ZROZUMIENIE UMOŻLIWIA ZASTĄPIENIE NIERACJONALNYCH DZIAŁAŃ LUB BEZRADNOŚCI PRZEZ DZIAŁANIA RACJONALNE


Marian Mazur, Cybernetyka i charakter. Wyd. 1, PIW, Warszawa 1976.


9. Człowiek jako system autonomiczny

Zapomnijmy na razie o człowieku, a zbudujmy najpierw system autonomiczny.4 To znaczy wystarczy, gdy określimy, jak powinien być zbudowany.

Ma to być system zdolny do możliwie długiego trwania w otoczeniu, co w terminologii cybernetycznej może być zdefiniowane następująco

System autonomiczny jest to system mający:

Wobec tego system autonomiczny musi zawierać, jako podsystemy, odpowiednie organy, a przede wszystkim:

Do efektorów powinna również dopływać energia umożliwiająca wykonywanie pracy niezbędnej w oddziaływaniach, do tego zaś potrzebny jest tor energetyczny zawierający:

I wreszcie system autonomiczny musi zawierać:

Schemat systemu autonomicznego jest przedstawiony na rys 9.1.

Receptory, alimentatory i efektory są organami zapewniającymi styczność systemu autonomicznego z otoczeniem, przy czym receptory i alimentatory są wejściami systemu, efektory zaś jego wyjściami. Granica między systemem autonomicznym a otoczeniem jest zaznaczona symbolicznie linią kreskową na rys 9.1.

Korelator, akumulator i homeostat są wewnętrznymi organami systemu autonomicznego.

Zdobywanie informacji w otoczeniu polega na wykrywaniu różnic pomiędzy oddziaływaniami elementów otoczenia na receptory. Do wykrycia określonego oddziaływania jest potrzebny receptor wrażliwy na taki właśnie rodzaj oddziaływania, a nie wrażliwy na inne rodzaje oddziaływań. Im więcej jest receptorów, z których każdy jest wrażliwy na inny rodzaj bodźców, tym więcej informacji system autonomiczny może zdobywać, a więc tym skuteczniej się sterować.


Rys. 9.1 System autonomiczny

Wśród receptorów można by rozróżniać receptory zewnętrzne (eksteroceptory), służące do pobierania informacji o stanie otoczenia, oraz receptory wewnętrzne (interoceptory), służące do pobierania informacji o stanie samego systemu. Rozróżnienie to nie wniosłoby do rozważań nic istotnego, toteż zostało w schemacie pominięte.

Do określonego oddziaływania na otoczenie jest potrzebny efektor przydatny do takiego właśnie rodzaju oddziaływania. Im więcej jest efektorów, z których każdy jest przydatny do innego rodzaju oddziaływania, tym więcej możliwości oddziaływania na otoczenie ma system autonomiczny, a więc tym skuteczniej może się sterować.

Gromadzenie informacji w korelatorze i gromadzenie energii w akumulatorze umożliwia wykorzystywanie ich niezależnie od czasu pobierania.

O ile zadania wszystkich organów występujących w torze informacyjnym i torze energetycznym są dość oczywiste, to rola homeostatu wymaga bliższych objaśnień.

Sterowanie się systemu autonomicznego w otoczeniu opiera się na sprzężeniu zwrotnym, czego wynikiem jest występowanie zmian nie tylko w otoczeniu, lecz także w samym systemie. Zmiany w systemie autonomicznym nie powinny być ani tak małe, ani tak duże, żeby utracił on zdolność sterowania. Niebezpieczeństwo utraty zdolności sterowania jest najmniejsze, gdy stan systemu autonomicznego jest najbardziej odległy od obu tych granic. Stan taki jest określany jako równowaga funkcjonalna.

Zadaniem homeostatu jest właśnie utrzymywanie systemu autonomicznego w równowadze funkcjonalnej.

Utrzymywanie równowagi funkcjonalnej jest równoznaczne z usuwaniem jej zakłóceń.

Na powstawanie i usuwanie zakłóceń równowagi funkcjonalnej składają się następujące procesy:

Im większa zmiana nastąpi w otoczeniu, tym większe będzie jego oddziaływanie na system autonomiczny, czyli, za pośrednictwem receptorów i alimentatorów, tym większe będzie oddziaływanie na wejściu korelatora i akumulatora oraz na ich wyjściu, a więc również na wejściu homeostatu. A zatem zakłóceniem równowagi funkcjonalnej jest pośrednio oddziaływanie otoczenia na system autonomiczny, bezpośrednio zaś oddziaływanie korelatora i akumulatora na homeostat. Homeostat, jako organ wewnętrzny, nie ma styczności z otoczeniem, toteż zakłóceniem jest dla niego to, co się dzieje w korelatorze i akumulatorze, i wobec tego może on usuwać zakłócenie tylko przez oddziaływanie na korelator i akumulator. Jeżeli więc oddziaływanie korelatora i akumulatora na homeostat wzrasta, to oddziaływanie homeostatu na korelator i akumulator musi maleć (i na odwrót). Wskutek tego oddziaływanie korelatora i akumulatora na homeostat również maleje, i w ten sposób równowaga funkcjonalna zostaje przywrócona.

