Кибернетика и общество (сборник)

Насекомые и ракообразные (фактически все членистоногие) являются примерами иного типа развития. Наружные контуры тела у них окружает оболочка из хитина, выделяемого клетками эпидермы. Хитин есть плотное вещество, довольно близкое по свойствам целлюлозе. На сочленениях слой хитина тонок и сравнительно гибок, но на остальных частях тела он становится тем твердым внешним скелетом, который мы наблюдаем у омаров и тараканов. Внутренний скелет – например, у человека – может расти вместе с организмом. Внешний скелет расти не может (если только он не наращивается, как это происходит с раковиной улитки). Это омертвевшая ткань, лишенная «врожденной» способности к росту. Она служит для надежной защиты тела и прикрепления мускулов, но по сути является этаким узким пиджаком.

Внутренний рост членистоногих может трансформироваться во внешний только через сбрасывание старого «пиджака» и выращивание под ним нового, который первоначально мягок, гибок и способен принимать достаточно свободную форму, но очень скоро приобретает жесткость своего предшественника. Иными словами, стадии роста отмечаются, так сказать, случаями линьки, сравнительно частыми у ракообразных и гораздо более редкими у насекомых. Такие стадии у личинки наблюдаются неоднократно. У куколки отмечается переходная линька, в ходе которой крылья, бесполезные для личинки, развиваются до вполне функционального состояния. Процесс завершается на предпоследней стадии развития куколки, а финальная линька знаменует появление на свет взрослого существа. Взрослое насекомое, так называемое имаго, больше не линяет, поскольку находится на ступени половой зрелости; в большинстве случаев оно способно принимать и усваивать пищу, но существуют насекомые с неразвитыми ртом и пищеварительным трактом: эти имаго могут лишь спариваться, откладывать яйца и умирать.

Нервная система принимает участие в этом процессе сбрасывания старой и создания новой оболочки. Хотя некоторые факты свидетельствуют, что какая-то память сохраняется при переходе от личинки к имаго, эта память не может быть слишком обширной. Физиологическим условием наличия памяти и, следовательно, обучения выступает, по-видимому, некое постоянство организации, позволяющее сохранять порождаемые внешними чувственными впечатлениями изменения как более или менее постоянные изменения структуры или функции. Метаморфоза есть слишком радикальное изменение для того, чтобы продолжительные фиксации этих изменений могли сохраниться в достаточном количестве. Действительно, трудно вообразить сколько-нибудь точную память, способную пережить данный процесс радикальных внутренних преобразований.

У насекомого имеется и другое ограничение, следствие способа, каким оно дышит и каким циркулирует его кровь. Сердце насекомого обладает скверной, очень слабой трубчатой структурой, оно гонит кровь не по кровеносным сосудам четкой формы, а по иррегулярным полостям, или пазухам, передающим кровь тканям. Эта кровь лишена пигментированных телец и содержит кровяные пигменты в растворе. Такой способ передачи кислорода кажется заведомо менее эффективным по сравнению с корпускулярным способом.

Кроме того, способ питания тканей кислородом у насекомого предполагает в лучшем случае локальное использование крови. Тело насекомого обладает системой ветвящихся трубок, которые доставляют воздух напрямую извне к тканям для обогащения кислородом. Эти трубки предохраняют от разрушения спиральные волокна хитина, то есть они пассивно открыты, однако мы нигде не обнаружим признаков активной и эффективной системы нагнетания воздуха. Дыхание осуществляется только посредством диффузии.

Отметим, что те же самые трубки посредством диффузии распространяют по организму свежий воздух и выводят наружу использованный, насыщенный углекислым газом воздух. В диффузионном механизме время диффузии зависит не от длины трубки, а от квадрата ее длины. Потому в целом эффективность этой системы тяготеет к быстрому падению по мере увеличения размеров насекомого и опускается ниже порога выживания у организмов сколько-нибудь значительного размера. Получается, что насекомое по своей структуре не способно обладать первоклассной памятью и по той же причине не может достичь эффективного размера.

Чтобы понять значение этого ограничения в размерах, давайте сравним два искусственных сооружения – коттедж и небоскреб. Вентиляция коттеджа вполне адекватно обеспечивается за счет циркуляции воздуха через оконные рамы, не говоря уже о тяге в печной трубе. Тут не нужна специальная вентиляционная система. С другой стороны, в небоскребе, где комнаты находятся внутри комнат, остановка системы принудительной вентиляции спустя всего несколько минут приведет к невыносимому загрязнению воздуха в рабочих помещениях. Диффузии и даже конвекции уже недостаточно для вентиляции подобных сооружений.

Абсолютные максимальные размеры насекомого меньше размеров, которых могут достичь позвоночные. С другой стороны, «первичные» элементы, из которых состоит насекомое, не всегда меньше таковых у человека или даже у кита. Нервная система тоже имеет небольшие размеры, но все же состоит из нейронов, которые ненамного меньше нейронов человеческого мозга, хотя их значительно меньше по количеству, а их структура гораздо менее сложная, чем у человека. Что касается интеллекта, мы вправе ожидать того, что здесь будут значимы не только относительные размеры нервной системы, но и, что важнее, абсолютные размеры. В редуцированной структуре насекомого попросту нет места для нервной системы большой сложности, а также для емкой памяти.

