Статистика количественных характеристик феноменов и функций мозга и человечества

В каждой естественной науке заключено столько истины,

сколько есть в ней математики.

Иммануил Кант (1724—1804)

При определении закономерностей информационной экологии мною был проведен сравнительный анализ аналогичных параметров таких информационно-интеллектуально функционирующих систем как мозг человека и человечество в целом, результаты которого и приводятся ниже.

Но допустимо ли применение сравнительного метода для рассмотрения аналогий закономерностей развития, формирования и функционального взаимодействия с окружающей средой интелсистем органного и популяционного уровней материи? Адекватность и корректность метода могут подтверждать известные прецеденты в науке по рассмотрению взаимосвязанных параллельных материальных рядов на разных размерных уровнях молекулярном — органном, организменном

• популяционном, атомарном — планетарном: «задатки» в генотипе

• «внешние признаки» в фенотипе (Г.Мендель, 1866), гены в молекулах

• белки, клеточные структуры и их функции в живых организмах (Д.Уотсон, Ф. Крик, 1962), индивидуальное поведение особей — социальные образцы поведения в популяциях (муравейник, улей, стая) (К. Фрисч, К. Лоренц, Н.Тинберген, 1973), феномены в атомах — явления ядерных реакций на Солнце и пр.

Один из классических рецептов Декарта, позволяющий «справиться» со сложными системами, разложение их на все более мелкие детали до тех пор, пока не будет достигнут уровень, на котором эти детали, или части, станут понятными. В рамках «декартового» подхода никто не способен преодолеть трудность обработки огромного количества информации, описывающего отдельные части системы. Эта трудность преодолеваема лишь сжатием информации с обозначением «фазовых переходов» (например, вода — лед), когда система качественно изменяет свое макроскопическое состояние (Г.Хакен, 2001). Метод сжатия информации применялся ниже при обозначении аналогичных качественных изменений микро- и макро-интеллектуальных систем.

При сравнительном анализе параметров интелсистемы сообщества нервных клеток, объединенных в мозге человека, и макросоциума человечества в целом, можно провести аналогию по диапазону количеств их микрокомпонентов (табл. 1.2,1.3), размерам и иерархии макроструктур (рис. 1.8), количеству коммуникативных связей, скорости коммуникаций, расстоянию между компонентами и их быстродействию (табл. 1.4).

Количество компонентов макросистемы. Нервных клеток (нейронов) в головном мозге 109—1012 (Г. Р. Иваницкий, 1991), 1010 (Ф. Блум и др., 1988) — 1010 (П.Г.Костюк, 1981) — 1011 (Н.П.Бехтерева, 1988; Г.Хакен, 2001) (табл.1.2.).

Таблица 1.2. Оценки количества нейронов в мозге человека

Население Земли в конце XX века достигло 6 млрд человек, а к XXII веку может достичь своего предельного максимума по прогностическим математическим моделям 12,5—14 млрд (рис. 1.2) (по данным S. P. Kapitza, 1998), по данным других авторов максимум — 1—1000 млрд (табл. 1. У).

Таким образом, количество основных «компонентов», составляющих мозг человека, и «компонентов» человечества приблизительно (в порядковом отношении) равно и может составлять 109—1012 компонентов.

Количество компонентов миллисистемы (лат. mille — тысяча — 10"3 доля исходной величины). В 10см3 мозга, по приблизительным расчетам, содержится 8-106—8-109 нервных клеток. В глобальную компьютерную сеть Интернет объединены около 7-108 пользователей, а количество телефонов и телевизоров — 2-109 (М.Пайк, 1996).

Таблица 1.3. Оценки несущей способности Земли (С.П.Капица, 1999)

Количество человек в социуме на континенте от 3-107 (численность в Австралии) до 3,7-109 (населения Азии). Можно сделать вывод, что количество компонентов, объединенных в единую информационно-интеллектуальную систему в мозге, приблизительно равно или может превышать число активно обменивающихся информацией «компонентов» человечества в 10—102 раз.