Tak więc korelator i akumulator mają reaktywność dodatnią, homeostat zaś reaktywność ujemną (rozdział 5), wobec czego sprzężenie między homeostatem a korelatorem jest ujemne.

Sprzężenie to nie może jednak być zbieżne, gdyż wtedy ustałoby sterowanie, ani rozbieżne, gdyż doprowadziłoby do utraty zdolności sterowania i zniszczenie systemu. A zatem może to być tylko sprzężenie ujemne ustalone, praktycznie zaś zbliżone do ustalonego.

Ponieważ wiele różnych procesów może się odbywać jednocześnie, więc homeostat musi być organem złożonym z wielu obwodów sprzężeń powiązanych ze sobą, dzięki czemu powstawaniu sprzężeń rozbieżnych w jednych obwodach przeciwdziałają sprzężenia zbieżne w innych, i na odwrót.

Tak więc, oscylując między niedomiarami a nadmiarami, homeostat funkcjonuje jako stabilizator procesów odbywających się w systemie autonomicznym.

Istotne w działaniu homeostatu jest to, że wprowadza ono do zachowania się systemu autonomicznego rozróżnienie między tym, co zakłóca równowagę funkcjonalną systemu autonomicznego, a tym, co ją przywraca, czyli — mówiąc językiem potocznym — między pożądanym a niepożądanym, między użytecznym a szkodliwym, między „dobrym” a „złym” itp.

Funkcjonowanie homeostatu przyczynia się do najskuteczniejszego sterowania się systemu, a więc i do możliwie najdłuższej egzystencji systemu autonomicznego.

Można powiedzieć, że dzięki funkcjonowaniu homeostatu system autonomiczny steruje się we własnym interesie.

W rezultacie więc oprócz definicji systemu autonomicznego podanej w konwencji terminologicznej na początku tego rozdziału można by wymienić rozmaite definicje pochodne, np. że system autonomiczny to:

To, że podsystemów (organów), z których składa się system autonomiczny, powinno być sześć rodzajów, i to takich, jakie zostały powyżej wymienione, oraz że powinny być powiązane ze sobą właśnie tak, jak przedstawiono na schemacie, wynika z definicji systemu autonomicznego i z przesłanek logicznych, a nie z obserwacji rzeczywistości. (Dla uniknięcia nieporozumień podkreślam, że ta definicja systemu autonomicznego nie obejmuje prokreacji, tj. wytwarzania przez systemy autonomiczne innych systemów autonomicznych, „rodzenia” jednych systemów przez inne.)

Jest to więc nic innego jak zdanie warunkowe, że jeżeli jakiś system ma taką strukturę, jak powyżej opisana, to spełnia on wymagania definicji i wobec tego może być uważany za system autonomiczny. Nie przesądza to więc sprawy, czy takie systemy w rzeczywistości istnieją ani też czy za pomocą środków obecnie rozporządzalnych można by takie systemy tworzyć.

Teraz jednak przychodzi kolej na pytanie: czy człowiek jest systemem autonomicznym?

Odpowiedź na takie pytanie jest zobowiązująca — jeżeli miałaby ona brzmieć „tak”, to z wszelkimi konsekwencjami, tzn. równałaby się uznaniu wszelkich twierdzeń dotyczących systemu autonomicznego za odnoszące się również do człowieka. Zgodnie z zasadą, że twierdzenie ogólne odnosi się również do wszystkich przypadków szczególnych. (Ale nie na odwrót — twierdzenie dotyczące przypadku szczególnego niekoniecznie jest słuszne ogólnie.)

Dla ilustracji: każde twierdzenie dotyczące prostokąta odnosi się również do kwadratu, jako szczególnego przypadku prostokąta, np. że przekątne są sobie równe. Natomiast nie każde twierdzenie dotyczące kwadratu odnosi się do wszelkich prostokątów, np. że przekątne są do siebie prostopadłe.

Jest to sprawa nader istotna, jak się to okaże przy wnioskowaniu o ludzkiej psychice, motywacji i charakterze na podstawie twierdzeń dotyczących systemu autonomicznego.

