Для начала имеет смысл вкратце описать состояние тех отечественных областей исследования и практических разработок, синтез которых на Западе привел к становлению информационного подхода в психологии и не только в ней. Несмотря на заметную изоляцию отечественной науки от мировой, отдельные области исследований были на высоком уровне, в первую очередь биологические науки – точнее, та их часть, что непосредственно относится к нашему рассказу. Несколько блестящих теоретиков в условиях жесткого идеологического (а часто и персонального) давления смогли последовательно раскритиковать наивные условно-рефлекторные представления о работе центральной нервной системы, предложив значительно более сложные и правдоподобные теории.
Сложное поведение и человека, и животных плохо поддается описанию на языке условных рефлексов. Подобная критическая работа по отношению к классическому бихевиоризму, который был очень похож на концепцию отечественного физиолога И. П. Павлова, была проведена в американской психологии еще в 1920–1930-х гг., после чего стимул-реактивные теории в значительной степени сошли со сцены. В нашей стране жесткий идеологический диктат со стороны государственных органов задержал этот процесс на несколько десятков лет, требуя от авторов критических исследований в этой области изрядного личного мужества.
Вместо принципа рефлекторной дуги Павлова, с помощью которого могут регулироваться только самые простые движения (такие как болевые или оборонительные рефлексы), были предложены теории, описывающие движение как сложную систему, управляемую не только внешними стимулами, но и собственными целями и задачами живого существа. А главное – обратными связями, информирующими о достижении или недостижении цели и об отклонении от выбранной траектории движения к ней. Иными словами, в новых теориях движение имело не «линейную», а «кольцевую» организацию.
Обратные связи были представлены в теории функциональной системы физиолога Петра Кузьмича Анохина под названием «санкционирующая афферентация» (от лат. afferens – приносящий), а в более поздних работах – «обратная афферентация». Первый термин появился еще в 1935 году – даже раньше, чем у основателя кибернетики Винера. Чуть позже обратные связи были описаны в теории рефлекторного кольца физиолога Николая Александровича Бернштейна (рис. 1.7) под названием «сенсорные коррекции». Обе названные концепции описывают построение движения (а теория Анохина – и не только движения) как гибкий, изменяющийся по ходу дела процесс, реализующий собственную программу. Обратные связи позволяют реализовывать очень сложные действия, корректируя их в зависимости от промежуточных результатов.
Рис. 1.7. Рефлекторное кольцо Н.А. Бернштейна
В теории Бернштейна можно найти и первые идеи о кодировании информации и смене кодировки в ходе решения двигательной задачи: программа движения исходно представляет собой образ будущего результата – цель, которую нужно достичь. Но чтобы начать движение к нему, образ «переводится» на язык моторных команд, руководящих движениями. В целом обе названные теории были созданы для описания активного поведения, которое не является реакцией на внешние стимулы, но направлено на достижение собственных целей живого существа. Для своего времени эти концепции с такой задачей справлялись вполне успешно.
Еще одним важным направлением исследований выступала нейропсихология – пограничная область между психологией и нейронауками, которая изучает взаимодействие работы мозга и психических процессов как в норме, так и при нарушениях того или другого. Одной из ключевых фигур нейропсихологии выступал психолог Александр Романович Лурия, фактически один из создателей этой области исследований в нашей стране и яркий представитель одной из ведущих отечественных научных школ – культурно-исторической психологии. Боевые действия во время Великой Отечественной войны повлекли за собой появление огромного количества раненых, и Лурия активно исследовал нарушения мозговых механизмов психики у раненых с локальными поражениями мозга. Кроме того, как и многие другие специалисты (в том числе Анохин и Бернштейн), он посвятил много усилий лечению и реабилитации таких людей.
Теоретические идеи Лурии о взаимодействии мозга и психики объединили, с одной стороны, культурно-исторические представления о развитии и работе человеческой психики, а с другой – результаты более традиционных исследований связи психики и мозга. Лурия смог предложить теорию, пригодную для анализа этих связей как в нормальных, так и в патологических случаях (например, при ранениях или травмах).
Культурно-исторический подход классика отечественной психологии Льва Семёновича Выготского описывает психику взрослого человека как включающую в себя высшие психические функции (ВПФ). Среди них можно назвать произвольную память, произвольное внимание, вербальное мышление и др. Все они характеризуются следующими качествами: произвольностью (вы можете в определенных пределах самостоятельно управлять названными психическими функциями), осознанностью (вы осознанно ставите себе задачу запомнить или быть внимательным) и социальностью (ВПФ формируются прижизненно за счет усвоения культурного опыта). Последнее приводит к тому, что такие функции обладают особой структурой, включая в себя культурные средства – знаки, с помощью которых только и можно управлять своей психикой и своим поведением.
