju. Ale ten czas najwyraźniej nie nadejdzie szybko, ponieważ reforma szkolna z 1984 r. przewiduje przeznaczenie nawet niewielkiej części czasu edukacyjnego nie na pracę, a jedynie na szkolenie zawodowe.
Inne działania, takie jak szkolenia programowe i przejście na nowe programy (które również okazały się dalekie od doskonałości), nie spełniły pokładanych w nich nadziei. Wszystko to jest oczywiście krokiem naprzód, ale po prostu nie jest ono współmierne do potężnego tempa postępu naukowego i technologicznego.
Problem dodatkowo komplikuje fakt, że ciągle rosnący zasób wiedzy nie jest jeszcze wyczerpany. Okazuje się, że nawet sama rozległa wiedza nie wystarczy już do pełnego wyszkolenia współczesnych pracowników w zakresie nauki, technologii i produkcji. Potrzebujemy coraz większej liczby osób nie tylko kompetentnych, ale i zdolnych do twórczego działania, specjalistów o wysokim potencjale twórczym. Ani szkoły średnie, ani wyższe nie skupiły się jeszcze na ich selekcji i odpowiednim kształceniu. Skąd je wziąć? Nauczyciele i psychologowie niestety nie spieszą się z rozwiązaniem tego problemu. Ale życie nie czeka.
A teraz matematycy, cybernetycy, a po nich fizycy i chemicy już tworzą szkoły specjalne i szukają dla nich zdolnych uczniów. Długie i trudne zadanie. Talenty, podobnie jak diamenty, są obecnie dość rzadkie i niełatwo je wypolerować, ale na razie to jedyna szansa.
Problem zdolności twórczych stał się obecnie prawdziwym problemem pracowników nauki i technologii, ale niewątpliwie wkrótce stanie się problemem także dla wielu innych osób. A jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że „życie” wiedzy się skraca, że wiedza zaczyna się coraz szybciej starzeć i wymaga ciągłego „odnawiania”, że na naszych oczach jedne zawody umierają, a inne się rodzą, że udział pracy umysłowej i aktywności twórczej ludzi niemal we wszystkich zawodach ma tendencję rosnącą, a wzrost przyspieszony, oznacza to, że zdolności twórcze człowieka należy uznać za najistotniejszą część jego inteligencji, a zadaniem ich rozwoju jest jedno z najważniejsze zadania w wychowaniu człowieka przyszłości.
Możliwe, że wszystko, co zostało powiedziane, jest znane i zrozumiałe dla ludzi, którzy podążają za niepokojami naszej myśli społecznej, ale chciałbym, aby do niepokojów dołączyły obawy; w taki czy inny sposób mające na celu rozwiązanie problemu. Jego rozwiązaniem interesuje się nie tylko państwo: niemal każdy nauczyciel i rodzic jest zainteresowany rozwojem zdolności dzieci, w tym także twórczych.
Ale tutaj, na drodze do rozwiązania problemu, między innymi pojawia się jedna bardzo istotna - współczesna hipoteza zdolności. Dlaczego jest przeszkodą?
Kierując się tą czy inną hipotezą, ludzie działają. i te działania mogą w jednych przypadkach przybliżyć ich do celu, w innych zaś od niego oddalić, lub, jak to mówią, „długo będą prowadzeni za nos”, dopóki nowe fakty nie zmuszą ich do porzucenia błędna hipoteza. Niektóre hipotezy stawiają człowieka w pozycji aktywnej, zmuszają go do poszukiwań, eksploracji, eksperymentów, inne wręcz przeciwnie, mówią, że zjawisko to nie podlega nam, że wszystko lub prawie wszystko zależy od natury, od dziedziczności.
Hipotezą tego rodzaju jest hipoteza zdolności istniejąca w psychologii i pedagogice. Jego istotę można zrozumieć na podstawie definicji trzech głównych pojęć: zdolności, skłonności i uzdolnień.