Mając to na uwadze możemy przejść do rozważań nad człowiekiem.

Za uznaniem człowieka za system autonomiczny przemawiają wszelkie postacie definicji takiego systemu, a mianowicie:

W tym miejscu pragnę przestrzec czytelników przed uleganiem nawykom językowym wywołującym skłonność do utożsamiania np. „własnego interesu” z egoizmem, żądaniem za wszystko zapłaty itp. Używane przeze mnie określenia należy rozumieć tak, jak to zostało objaśnione przy ich wprowadzaniu.

Nie należy także „porównywać” człowieka z systemem autonomicznym, gdyż było by to również bezsensowne co np. porównywanie kwadratu z prostokątem, dziecka z człowiekiem, szafy z meblem itp. Człowiek jest pojęciem węższym niż system autonomiczny, i wobec tego może być jedynie mowa o przynależności (lub nieprzynależności) człowieka do kategorii systemów autonomicznych.

Za przynależnością przemawia również okoliczność, że człowiek zawiera wszystkie organy, jakie musi mieć system autonomiczny.

Wprawdzie czytelnik przywykły do oglądania budowy człowieka w atlasie anatomicznym nie dopatrzy się jej podobieństwa do schematu z rys. 9.1, ale też nie jest to schemat członów ludzkiego organizmu, lecz jego funkcji energetycznych i informacyjnych, i z tego tylko punktu widzenia należy traktować organy zaznaczone na schemacie — nieistotne jest, jak one wyglądają, lecz co robią. Poza tym „człon” i „organ” nie są pojęciami do siebie przystającymi, możliwe jest bowiem, że jakiś organ jest zespołem członów albo że jakiś człon spełnia funkcję różnych organów. Na przykład dla anatoma język to co innego niż wargi, natomiast dla cybernetyka jedno i drugie to alimentatory, kiedy służą do pobierania energii (pokarmu), ale efektory, kiedy służą do wydawania informacji (mówienia). Jak widać, rozbieżności terminologiczne nie na tym polegają, że anatomowie i cybernetycy mówią o tym samym różnymi nazwami, lecz na tym, że jedni mówią o czym innym niż drudzy.

Wszystkie funkcje systemu autonomicznego są spełniane w organizmie ludzkim: oddziaływanie na otoczenie, pobieranie informacji i energii z otoczenia, przetwarzanie ich i przechowywanie, utrzymywanie się w równowadze funkcjonalnej.

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu niezupełnie jasna była sprawa utrzymywania się organizmu w równowadze funkcjonalnej, ale od czasu gdy Cannon wprowadził pojęcie homeostazy (w 1929 r.), stało się ono jednym z podstawowych pojęć fizjologii, skąd następnie zostało przejęte i uogólnione przez cybernetykę (gdzie Ashby zbudował nawet techniczny model homeostazy i nadał mu nazwę „homeostat”).

Jako przykład homeostazy organizmu można wskazać przeciwdziałanie przegrzaniu się, np. grożącemu wskutek silnego promieniowania słonecznego. W procesach energetycznych polega ono na współdziałaniu takich zjawisk, jak, np. wzmożone działanie gruczołów potowych (parowanie wody wydobywającej się na powierzchnię skóry przyczynia się do odprowadzania ciepła z organizmu), pojawienie się pigmentu w skórze (opalenizna utrudnia wnikanie energii promienistej), pragnienie (spożywanie napojów wyrównuje ubytek wody w organizmie i umożliwia dalsze pocenie się), brak apetytu (przeciwdziałanie spożyciu produktów wysokokalorycznych). W procesach informacyjnych występuje współdziałanie takich decyzji, jak np. żeby skryć się w cieniu, znaleźć się w przewiewnym miejscu, ochłodzić się kąpielą, itp.

I wreszcie argumentem za przynależnością człowieka do kategorii systemów autonomicznych może być rozwój techniki. Czytelnik zdziwi się zapewne, w jaki sposób o naturze ludzkiej może świadczyć rozwój maszyn. A jednak — dziwne, ale prawdziwe.

Nawet najprostsze narzędzie, jak np. nóż, młotek czy choćby uschła gałąź zastosowana jako kij do strącania owoców z drzewa, jest systemem, w którym występuje tor informacyjny oraz tor energetyczny. Na przykład uchwyt noża jest receptorem, otrzymującym od człowieka informacje wyznaczające kierunek cięcia, a zarazem alimentatorem otrzymującym od człowieka energię potrzebną do cięcia. Ostrze noża jest efektorem wykonującym cięcie, odpowiednio do otrzymywanych informacji i energii.