Количество компонентов микросистемы (греч. mikros—малый—106 доля исходной величины). В нейронной организации, соразмерной с 1 см3 мозга, приблизительно 8-103—8-106 нервных клеток. В социуме государства количество компонентов находится приблизительно в диапазоне 103—108 человек. Таким образом, число компонентов, объединенных в подсистеме мозга, приблизительно равно или может быть меньше количества компонентов в подсистеме человечества (числа человек в социуме государства) в 10—102 раз.

Количество компонентов наносистемы (лат.nannos — карлик —10-9 доля исходной величины). В нейронной организации, соразмерной с 1 мм3 по приблизительным расчетам содержится 1—300 нейронов, размер тела которых равен 3—800 мкм. Часто в фирмах, учреждениях, институтах работает от 10 до 104 человек, что приблизительно равно или в 10 раз меньше количества нейронов в 1 мм3 мозга.

Ноогенез и статистика количеств коммуникативных связей в мозге. У новорожденного ребенка мозг примерно вчетверо меньше, чем у взрослого человека. Размеры нейронов мозга увеличиваются, а характер нервных связей и сетей усложняется по мере роста ребенка, его общения с людьми и предметами внешнего мира (Ф.Блум и др., 1988). На рис. 1.2 иллюстрируется в динамике развитие нейронов и увеличение числа связей между ними в ходе развития коры головного мозга у детей в период от рождения до двух лет (Ф. Блум и др., 1988; Conel, 1939, 1959). Каждый нейрон может быть связан нервными отростками и синапсами примерно с 500 (Л.Г.Воронин, 1979) — 1000 (Е.В.Максимова, 1990) — 3500 (Б.Ф.Сергеев, 1986) — 10000 (Г. Хакен, 2001) клетками.

Ноогенез и статистика количеств коммуникативных связей человечества. Формирование глобальной информационно-интеллектуальной системы. Открытия и изобретения XX века привели к буму развития информационных технологий, средств связи и средств массовой информации, который к концу века характеризовался чрезвычайными объемами потоков информации, производимой, хранимой, передаваемой с помощью бессчетного количества принтеров, ксероксов, бумажных носителей информации — книг, радиоприемников, магнитол, спутников, фото- и кинокамер, факсов и модемов, а также 700 млн телефонов 200 млн компьютеров и 1200 млн телевизоров (М. Пайк, 1996). Следует отметить стремительность роста пользователей техническими средствами информации.

Проследим, как развивалась интеллектуальная энергетика (способы, методы и структуры получения и применения интеллектуальной энергии) человечества с появлением новых видов связей, увеличением числа взаимодействующих людей и скоростей взаимодействия между ними, достижением современных объемов аккумулирования информации на всевозможных носителях, охватом сетями взаимодействия популяции.

Рис. 1.2. Развитие нейронов и увеличение числа связей между ними в коре головного мозга детей

100 тыс.лет до н.э. (по разным данным — от 40 до 200 тыс.лет) — на Земле появился Человек разумный (Homo sapiens), количество которого к XXI веку достигло 6 млрд.

5 тыс. лет до н. э. — появилось письменное взаимодействие — был открыт шумерский алфавит и письмо; письменность майя и кириллица — более 1 тыс. лет назад; современная грамотность: по данным ООН по 258 странам мира — грамотных 83,3% — около 5 млрд.

2,5 тыс.лет до н.э. — появилось меновое взаимодействие — в Египте и малой Азии, при оплате товаров и услуг начали использовать золото, серебро и медь; монеты — 8—7 века до н. э. в Лидии и Древней Греции.

XV век — появилось взаимодействие через чтение-печатание — печатный станок изобрел И. Гутенберг в 1454 году, после этого развилось книгопечатание и появились бумажные деньги (в России — 300 лет назад).

XIX век — появилось взаимодействие людей после передвижения их на расстояния — около 150 лет назад были изобретены пароход, паровоз, автомобиль, самолет.

1876 год — Александр Белл патентует телефонный аппарат. К концу XX века количество телефонов достигает 700 млн.