Любая ВПФ состоит из ряда необходимых составных частей. Очень упрощая, можно сказать, что связь между психическими функциями и мозгом организована как бы на двух уровнях: на уровне отдельных звеньев, из которых строится ВПФ, и на уровне всей функции, связанной с мозгом как целым. Примерно так можно описать системную локализацию ВПФ в головном мозге.
Эти идеи Лурия дополнил теорией о трех функциональных блоках мозга (рис. 1.8): один связан с активацией, т. е. с количеством (энергетических) ресурсов, которые имеются в наличии и могут быть потрачены на решение текущих задач, второй отвечает за переработку поступающей информации, а третий – за планирование и организацию поведения.
Рис. 1.8. Функциональные блоки головного мозга по А.Р. Лурия
Так были разработаны вполне современные на тот момент теории, которые можно было использовать для развития информационного подхода или кибернетики. Активное движение в ту же сторону происходило и в других областях науки и техники. К началу 1930-х годов советская математика превратилась в передовую область исследований, весьма разветвленную и представленную плеядой выдающихся имен. Выделить круг основных действующих лиц здесь очень непросто. Андрею Николаевичу Колмогорову принадлежат фундаментальные работы по теории вероятностей, теории информации, теории алгоритмов и математической логике. Он же является автором статьи «Кибернетика» в 51-м томе второго издания Большой советской энциклопедии. Андрей Андреевич Марков – младший в своих исследованиях развивал теорию алгоритмов и в конце 1940-х годов предложил еще один способ формального определения алгоритма, сопоставимый с машиной Тьюринга, – нормальный алгоритм (сам автор называл его алгорифм). Также должны быть отмечены работы Петра Сергеевича Новикова по математической логике и теории алгоритмов.
Помимо «чистых» математиков, в развитии теоретических основ и практики программирования заметную роль сыграли математики в каком-то смысле «прикладные».
Алексей Андреевич Ляпунов разработал операторный метод программирования, позволивший описывать структуру программы не на языке машинных кодов, а на обобщенном уровне, удобном для самих программистов. Так был сделан один из решающих шагов к современным символическим языкам программирования. Ляпунов же в начале 1950-х годов прочитал в МГУ и МЭИ первые лекционные курсы по программированию. В 1958 году им была основана знаменитая серия выпусков «Проблемы кибернетики», в которых были представлены и популяризированы первые достижения отечественного программирования (рис. 1.9).
Андрей Петрович Ершов заложил основы теоретического программирования. Он и Михаил Романович Шура́-Бура́ занимались автоматизацией программирования – они авторы одних из первых компьютерных программ-компиляторов, создающих другие программы.
Леонид Витальевич Канторович разработал концепцию крупноблочного программирования и впоследствии стал лауреатом Нобелевской премии по экономике «за вклад в теорию оптимального распределения ресурсов».
Рис. 1.9. С 1958 г. выходит серия выпусков «Проблемы кибернетики»
Лазарь Аронович Люстерник, Александр Александрович Абрамов, Виктор Иванович Шестаков и М. Р. Шура-Бура в 1952 году написали книгу «Решение математических задач на автоматических цифровых машинах. Программирование для быстродействующих электронных счетных машин», которую принято считать первым отечественным учебником по программированию. (Доступ широкого читателя к ней, однако, был ограничен.)
Под редакцией Гелия Николаевича Поварова в 1958 году вышел первый перевод на русский книги Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Ему же принадлежит удачный русский неологизм – системотехника.
Эти и многие другие специалисты заложили основы отечественной школы программирования и разработали теоретический базис и практические воплощения информационного подхода[17].
Параллельно с программированием бурно развивалась отечественная вычислительная техника. Сергей Алексеевич Лебедев в 1945 году создал первую в стране ЭВМ – МЭСМ (Малую электронную счетную машину) (рис. 1.10). Она умела решать дифференциальные уравнения и их системы. Лебедев был главным конструктором и последующих разработок: БЭСМ (Быстродействующей, или Большой, электронной счетной машины), М-20, М-40 и других. И если перечисленные машины были ламповыми, то затем его сотрудниками были спроектированы и созданы ЭВМ на интегральных схемах. Исаак Семёнович Брук со своими коллегами в 1951 году разработал М-1 – первую ЭВМ на полупроводниках. В 1953 году успешно прошла испытания ЭВМ «Стрела», главным конструктором которой был Юрий Яковлевич Базилевский. В 1954 году был разработано семейство ЭВМ «Урал» (главный конструктор – Башир Искандарович Рамеев). Под руководством Виктора Михайловича Глушкова в 1965 году была создана серия ЭВМ «МИР» (версия расшифровки названия: