Евгений Айзенберг: «Сдвиг по фазе» (научно-популярная история)

 236 total views (from 2022/01/01),  1 views today

Евгений Айзенберг

«Сдвиг по фазе»
(научно-популярная история)

Поскольку, как и многие, я являюсь счастливым обладателем нейронов в количестве больше одного, равно как обладателем некоторых знаний по их поводу, пригласили меня на XV Всероссийскую научно-техническую конференцию под названием «Нейроинформатика-2013». И предстояло мне представить на суд научной общественности два доклада. Ехать в Москву в январе на температуру минус 15-20 градусов после четверти века в тепле и неге в Израиле — это подвиг. Меня жалели все знакомые израильтяне, но я «сделал это», хотя и после мучительных колебаний. Теплой одежды уже давно нет, поэтому собирали меня всем миром. Старшая дочь купила мне солдатскую ушанку с упраздненной звездой на лбу, а на орла-мутанта с двумя головами ей уже не хватило, средняя дочь связала шарфик, жена купила мне, не боюсь этого слова, кальсоны. Кто-то очень давно, уже не помню кто, подарил мне пуховую куртку, а зять дал мне более легкий laptop. О количестве надетых на меня свитеров и упоминать боюсь. В результате, почти как летом в пустыне Негев, я чуть не обезводился в Москве. На улице от мороза непрерывно и обильно тёк нос, а зайдя в метро — весь обливался потом…

Остановился у давнего товарища по ЛЭТИ Рустема Муллина, так что приятность проведения вечеров была обеспечена.

С Рустемом в августе 1957 года мы вместе валили лес и не на лесоповале в зоне, как вы хорошо о нас подумали, а на мелиорации в Ленинградской области. Помню, что у одного его сапога прямо перед отъездом домой почти оторвалась подошва, держалась только у каблука. Приехали в город мы с Московского вокзала, а жил он на Пушкинской улице, несколько сот метров ходьбы по Невскому проспекту. Чтобы идти с таким сапогом, надо было резко двинуть ногой вверх и вперед, тогда подошва по инерции выпрямлялась, а дальше надо было быстро опустить ногу, не дав оторванной подметке снова свернуться в рулон. Рустем двигался домой по линии, разделяющей полосы встречного движения посередине Невского проспекта. Внешне это напоминало шаг почетного караула у мавзолея Ильича, но там караульные поочередно вскидывают обе ноги, а Рустем обходился одной. При этом он умудрялся тянуть носок и громко шлепать подметкой о мостовую. В твердой поступи уже угадывался будущий многократно награжденный полковник военно-морской разведки, налицо была дерзость мысли и, можно сказать, храбрость. Я не без ужаса, и давясь от смеха, ожидал прибытия милиции, но время было раннее, движения было мало, и все обошлось…

Но я отвлекся.

Сама конференция проходила в закрытом Московском Инженерно-Физическом Институте, как иностранец я проходил внутрь обязательно под конвоем с провожатым. На мой вопрос — сколько иностранцев приехало, ответ получил: — «Десять, и вот рядом с Вами — еще один».

«Еще один» оказался Виталий Иванович Булкин из Макеевки (Украина). Я, когда его встречал, обращался не иначе как: — «Господин иностранец, а не отобедать ли нам вместе?».

Интересно было услышать «последние новости» о нейроне. Этот самый сложный живой компьютер с десятками тысяч входов и одним выходом проявляет чудеса беспокойства. Он постоянно создает новые входы с разнообразным набором белковых молекул, это — его чувствительные элементы. Часть из входов он бракует, и они исчезают. На некоторую часть входов пристраиваются выходы других нейронов, образуя сеть, другие входы анализируют среду. Все это можно видеть под электронным микроскопом, если следить за одним нейроном в течение длительного времени. Человечеству еще надолго хватит ломать голову, чтобы понять мотивы поведения одного нейрона, я уже не говорю о сети — это говорит автор, примерно сотого по хронологии, патента в мире на модель нейрона. Чем дальше в лес, тем больше вопросов.

На конференции я докладывал как «свежатину» работу, которую сделал за тридцать лет до этого. Судя по тому, как её принимали, прогресс в понимании работы нейронной сети, называемой «мозг», не скакал за эти годы семимильными шагами.