1895 год — послан первый радиосигнал (Гульермо Маркони и Александр Попов). «Эра радио» началась в 1906 году. В 1929 году был изобретен автомобильный радиоприемник, и уже в начале 1930-х годов ежедневная мировая радиоаудитория достигала 50 млн человек.

1923 год — Владимир Зворыкин создал телевизор. В 1936 году регулярные телепередачи начались в Великобритании и Германии, в 1941 — в США. К концу XX века телевизоров насчитывалось до 1160 млн.

1952 год — запатентован транзистор, что послужило началом очередного витка технологической революции: транзисторы позволили создать компьютер UNIVAC, что, в свою очередь, послужило началом современной эпохи компьютеризации. 1977 год — компания Apple начала массовое производство первых персональных компьютеров. К концу XX века компьютеров было выпущено 200 млн.

1957 год — начало разработки сети без главного компьютера; 1969г. — первые четыре компьютера соединены сетью с коммутацией пакетов; 1983 г. — все компьютеры сети ARPANet перешли на протокол Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP), позволивший подключаться к Интернет через телефонные линии; 1989 г. — Тим Бернерс-Ли разработал технологию гипертекстовых документов — язык Hiper Text Markup Language (HTML), который лег в основу самой известной в настоящее время службы Интернета World Wide Web (WWW). 2003 год — в мире насчитывается более 3 млрд Интернет-сайтов, сеть Интернет связывает 172 млн хостов и 689 млн человек (Washington ProFile, 23 июля 2003).

В 1983 году в мире насчитывался 1 млн абонентов сотовых телефонов, в 1990 году — 11 млн. Распространение сотовых технологий сделало этот сервис более дешевым, качественным и доступным. В результате, по данным Международного Телекоммуникационного Союза, в 1995 году в мире насчитывалось уже 90,7млн владельцев сотовых телефонов, за последующие шесть лет их число выросло более чем в 10 раз — до 956,4 млн. По состоянию на сентябрь 2003 года, в мире насчитывалось 1,29 млрд пользователей сотовыми телефонами. Предполагается, что к 2007 году их количество увеличится почти вдвое и превысит 2,15 млрд (Washington ProFile, 26 ноября 2003).

Все это за краткий в историческом аспекте период, особенно за последние 50 лет, привело к «информационной революции» — резкому, скачкообразному изменению количества и качества сообщений, данных, знаний, осведомлении о положении дел, сведений, передаваемых, с помощью специальных средств связи.

При прогнозировании по различным глобальным показателям, достоверность предсказаний, естественно, падает с ростом лага, поскольку трудно или невозможно учесть новые факторы, которые могут вступить в игру. Следует с большой осторожностью оценивать будущие значения на основе принятой экстраполяции и дисперсии отклонений в прошлом Увеличение объема передаваемой в мире информации происходит экспоненциально. Столь резкая динамика, при относительно малой инерции этой отрасли, затрудняет экстраполяцию существующей зависимости в будущее.

Между тем, сложно уйти от соблазна хотя бы обозначить наметившуюся к XXI веку характерную тенденцию роста количества пользователей техническими информационными средствами со стабилизацией на минимуме при исчерпании инерции и охвате только обеспеченной части цивилизованного населения (min на рис. 1.4) и со стабилизацией на максимуме при стирании существующего расслоения общества и охвате всего мирового прогнозируемого населения (max на рис. 1.4 ).

Способности нейрона «общаться» одновременно с каким количеством клеток не изучены. Человек ограничен в удержании внимания и сосредоточенном восприятии, и, обычно, одномоментно связывается только с одним информационным источником.

Из психологии и менеджмента известно, что оптимальность коллегиального принятия решения наблюдается в коллективе до 10—102 чел. С помощью средств связи человек неодномоментно общается примерно с 103 абонентами. Таким образом, количество коммуникативных связей в цепи в мозге приблизительно равно или больше числа коммуникативных связей человека в 10 раз.

Из сравнения данных, представленных в таблице 1.4 ясно, что при примерно равном количестве «компонентов» мозг в сопоставлении с человечеством является функционально медленной, но компактной информационно-интеллектуальной системой.