W bardziej skomplikowanych narzędziach tor informacyjny i tor energetyczny zostały rozdzielone. Jako przykład można tu wymienić rower: receptorem jest w nim kierownica otrzymująca od człowieka informacje wyznaczające kierunek jazdy, alimentatorem są pedały otrzymujące od człowieka energię napędową, efektorem zaś są koła zapewniające człowiekowi lokomocję odpowiednio do informacji doprowadzanych do kierownicy i energii doprowadzanej do pedałów.

Dostarczanie informacji i energii do narzędzia wymaga od człowieka ponoszenia pewnych trudów. Przykrzejszy z nich jest zwykle trud dostarczania energii. Aby się od niego uwolnić, wprowadzono alimentatory pobierające energię z otoczenia, jak np. żagle, skrzydła wiatraków, łopatki kół wodnych, itp. Wykorzystywanie sztucznych źródeł energii, jak np. energia rozprężania się pary wodnej (kotły parowe), energia elektryczna (elektrownie), wymagało dostosowania efektorów i w związku z tym przybrały one postać silników (parowych, elektrycznych). W taki sposób powstała mechanizacja.

Alimentatory nie mogą jednak pobierać energii z otoczenia, wtedy kiedy jej w ich zasięgu nie ma. Na przykład żagle i skrzydła wiatraka nie mogą pobierać energii, gdy wiatr nie wieje, łopatki koła wodnego nie mogą pobierać energii, gdy wysechł strumień, na którym koło to jest zainstalowane.

Chcąc takim trudnością zaradzić, wprowadzono akumulatory, aby gromadzić w nich energię, gdy w otoczeniu znajduje się ona w nadmiarze, a pobierać z nich energię, gdy jej w otoczeniu brakuje. Przy dostatecznie dużej pojemności akumulatora działanie efektorów jest uniezależnione od fluktuacji energii w otoczeniu.

Na przykład zbiornik paliwa w samochodzie jest akumulatorem energii chemicznej, umożliwiającym jazdę przez pewien czas bez pobierania paliwa z zewnątrz. Akumulatorem energii mechanicznej jest np. napięta sprężyna, rozpędzone koło zamachowe, butla sprężonego powietrza, sztuczne jezioro do zasilania elektrowni wodnej. Akumulatorami energii elektrycznej są ogniwa elektrochemiczne (to, co się określa w technice jako „akumulatory elektryczne”, jest jednym z rodzajów takich ogniw).

Nadal jednak człowiek musiał dostarczać informacji w procesach sterowania, np. wyznaczając kierunek ruchu statku czy samochodu.

W związku z tym nasunęła się myśl, żeby zastąpić receptory takimi, które same pobierałyby informacje z otoczenia, i w związku z tym pojawiły się czujniki (np. prędkości, temperatury, ciśnienia itp.).

Aby uniezależnić sterowanie od czasu pobierania informacji, wprowadzono korelatory, w postaci urządzeń rejestrujących (np. za pomocą kart perforowanych). Z czasem zaczęto konstruować tak znakomite korelatory, jakimi pod względem obfitości informacji oraz zdolności ich przechowywania i szybkiego przetwarzania są komputery.

Dość wcześnie wprowadzono też najprostsze homeostaty, w postaci regulatorów zmniejszających zbyt duże oddziaływania, a zwiększających zbyt małe. W taki sposób powstała automatyzacja.

W rezultacie człowiek uwolnił się od wszystkich zadań, z wyjątkiem nastawiania regulatorów. Zadanie to jednak pozostało człowiekowi nie z powodu niemożności pozbycia się również i jego, lecz dlatego, że w ten sposób człowiek może nadzorować, żeby urządzenia techniczne działały w jego interesie. Na przykład regulator sam utrzymuje stałą temperaturę, ale jest nastawiany przez człowieka na utrzymywanie takiej temperatury, jaka mu jako użytkownikowi jest potrzebna.

Dzięki takiemu nadzorowi nawet najbardziej zautomatyzowane urządzenie funkcjonuje w interesie człowieka jako jego użytkownika.

Z technicznego jednak punktu widzenia nic nie stoi na przeszkodzie, żeby działanie regulatorów w automacie uzależnić nie od życzeń jego właściciela, lecz od bezpieczeństwa samego automatu. Wtedy nie byłby to już automat, lecz maszyna autonomiczna („autonom”), funkcjonująca we własnym interesie, a nie w interesie człowieka.

Ale co to wszystko ma wspólnego z poznaniem człowieka?