Интересно вспомнить, как я заполучил финансирование на проведение своего исследования. Я трудился в совершенно другой области, называлась это «АСУ-изацией всей страны» — всё это было после электрификации, индустриализации, химизации, кукурузизации и мелиорации. Моя организация «Ленэлектронмаш» (в лучшие годы — 3000 работающих) за всю свою историю никогда не была причастна ни к одному медико-техническому проекту. Но у меня было странное хобби — китайская медицина. Я пытался применить к ней тот же подход, что и к обследованию большого «черного ящика», где известны только входы и выходы, а надо составить представление — что внутри.

Если на время отвлечься от нейронных сетей, то только на перечисление и упорядочение всех входов этого «ящика» у меня ушло три года. К входам (я их набрал четыре тысячи) отнес любые жалобы пациента со всеми нюансами времени, продолжительности, места и характера ощущений, а также все, что можно наблюдать, глядя на него, что можно «унюхать», или нащупать, при этом особенное внимание уделялось ощупыванию лучевой артерии. Все ощущаемые на ней пульсы разделены на классы, есть основные, а есть составные, всего их порядка тридцати (число колеблется в разных источниках). Имеет важнейшее значение место ощупывания пульса. Если подойти к пульсовой волне с инженерной точки зрения, а у меня другой и не было, то можно каждый пульс определить точкой в 12-мерном пространстве (число 12 — приблизительное, так как имеет место «вложенность» классов). Каждому виду пульса соответствуют определенные синдромы, и каждому набору жалоб пациента тоже соответствуют синдромы (не обязательно точно такие же). Если пересечь эти два множества (выбрать совпадения), то число потенциальных синдромов уменьшится. Напоминаем, что в китайской медицине под синдромом понимают некое энергетическо-физиологическое состояние человека, к которому, кстати, привязана собственная терапия (прошу не путать с синдромами современной медицины). И, наконец, каждому внешнему наблюдению тоже соответствует своя группа синдромов. Опять пересекаем, множество возможных синдромов сужается еще. Могу сказать, что у практически здорового человека можно найти два-три синдрома. Если найденные синдромы противоречат друг другу, надо отказываться от пациента и посвятить свои силы дальнейшему изучению предмета. Диагностика по языку, зрачку и ушной раковине также не должна противоречить заключению, сделанному на основе других симптомов.

Напомню, что симптомом я условно называю любое наблюдение или жалобу пациента. Нормальное время изучения восточного наследия в медицине составляет примерно 13 лет для способного мальчика, если начать с семи лет, и если индивидуальный «учитель» обладает необходимыми знаниями и опытом и заинтересован в ученике. Следует добавить, что хотя понятие энергии пронизывает все области науки, физику, химию и так далее, разговоры об энергии, блуждающей по человеческому телу, немалым числом конвенциальных медиков воспринимается, будто беседа идет о «нечистой силе».

Такова реальность на сегодня. На восьмой год своего увлечения я развлекался тем, что, щупая незнакомому человеку пульс, достаточно подробно рассказывал ему о его недомоганиях еще до того, как он раскрывал рот. Мне нравилось видеть легкое остолбенение клиентов.

Всесоюзные конференции по рефлексотерапии я не пропускал. Оформлял командировку в близлежащий город, где мы разрабатывали АСУ (география была обширная), отмечал ее, а сам пропадал на конференции. Во время очередной такой конференции я попал на ночлег в одну комнату с заведующим Лабораторией медицинской электроники в Зеленограде, оснащающей спутники диагностической телеметрией для оценки состояния космонавтов. Звали его Николай Николаевич Зубов. Ему я тоже пощупал пульс и попал почти на 100 процентов в его симптомы (обычно бывало не больше 70 процентов попадания). У Чан Чи Чака, вьетнамского доктора, оказавшего мне честь во время восьмилетней жизни в СССР в виде еженедельных уроков-бесед, — 100 процентов «попадания» было всегда. Я рассказал Зубову, чем занимаюсь сейчас (АСУ), и чем хотел бы заниматься (техническими приложениями, использующими пульсовую диагностику китайской медицины и нейробиологию). Коля Зубов был человек дела: — «Сколько денег твоей организации нужно, чтобы ты мог этим заниматься?»

Я помножил свою скромную зарплату на двенадцать месяцев, добавил столько же на накладные расходы и ответил. Сказал при этом, что не знаю, как в моей конторе отнесутся к такому тематическому зигзагу. Когда вернулся в Ленинград, оказалось, что новые проекты организации нужны, и что, так как я зав. лабораторией, то и денег должен добыть на всю лабораторию, хотя предполагалось работать одному. Получилось сто тысяч рублей в год. Я это сообщил Зубову, и по его сдержанной реакции понял, что если бы потребовал миллион, он бы тоже не моргнул. При этом я оставался на своей обычной зарплате, но впервые в жизни за зарплату делал то, что хотел.

Как я оказался близок к нейробиологии — это отдельная история.

Ко мне однажды обратился Геннадий Павлович Комаров — инженер-химик, потом выпускник Медицинского института, и еще позднее — кандидат медицинских наук. Он принес книжку под названием «Гиппокамп и память» (Виноградовой и Ко). В книжке было описан следующий эксперимент. Кошке вживили в различные, связанные между собой, отделы лимбической системы мозга (ЛСМ*) игольчатые электроды, импульсный сигнал с которых записывался. Кошку раздражали импульсами света, меняя их временнЫе характеристики, и одновременно записывали импульсный отклик на всех электродах. Гена был непомерно высокого мнения о моих потенциальных возможностях и предложил мне на основании зарегистрированных сигналов и знания структуры ЛСМ составить инженерное представление о работе системы. Всего-то! Если бы мне предложили такую работу за деньги, из-за чувства ответственности я никогда бы не согласился, но из уважения к Гене, бесплатно, удовлетворяя собственное любопытство, решился попробовать.

Ну, кому не интересно, что делается в «черепушке», пусть даже кошачьей, тем более, что мы от кошек недалеко ушли, а я, лично, по многим пунктам ощущал свою близость к котам.

Сначала нужно было «пробраться» через лес медико-научного словоблудия. Так я воспринимал сленг, на котором пишут книги медики. Гена целых полгода объяснял мне смысл терминов, употребленных в книге — то, что нормальные люди изучают на лекциях медицинских вузов. Наконец, я стал более или менее осмысленно разбираться. Существенные для компьютерного инженера моменты из толстой книги скукожились до десятка фактов. Во-первых, внутри ЛСМ есть два уровня памяти — оперативная и долговременная. Оперативная — реализована на двух кругах, подобных кольцевым линиям задержки — «кругах Papez’a», по первому кругу циркулирует некий пространственно распределенный импульсный Образ, отображающий внешний мир и внутреннюю среду, фиксируемые всеми сенсорными нейронами. После определенного числа предъявлений повторяющийся Образ, избавляясь от избыточной информации (нам лишнего не нужно!), приходит на «фильтр новизны», где сравнивается с соответствующим Образом из долговременной памяти (греко-латинские анатомические обозначения упомянутых «блоков» можно посмотреть в печатной литературе, если кому невтерпеж узнать). «Новизна» проходит на второй круг и циркулирует по нему, пока повторение Образа продолжается, иначе циркуляция затухает. Действительно, зачем помнить то, что помнить не надо?

Когда «новизна» Образа замкнет круг, это означает, что ее пора признать как состоявшуюся, тогда она и корректирует старый Образ в долговременной памяти. На это требуется примерно 10-13 предъявлений Образа на входе системы. Отныне он (Образ) уже другой. Надо отметить, что новизна зрительной информации «проскакивает» фильтр новизны регулярно в определенный момент внутри некоего периода, соответствующего двойной частоте альфа-ритма (тем, кто не в курсе, разъясняю, альфа-ритм наблюдается только в состоянии покоя). У человечества эта частота колеблется от 8 до 13 герц, кошки от этой частоты тоже недалеко ушли. Если верить структуре ЛСМ, то слуховая информация просочится через фильтр новизны внутри того же периода в свой собственный момент времени. То же можно сказать о тактильной информации, температурной, об обонятельной, вкусовой и так далее (все это разнообразие называется модальностями информации). Итак, в каждом фрагменте того периода проскакивает (в среднем с частотой примерно 20 герц (двойная частота альфа-ритма) информация одной модальности. Это означает, что мы видим одним глазом красный цвет в один момент времени, зеленый — в другой, синий — в третий, другие три момента обслуживают второй глаз.