„UMIEJĘTNOŚCI to indywidualne cechy człowieka, od których zależy powodzenie w wykonywaniu określonego rodzaju czynności... Zdolności nie są dane przez naturę w gotowej formie... Zdolności mają ogromne znaczenie dla ich rozwoju, ale ostatecznie zdolności można kształtować tylko w określonych warunkach życia i podczas wykonywania pewnych czynności…”
„MINDINGS to wrodzone cechy anatomiczne i fizjologiczne, spośród których najważniejsze są cechy układu nerwowego i procesy w nim zachodzące. Skłonności są istotne dla rozwoju zdolności”. Taką definicję podaje Słownik Pedagogiczny (t. 1, s. 388). A „Encyklopedia Pedagogiczna” (wyd. 1966) nazywa je wprost „naturalnymi przesłankami rozwoju organizmu”, „organiczną podstawą zdolności” (t. 2, s. 62).
„ZDOLNOŚĆ - (zgodnie z definicją Słownika Pedagogicznego, t. 11, s. 35) - zespół naturalnych skłonności jako jeden z warunków kształtowania się zdolności” oraz zgodnie z definicją Encyklopedii Pedagogicznej (t. 3, s. 186) – „wysoki poziom rozwoju zdolności człowieka, pozwalający mu osiągnąć szczególny sukces w określonych obszarach działalności”.
Zamieszanie w definicji uzdolnień najwyraźniej nie jest przypadkowe: odzwierciedla zamieszanie, które rzeczywiście istnieje w psychologii w kwestii zdolności. Jednak z tych definicji widać, że głównymi warunkami kształtowania zdolności są naturalne skłonności oraz warunki życia i działania. Jeśli jest pierwszy i drugi, można utworzyć zdolności, ale jeśli brakuje przynajmniej jednego, nie zostaną utworzone. Nie można w żaden sposób określić obecności skłonności u dziecka. Co mogą zrobić rodzice, przedszkola i szkoły? Najwyraźniej stwórz warunki sprzyjające rozwojowi umiejętności i poczekaj. Poczekaj, aż twoje umiejętności zaczną się „manifestować”. A co jeśli się nie „zamanifestują”? Oznacza to, że nie ma skłonności lub stworzyłeś warunki, które nie są odpowiednie dla skłonności dziecka.
Spróbuj to rozgryźć! Krótko mówiąc, taka hipoteza stawia ludzi w pozycji biernej.
Teraz o istocie zadatków. „Jeśli to pojęcie ma charakter anatomiczny i fizjologiczny, to dla psychologa ma sens tylko jako odniesienie do obszaru, w który się nie angażuje. Jednocześnie jest to założenie, że skoro istnieją zdolności, to coś musi istnieć wcześniej ich wygląd to coś i istnieją wrodzone przesłanki - skłonności. Takie rozumienie nie daje nic psychologii i nie ma podstaw w danych faktycznych” – mówi członek korespondent Akademii Nauk Pedagogicznych, profesor V. N. Myasishchev i dodaje: „W licznych badaniach. na temat fizjologii wyższej aktywności nerwowej dziecka nie ma jednego badania, które podnosiłoby kwestię tych cech fizjologicznych, które wiążą się z pojęciem zdolności” (podkreślenie B.N.). Innymi słowy, istniejąca hipoteza dotycząca zdolności ma nadal charakter spekulacyjny.
W różnych momentach z różnych faktów rodziły się różne założenia. Uważano na przykład, że zdolności zależą od objętości materii mózgowej, ponieważ u wielu utalentowanych i błyskotliwych ludzi objętość mózgu przekraczała zwykłą ludzką normę 1400 cm3 i osiągnęła 1800 cm3 (dla pisarza I. S. Turgieniewa). Ale obok znajdowały się fakty, gdy genialna osoba miała mózg o pojemności 1200 cm3 lub nawet żyła z połową mózgu, jak Pasteur, który po krwotoku mózgowym działała tylko jedna półkula i taka hipoteza nie potrafiła ich wyjaśnić. Następnie zajęli się budową komórek mózgowych, zwłaszcza kory mózgowej, i odkryli, że genialni ludzie czasami różnią się od zwykłej struktury, ale które z tych różnic są decydujące, pozostawało tajemnicą.