Ano to, że gdyby człowiek, przekazując swoje funkcje maszynie, uczynił z niej w końcu system autonomiczny, któremu nie miałby on już więcej do przekazania, to znaczy to, że sam człowiek jest także systemem autonomicznym! Na takiej zasadzie, że jeżeli pewien obraz z Luwru podzielić na kwadraty i kopiować kwadrat po kwadracie na innym płótnie, a po skopiowaniu ostatniego kwadratu wyszedł z tego portret Mona Lizy, to z tego wynika, że i kopiowany obraz z Luwru jest portretem Mona Lizy.

Na tle tych rozważań widoczna staje się jałowość sporów na klasyczny już temat „człowiek a maszyna”, na przykład, czy maszyna może myśleć, czy nie może. Były one jałowe, ponieważ chciano je rozstrzygać bez uprzedniego wprowadzenia kryteriów rozstrzygania. Bez takich kryteriów żadna argumentacja którejkolwiek strony niczego udowodnić nie może.

Jako próbkę takiego impasu można wymienić komputery grające w szachy. Psychologowie mówili, że nie jest to odpowiednik człowieka grającego w szachy, gdyż komputer bezmyślnie wykonuje posunięcia wynikające z programu, jaki został do niego wprowadzony, szachista zaś myśli nad wyborem posunięć. Na to technicy odpowiadali, że szachista również jest zaprogramowany przez kogoś, kto go nauczył grać w szachy. Zdaniem psychologów to nie to samo, bo szachista potrafi od razu odróżnić posunięcia wyraźnie złe i nie traci czasu na dalsze zastanawianie się nad nimi, podczas gdy komputer nie odróżnia posunięć złych od dobrych i przeprowadza operacje nad wszystkimi po kolei. Wówczas technicy zmodyfikowali program w taki sposób, że i komputer pomijał posunięcia wyraźnie złe. Dla psychologów był to tylko przykład sprawności myślowej człowieka jako autora udoskonalonego programu.

Konstruktorzy komputerów uważają, że przez wypracowywanie coraz bardziej wyrafinowanych programów czynią działanie komputera coraz podobniejszym do myślenia człowieka. Psychologowie uważają, że działanie komputera jest bezmyślne, a w najlepszym razie może być niejaką imitacją myślenia, bo myśleć może tylko człowiek. To co dla techników jest porównaniem między człowiekiem a komputerem, dla psychologów jest porównaniem między człowiekiem bez komputera a człowiekiem z komputerem.

Tak więc, bez względu na argumenty obu stron spór nie wyszedł poza stadium początkowe, był dreptaniem w miejscu. I nie mogło być inaczej, wprawdzie bowiem w każdym sporze występują niezgodności poglądów, jednakże aby spór był sensowny, konieczna jest zgodność w ustaleniu, co jest przedmiotem sporu. W istocie spierano się tylko, czy coś nazwać „myśleniem” czy nie, bez ustalenia zakresu owego „coś”.

Usunięcie nieporozumień jest niemożliwe bez odwołania się do cybernetyki jako nauki ogólniejszej niż psychologia i technika, podobnie jak system jest pojęciem ogólniejszym niż człowiek i maszyna. Dzięki temu wszystko, cokolwiek psychologowie lub technicy zechcą rozpatrywać, znajdzie się na pewno w polu widzenia cybernetyki. Jeżeli więc określony proces zostanie w cybernetyce nazwany „myśleniem” (systemu), to wtedy przyjdzie kolej na stawianie sensownych pytań „czy człowiek myśli?” oraz „czy maszyna myśli?”. Twierdzenia cybernetyczne są bowiem niezależne od poglądów psychologów i techników, podobnie jak twierdzenia matematyczne są niezależne od poglądów księgowych i innych użytkowników matematyki.

Postępowanie według takich właśnie zasad ujawniło, że człowiek jest systemem autonomicznym, a maszyna może być zbudowana jako system autonomiczny. Jest to jednak coś zupełnie innego niż przekomarzania się, czy komputer funkcjonuje „podobnie” jak człowiek, czy może być uważany za jego „model” itp.

Mówiąc lapidarnie, inna jest słuszność twierdzenia, że zarówno stół, jak i szafa są meblami, niż twierdzenia, że stół i szafa są do siebie podobne albo że jedno jest modelem drugiego.

System autonomiczny nie jest modelem człowieka ani modelem maszyny. Natomiast człowiek jest, a maszyna może być szczególnym przypadkiem systemu autonomicznego.



4 Termin „system autonomiczny” jest równoznaczny z wprowadzonym przeze mnie dawniej terminem „układ samodzielny”, stosowanym w mojej książce Cybernetyczna teoria układów samodzielnych, Warszawa 1966.


Cyfryzacja - W.D. (autonom@o2.pl).

© autonom 2003-2017, autonom@o2.pl