Проверить это утверждение может каждый в простом эксперименте. Надо взять источник лазерного света (например, лазер, излучающий красный цвет) и электромотор с регулируемой скоростью, на ось которого насаживается непрозрачный диск с радиальной прорезью. У лазера, как известно, очень узкий частотный диапазон и свет не разложить на цвета палитры. Если в темноте за диском поместить лазер, то наблюдатель с другой стороны диска, по идее, должен наблюдать только мелькание красного цвета и никакого другого. Но если менять скорость вращения диска, что равносильно изменению фазы импульса света относительно периода альфа-ритма наблюдателя, то он увидит радугу с доминирующим цветом самого лазера. Если наблюдателей несколько, они увидят разную радугу, потому что альфа-ритмы у наблюдателей не совпадают. Отсюда также ясно, что импульсный раздражитель одной модальности при изменении фазы может вызвать некий отклик организма, как будто бы имеет место другая модальность входного сигнала. Это обстоятельство можно использовать для терапии! Но при этом нужно помнить, что такое воздействие может, как помочь, так и навредить, если фазы будут неверно выбраны. Обязательно нужна обратная связь — отклик организма на воздействие.

Продолжим заполнение периода временнЫми «каналами», обслуживающими разнородную сенсорную информацию. Для начала вычислим, сколько их всего. У человека максимально наблюдаемая в физиологических экспериментах частота импульсов в нервных путях равна примерно 1000 герц (всего). Период синхронизации при частоте альфа-ритма в 10 герц равен 50 миллисекундам (1000/(10*2)). Импульсы в нашей голове разнообразием формы не отличаются: один импульс занимает примерно одну миллисекунду. То есть, имеют место примерно 50 временных «каналов», которые частично я попытаюсь заполнить разнообразной деятельностью. Шесть зрительных каналов уже названы. Добавим наш слух, даже, если звуковой частотный диапазон не разбит на полосы пропускания, то два уха дадут работу еще двум «временнЫм» каналам, а может быть число 2 надо помножить на число полос пропускания. Надо отдать дань двум нашим ноздрям (еще два «временных» канала). Вдруг и там есть полосы пропускания, тогда число два умножится. Тактильные ощущения обрабатываются, минимум, одним каналом. Сенсоры горького, сладкого, кислого и соленого вкуса также займут свои «временные» ниши, так же, как и температурные рецепторы. Вестибулярный аппарат занимает не менее трех «временных» каналов из геометрических соображений. Управление вдохом и выдохом, а также пищеварение, базируются на обработке специфической сенсорной информации, кроме того, организм реагирует на количество в крови сахара, кислорода, углекислого газа и так далее — это определенное дополнительное количество нейронов-сенсоров со своими временными каналами, есть еще эндокринная система со своими датчиками. Наверняка, существует «временные» каналы обработки мыслительной информации. Возможно, выдающиеся способности отдельных личностей объясняются «лишними» временными каналами.

С таких позиций легко объяснить многие вещи. Например, дальтонизм — не болезнь, просто цветовые каналы не сложились в нужном порядке. Успешная импульсная терапия, придуманная уважаемым профессором Полем Ножье (Франция), — воздействие на разные упомянутые фазы.

И несколько слов о синхронизации** в работе нейронной сети, без которой ее работу понять невозможно. Первым описанием самосинхронизации динамических систем с малыми связями является описание Х.Гюйгенса (более 330 лет назад) следующего опыта. Если двое маятниковых часов, ходивших по-разному, подвесить к общей подвижной балке, то они начинают ходить совершенно одинаково (синхронно).

В явном виде внутри нейрона источник синхронизации не найден, однако синхронизация имеет место. Для приведения в состояние синхронизма нейрону наличие прямых связей с источником синхронизации или другими нейронами и необязательно. Так называемые слабые взаимные связи между нейронами могут быть обеспечены электропроводными кровью и лимфой.

Интересно, что кроме внутренней синхронизации между нейронами, возможна и синхронизация от внешнего источника, если параметры его колебаний близки или кратны частоте альфа-ритма.