Zakładano też np., że pierwsze dziecko w rodzinie jest utalentowane. I ta hipoteza miała zwolenników, dopóki na ratunek nie przyszły statystyki. Spośród 74 światowej sławy genialnych i utalentowanych ludzi, na podstawie których danych biograficznych można było ustalić, jakiego rodzaju był urodzeniem, tylko pięciu było pierwszymi - Milton, Leonardo da Vinci, G. Heine, Brahms, A. Rubinstein.
A Franklin był 17. dzieckiem w rodzinie,
Mendelejew – 17
Miecznikow – 16
Schuberta – 13
Waszyngton – 11
Sarah Bernhardt – 11
Carl Weber – 9. miejsce
Napoleon – 8
Rubens - 7. itd.
Oznacza to, że nie chodzi o to, jakie dziecko urodziło się w rodzinie, ale o coś innego.
Hipoteza o dziedziczeniu zdolności okazała się bardzo aktualna. Mnóstwo sprzecznych faktów nie dezorientuje jego zwolenników. W pięciu pokoleniach rodziny Bachów, oprócz Johanna Sebastiana, było 56 (według innych źródeł – 15) utalentowanych muzyków. To samo można zaobserwować, choć w mniejszym stopniu, w innych rodzinach utalentowanych ludzi. Ale są też fakty diametralnie odmienne, na przykład rodzina Schumanna. Spośród 136 członków tej rodziny w czterech pokoleniach był... tylko jeden muzyk - Robert Schumann, jego żona Clara również była utalentowaną pianistką, ale żadne z ośmiorga ich dzieci nie zostało muzykiem. Dlaczego? Dlaczego w rodzinie Tołstoja geniuszem okazał się tylko Lew Nikołajewicz?
Trudno odpowiedzieć na te pytania i odpowiedzieć przekonująco. Dlatego współczesna hipoteza woli pomijać takie pytania milczeniem. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że zdolności są raczej stabilnymi cechami, które niewiele zmieniają się przez całe życie człowieka. Jeśli dziecko ma trudności z matematyką w szkole podstawowej, cecha ta pozostaje u niego we wszystkich klasach starszych. Nauczyciele twierdzą, że pomimo całej ciężkiej pracy, wydajności, dokładności i innych zalet, nie można sprawić, by taki uczeń był zdolny. I w zdecydowanej większości przypadków jest to prawdą; wyjątki są niezwykle rzadkie.
„Wrodzona inteligencja” – tak nie tylko burżuazyjni naukowcy wyjaśniają to zjawisko. „Talent i uzdolnienia, powiedzmy, w pracy w dziedzinie matematyki, eksperymentów fizycznych, projektowania nowych instrumentów są darem natury we wszystkim. Żadna ciężka praca nie zastąpi tego naturalnego talentu” – mówi akademik A. Kołmogorow. Jeśli zgodzimy się z tym stwierdzeniem, to naturalnym jest założenie, że „wrodzony talent” na przykład do działalności naukowej można znaleźć tylko wśród ludów, które już dawno wyszły ze stanu dzikiego i dlatego nabyły przez długi czas okres ich historycznego rozwoju, pewne walory dla działalności naukowej. Jak jednak wytłumaczyć taki fakt: „Marie Ivoin, dziewczynka, która w wieku kilku miesięcy została przywieziona z głębi lasów Ameryki Środkowej przez ekspedycję Velar, pochodziła z plemienia Guayaquil, najbardziej zacofana na całym świecie, ale we Francji stała się inteligentną i kulturalną kobietą - z zawodu naukowcem.
Genetycy, którzy w ostatnich latach dokonali wielkich odkryć w dziedzinie dziedziczności, również nie są jednomyślni. S. Auerbach, profesor genetyki na Uniwersytecie w Edynburgu w Szkocji, stwierdza: „Wszystko, co jest prawdą, jeśli chodzi o właściwości ciała, dotyczy także cech umysłu i emocji, poziomu rozwoju umysłowego, specjalnych zdolności, osobowości wszystkie cechy są wynikiem interakcji czynników genetycznych i czynników środowiskowych.” A rektor Uniwersytetu w Chicago, laureat Nagrody Nobla George W. Beadle oddziela dziedziczność „biologiczną” od „kulturowej”. Przepaść dzieląca człowieka od jego najbliższych krewnych ze świata zwierząt jest ogromna... Centralny układ nerwowy człowieka pod wpływem środowiska kulturowego rozwija się w niezwykle specyficzny sposób.
