Беседы о бионике - [176]

Рассмотрим теперь некоторые количественные параметры памяти человека.

В определении емкости нашей памяти существуют значительные расхождения. Ученые оценивают ее величину по-разному: от полутора миллионов (1,5 · 10⁶) до миллиона миллиардов (10¹⁵) и даже до 10²³ бит[24]. Для оценки этой емкости используются различные подходы. Так, например, Кюмфмюллер при определении минимальной емкости памяти исходит из способности человека усвоить 100 тысяч (10⁵) слов языка. При этом среднюю длину слова он принимает равной 6 буквам, а количество информации, приходящейся на одну букву в устной речи, 1,5 бит и в письменной — log₂32 = 5 бит. Это дает для минимальной емкости памяти

М_мин = (1,5 + 5) · 6 · 10⁵ = 3,9 · 10⁶бит.

Миллер оценивает пределы емкости памяти, исходя из следующих психофизиологических наблюдений. Минимальную емкость он оценивает в 1,5 * 10⁶ бит, полагая, что человек способен запомнить (выучить наизусть) по крайней мере 1000 комплексов, равноценных таблице умножения, которая содержит 1500 бит информации. Максимальное количество информации он оценивает, исходя из предположения, что человек в течение 80 лет своей жизни ежедневно запоминает информацию по 16 час со скоростью 25 бит/сек, что является, по наблюдениям психологов, максимальной скоростью восприятия. Отсюда получается величина

М_макс = 25 бит/сек · 3600 сек · 16 · 365 · 80 = 4,5 · 10¹⁰ бит.

И. Гуд, считающий, что запоминание определяется изменением состояний синапсов и что каждый синапс может находиться по крайней мере в 10 различных состояниях, оценивает память человека емкостью

М=10 · 30 · 10¹⁰ = 3 · 10¹² бит,

где число 30 — число синапсов в расчете на один нейрон, а 10¹⁰ — число нейронов в коре головного мозга.

Джон фон Нейман в своей книге "Вычислительная машина и мозг" подсчитал, что емкость памяти человека должна составлять 2,8 · 10²⁰ бит информации. Если для записи одного бита требуется один двухпозиционный переключатель, то отсюда следует, что на каждый нейрон в нервной системе должен приходиться объем памяти, эквивалентный 30 миллиардам таких переключателей!

Х. фон Фёрстер считает носителями долговременной памяти молекулы белка, которые он назвал "мнемами". Исходя из того, что объем мозга равен 10³ см³, объем одной молекулы белка равен 10^-18 см³ и каждая молекула может накопить минимум 1 бит информации, фон Фёрстер оценивал емкость памяти человека астрономической цифрой... 10²¹ бит!

Это, безусловно, крайне завышенная оценка. В действительности, по-видимому, нет необходимости заходить так далеко. Надо полагать, что истинные пределы емкости человеческой памяти составляют 10¹⁰-10¹⁵ бит, тогда как запоминающие устройства (ЗУ) современных электронных вычислительных машин (ЭВМ) способны накапливать до 10⁶-10⁷ двоичных единиц информации. И если бы мы захотели построить ЭВМ с ЗУ, равным емкости человеческой памяти, то при всем нашем желании мы этого не смогли бы сделать ни сегодня, ни завтра, ни даже в ближайшие десятилетия, так как общее число всех электронных ламп и транзисторов, имеющихся сейчас на всем земном шаре, едва соизмеримо с числом нейронов в мозге одного человека.

Необходимо также отметить огромную удельную емкость памяти биологических систем по сравнению с памятью технических запоминающих устройств. Если в лучших технических ЗУ эта величина (с учетом схем управления) достигает 10³ бит/см³, то предполагаемая удельная емкость для мозга составляет около 10¹⁸ бит/см³. Практически , кладовые нашей памяти бездонны.

Трудно представить себе ситуацию, в которой память была бы настолько заполнена информацией, что человек больше не мог бы воспринимать и запоминать новую информацию. Это резко отличает память человека от машинной памяти, в которой подобная ситуация — невозможности ввода новой информации из-за заполнения всех запоминающих ячеек — возникает весьма часто. Объяснение этого замечательного свойства памяти человека заключается вовсе не в безграничной потенциальной возможности фиксации информации, а в наличии своеобразных психофизиологических механизмов, предохраняющих мозг от "переполнения" информацией. У одних людей эти механизмы отличаются большей бдительностью, у других они более "либеральны". С этих позиций легко объяснить случаи так называемой феноменальной памяти и явления гипертрофического обострения памяти, или гипермнезии, возникающей в результате некоторых мозговых заболеваний. Этим же объясняется хорошая результативность проводящихся в последнее время опытов обучения во сне (при неглубоком сне материал запоминается значительно быстрее, чем в обычном, бодрствующем, состоянии). В состоянии такого сна некоторые механизмы, защищающие мозг от избыточной информации, оказываются выключенными, и поэтому обучение проходит быстрее.

По всей видимости, все люди обладали бы феноменальной памятью, если бы им не "мешали" особые защитные устройства мозга. Не будь этих заградительных механизмов, наш мозг мог бы вместить такой объем знаний, который сравним с общим количеством информации, содержащейся в фонде Государственной публичной библиотеки им. В. И. Ленина, — порядка 10