Известен факт захватывания альфа-ритма внешним источником возмущения (вспышками света) с частотой около 10 герц. Еще более интересно, что такое захватывание альфа-ритма происходит и при воздействии импульсным светом только на руки испытуемых, подобранных случайным образом (испытуемые света не видят).

Интересное дело — практика часто опережает теорию! Все мы ходим в кино.

Дискретные неподвижные кадры, поданные со скоростью, обеспечивающей пересечение времени появления кадра с фазой зрительного канала (24 кадра в секунду), дают нам непрерывное изображение действия.

Американские фирмы, специализирующиеся на рекламе, пришли к экспериментальному результату, что если между кадрами обычного кинофильма помещать лишний кадр с текстом, например, «запах сена», и делать это многократно (десятки раз), то, хотя зрители во время сеанса (по результатам опроса) не видели этих слов, однако после сеанса в большинстве утверждали, что им чудился запах сена.

Поскольку запоминание зрительной информации происходит после 10-13 ее предъявлений с максимальной скоростью, равной удвоенной частоте альфа— ритма, то на свет родился ускоренный способ обучения человека.

Один из видов сеансов обучения представляет собой подачу учебной информации в ритме биологических процессов обучаемого, в течение которого сигналы учебной информации синхронизируют с одним из основных биоритмов обучаемого, например ритмом дыхания, пульса, биотоков мозга. Наибольшая частота синхронизации в описываемой системе равна частоте альфа-ритма (а можно еще вдвое быстрее).

Использование предлагаемой системы для ускоренного обучения иностранным языкам (например, английскому, немецкому, французскому) без преподавателя по изучаемому предмету, дает возможность курс языка с объемом 3000-4000 слов пассивного запаса усвоить в среднем за 10-12 дней обучения (80-100 часов учебного времени). При обучении японскому языку пассивный лексический запас в 1000-1200 иероглифов усваивается за 15-20 дней обучения. При обучении скорочтению скорость чтения удваивается за 2-3 дня при сохранении качества усвоения. При обучении машинописи скорость работы на пишущей машинке 140-170 ударов в одну минуту достигается в среднем за 3-4 дня обучения. Курс аутогенной тренировки (аутотренинга) при использовании этой системы усваивается за 2-4 дня обучения. Курс теоретических и гуманитарных дисциплин (например, теория вероятности, социальная психология, линейный рисунок) в объеме одного семестра вуза усваивается за 2-4 дня обучения на уровне оценки «хорошо».

Эмпирически найденный факт, что скорость подачи учебного материала, равная частоте альфа-ритма, достаточна для подсознательного восприятия, не противоречит утверждению, что восприятие происходит даже при частоте вдвое большей. Причем, весь процесс записи происходит на подсознательном уровне.

Таким образом, имеет место механизм ускоренного восприятия любой информации, которую удобнее всего представлять зрительными образами, помня о том, что 90% всей информации, поступающей в мозг, проходит через зрительный тракт. С учетом рассмотренной концепции восприятия, можно увеличить скорость подачи учебного материала вдвое в системах с так называемым «суггестокибернетическим» методом обучения, что еще более сократит время, требуемое для обучения.

Как все-таки мудр народ, от которого я так далеко удалился! Я напрягался не один день, чтобы понять простые вещи, а в нашем дворе даже шпана знала: «Если у кого-то неполадки с головой, значит, произошел ‘сдвиг по фазе’». Я только обобщил это народное утверждение на любое нездоровье, обосновал, как смог, и уточнил некоторые параметры.

___

*) Лимбическая система отвечает, в числе прочего, за поддержание на адекватном уровне значения всех наших физиологических параметров (температура, пульс, дыхание, и т.д.)

**) Синхронизация представляет собой одну из форм самоорганизации материи и определяется, как свойство материальных объектов самой различной природы вырабатывать единый ритм совместного существования, несмотря на различие индивидуальных ритмов и, на подчас, крайне слабые взаимные связи (Блехман И.И.).