Nasz mózg, podobnie jak mózgi gatunków, które nas poprzedziły i były z nami spokrewnione, zawiera „wrodzoną informację”, która reguluje takie funkcje organizmu, jak oddychanie, krążenie krwi, zachowania instynktowne itp. Jednak poza tymi informacjami mózg ludzki, w przeciwieństwie do mózgu, mózg zwierzęcia zawiera ogromną ilość „postrzeganych informacji”, czyli dziedzictwo kulturowe... W przeciwieństwie do dziedzictwa biologicznego, dziedzictwo kulturowe nabyte przez człowieka odnawia się w każdym nowym pokoleniu. W ten sposób beadle pozostawia bardzo niewiele dziedziczności, a wiele edukacji.
Nasz genetyk N.P. Dubinin jeszcze wyraźniej oddzielił „dziedziczenie biologiczne” od „społecznego”. „Idealne (tj. społeczne) treści wypełniające psychikę podczas kształtowania się osobowości nie są zapisane w programie genetycznym człowieka. Mózg ma nieograniczone możliwości postrzegania zróżnicowanego programu społecznego, zapewnia powszechną gotowość noworodka do łączenia się ze społeczeństwem forma ruchu materii powinna być realizowana. Zatem ten potencjał o kolosalnym znaczeniu jest zadaniem edukacji.”
To stosunkowo złożone sformułowanie wyjaśnia w pewnym stopniu drugie: „Nie ma genów odpowiadających duchowej treści człowieka; cechy ludzkiej psychiki kształtują się za pomocą społecznych i praktycznych działań ludzi. Zrozumienie tego otwiera ogromne perspektywy dla pedagogiki i formacji nowego człowieka wiele pozostaje tu niewykorzystanych, dotyczy to zwłaszcza rozwoju osobowości w młodym wieku (do dwóch lat).”
Niestety, artykuł N.P. Dubinina ukazał się później (w 1980 r.) niż sformułowano „hipotezę zdolności”, co znacznie utrudniło i skomplikowało całą pracę nad problemem. Musiałem rozwiązać wszystkie problemy bez tego podstawowego wsparcia teoretycznego. Dlatego wyszukiwanie jest skomplikowane, dlatego jest tak wiele pytań.
Jak wytłumaczyć tę serię faktów z punktu widzenia starej hipotezy: bardzo często przedszkolaki i uczniowie szkół podstawowych zadziwiają dorosłych wczesnym przejawem zdolności twórczych. Ale lata mijają, dzieci dorastają i... nie okazują się ani utalentowanymi, ani nawet genialnymi ludźmi. Gdzie idą ich zdolności i skłonności? Dlaczego na przykład zdecydowana większość dzieci wychowywanych w domach dziecka i domach dziecka ma poważne opóźnienie w rozwoju mowy, a następnie osiąga słabe wyniki w szkole? Od dawna zauważają to badacze w wielu krajach europejskich. Czy te dzieci nie są takie same jak wszystkie inne i pozbawione skłonności, które pozwalają rozwijać umiejętność mówienia i uczyć się w szkole?
Dlaczego uczniowie z kilku „specjalnych” szkół obwodu moskiewskiego co roku w drodze konkursu dostają się do moskiewskich szkół matematycznych?
Dlaczego wśród studentów rosyjskich około jedna trzecia nie ma słuchu do muzyki, podczas gdy wśród studentów wietnamskich nie ma żadnego?
Dlaczego niektórzy uważają, że tylko 1-2% chłopców i dziewcząt (akademik A. Kołmogorow) może być naukowcami w dziedzinie matematyki, podczas gdy inni uważają, że 60-80% (nauczyciel K. Skorokhod)?
Istnieje wiele podobnych pytań, na które istniejąca hipoteza zdolności nie może dać zadowalającej odpowiedzi.