Print Friendly, PDF & Email

15 комментариев к «Евгений Айзенберг: «Сдвиг по фазе» (научно-популярная история)»

  1. Несмотря на то, что научная часть статьи мне недоступна и.потому была прочитана по диагонали, островки остального текста очень приятны, читаются с интересом и дают возможность с полным основанием заявить, что автор прекрасно владеет пером.

  2. Читал с большим интересом, хотя не все понял, в отличие от счастливчиков, из коих некоторые оставили уже свои отзывы.
    Один (всего один, по объясненым выше причинам) вопрос возник. Начав изучать китайскую медицину, автор должен был иметь большую базу данных о жалобах и прочем. Так мне кажется. Как можно было ее собрать?

    1. Ответ на вопрос. Базу данных, естесственно, я создал. В ней по набору симптомов (~4000) можно выйти последовательно на синдромы (~1000) и терапию (в общем случае, точки акупунктуры с видом воздействию, лекарственные травы, диета). Все на английском языке. Возможен любой порядок поиска. Оглавление построено в виде графа типа дерево, максимально пять уровней. Есть поисковая машина, позволяющая по обрывкам слов в произвольном порядке вести поиск в базе места, где они встречаются. Возможны большие подробности. Мое имя в скайпе eugene40

      1. Хронология и технология создания Базы Знаний таковы: 1 год чтения подряд всех книг на разных языках с единственной целью понять, а что, собственно, читать следует. Остановился на Nguyen Van Nghi – вьетнамском профессоре, работавшем во Вьетнаме, затем 16 лет в Китае, потом переехавшем во Францию. Он посвятил вторую половину своей долгой жизни публикациям (на французском языке) основ китайской медицины. Дальше начался механический скрининг. Находя новый симптом в тексте, я заносил его на бланк перфокарты из плотного картона (таскал с работы). Постепенно колода пухла. Потом начал ее сортировать под созданное мною оглавление. Потом тоже самое проделал с синдромами. На это ушло три года. Каждая карта имела свой код, с помощью которого я связал все в систему. Это очень трудоемкая работа, которая заняла у меня более двадцати лет, я даже не знаю точно сколько, так как все свое свободное время этим занимался. Параллельно разбирался в китайской энергетической модели организма. Без этого невозможно лечить. В конце этой работы у меня появился учитель Чан Чи Чак – выдающийся вьетнамский доктор, который как и врач Чехов писал пьесы, за что, на мою удачу, был сослан в Ленинград на сценарный факультет Института Театра, Музыки и Кинематографии, где я его и нашел. В Израиле я преобразовал бумажную базу знаний на русском языке в компьютерную на английском языке. Ею и пользуюсь. Культурно преобразил ее на языке Visual Basic с привлечениeм Базы Данных Access Лев Глянцшпигель . Спасибо ему.

  3. Оченгь интересно, но должен дружески заметить, как завлаб завлабу: термин был — «АсуНизация».
    Миллеру — «асучивание» тоже было, но его использование заканчивалось на уровне с.н.с.

    1. Уважаемый Юлий, все «отглагольные существительные»: асуизация, асунизация, асучивание и т.д. по-своему верны, так как отражают действия родной коммунистической партии над подведомственным ей народом.

  4. Поверхностный, но довольно интересный рассказ о своей работе.

    1. В оригинале только первая часть работы (то, что мне удалось вывезти) содержит 85 страниц текста без воды. Это же не художественный рассказ.

  5. Очень интересно.
    Но 25-й кадр — сказка, никем никогда достоверно не подтверждённая.

    1. По моим данным, это факт, кстати, не противоречащий другим экспериментам, связанным со зрительным восприятием

  6. Одно малюсенькое замечание. В те годы ходил термин «АСУчивание», а не «АСУизация».
    «Мы асучиваем энергосистему!»

    1. Еще неприличнее. Книга академика Глушкова должна была называться «Всё об АСУ». На слух звучало весело.

    1. Ответ на вопрос. Количество разных видов пульса зависит не только от выбранного источника знания, но главным образом от решения считать пульс, обладающий несколькими декларированными свойствами как отдельную разновидность пульса, или сочетания отдельно не учитывать. Если все сочетания считать отдельно, то их количество я даже указать не берусь. Основных видов пульса, имеющих строгое определение меньше тридцати. Могу подробно описать каждый.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Арифметическая Капча - решите задачу *