Ввиду невозможности использования емкой памяти, а также с учетом того факта, что свою «юность» насекомое – например, муравей – проводит в форме, изолированной от фазы зрелости промежуточной катастрофой метаморфоза, у муравья нет возможности многому научиться. Вдобавок его поведение на стадии зрелости должно быть с самого начала почти безукоризненным в рамках конкретной функции, и становится ясно, что инструкции, получаемые нервной системой насекомого, должны быть во многом результатом его анатомии и физиологии, а вовсе не какого-либо личного опыта. В этом отношении насекомое можно уподобить тем типам вычислительных машин, команды которым заранее записаны на «лентах»; такие машины фактически не располагают механизмами обратной связи, которые помогали бы им действовать в неопределенном будущем. Поведение муравья определяется не столько разумом, сколько инстинктами. Физический «пиджак», в котором вырастает насекомое, несет прямую ответственность за формирование ментального «пиджака», регулирующего образцы его поведения.

Здесь читатель мог бы спросить: «Что ж, нам уже известно, что муравей как индивидуум не слишком разумен, так к чему все эти объяснения того, почему он не может быть разумен?» Ответ будет таким: кибернетика предполагает, что конструкция машины или организма указывает на их способность выполнять какую-либо задачу. Тот факт, что механическая ригидность насекомого ограничивает его интеллект, тогда как механическая гибкость человеческого существа обеспечивает почти безграничные возможности интеллектуального развития, весьма значим для точки зрения, излагаемой в данной книге. Теоретически мы могли бы сконструировать машину, чья механическая структура воспроизводила бы человеческую физиологию; в этом случае у нас появилась бы машина, интеллектуальные качества которой воспроизводили бы умственные способности людей.

Применительно к обусловленности поведения величайшим контрастом поведению муравья является не просто поведение млекопитающего вообще, но поведение именно человека. Часто отмечалось, что человек есть неотеническая форма: если сравнить человека с его ближайшими родственниками, человекообразными обезьянами, мы обнаружим, что взрослый человек волосами, головой, фигурой, пропорциями тела, структурой кости, мышцами и прочим более схож с новорожденной, а не со взрослой обезьяной. Среди животных человек – этакий Питер Пэн, который не пожелал взрослеть.

Эта незрелость анатомической структуры объясняется длительным периодом детства человека. Физиологически человек не достигает половой зрелости до тех пор, пока не прожил пятую часть своего обычного срока жизни. Сравним этот факт с соотношением периодов жизни мыши, которая живет три года, а начинает размножаться к концу третьего месяца после рождения. Перед нами соотношение «двенадцать к одному». Следует отметить, что указанная для мыши пропорция намного более типична для огромного большинства млекопитающих, нежели соотношение периодов жизни человека.

Половая зрелость у большинства млекопитающих либо репрезентирует конец периода родительской опеки, либо простирается значительно дольше. В нашем сообществе человек считается незрелым до двадцати одного года, а современный период образования для приобретения более сложных профессий затягивается приблизительно до тридцати лет, фактически за срок наибольшего физического расцвета. Выходит, что человек проводит примерно сорок процентов своей нормальной (по продолжительности) жизни в качестве ученика, опять-таки по причинам, связанным с физической структурой тела. Для человеческого сообщества столь же естественно опираться на обучение, как сообществу муравьев использовать наследуемые образцы.

Подобно всем прочим организмам, человек живет в контингенциальной Вселенной, но его преимущество перед остальной природой заключается в том, что он физиологически и, следовательно, интеллектуально лучше умеет приспосабливаться к радикальным изменениям окружающей среды. Человеческий род силен лишь постольку, поскольку он использует преимущества врожденных и адаптируемых познавательных способностей, обусловленных его физиологической структурой.

Уже отмечалось, что эффективное поведение подразумевает получение информации посредством какого-либо механизма обратной связи, извещающего о достижении цели или неудаче. Простейшие системы обратной связи регистрируют только главные успехи или неудачи в выполнении задачи – например, удалось ли нам схватить предмет, который мы старались поднять, или достиг ли авангард армии назначенного места в назначенное время. Впрочем, существует множество других форм обратной связи, обладающих более сложной природой.

Нам часто необходимо знать, оказалась ли успешной вся линия поведения, так сказать, стратегия действий. Животное, которое мы учим находить в лабиринте пищу или избегать электрических разрядов, должно уметь фиксировать то обстоятельство, насколько успешным в целом оказался общий план прохождения лабиринта, и должно уметь изменять этот план, чтобы эффективно преодолевать лабиринт. Такая форма обучения почти несомненно является обратной связью, но это обратная связь высшего порядка – взаимодействие линий поведения, а не элементарных действий. Она отличается от более простых обратных связей своим «логическим типом», как выразился бы Бертран Рассел^[30].

Аналогичный пример поведения можно обнаружить и в машинах. Недавнее нововведение в технологиях телефонной связи позволяет провести интересную механическую аналогию со способностью человека приспосабливаться к окружающим условиям. Во всей телефонии автоматическое переключение уже почти восторжествовало над ручным, и может показаться, что нынешние формы автоматического переключения представляют собой почти совершенный процесс. Тем не менее чуть более пристальный взгляд обнаруживает, что современный процесс является чрезвычайно расточительным для оборудования. Число людей, с которыми я фактически хочу разговаривать по телефону, невелико; оно остается в значительной степени тем же самым ограниченным числом – день за днем и неделя за неделей. Я пользуюсь телефонным оборудованием преимущественно для контактов с членами этой группы. Современная техника переключения вызовов как таковая предусматривает, что процесс вызова абонентов, которым мы звоним четыре или пять раз в день, никак не отличается от процесса вызова тех абонентов, которым мы, возможно, не позвоним никогда. С точки зрения равномерности загрузки телефонной сети мы используем оборудование слишком мало при частых вызовах – и слишком много при редких вызовах. Эта ситуация напоминает мне стихотворение Оливера Уэндела Холмса об «одноконной коляске»^[31]. Как вы помните, этот ветхий экипаж после столетней службы доказал, что его когда-то сконструировали весьма тщательно: ни колеса, ни верх, ни оси, ни сиденья ничем не продемонстрировали следов неэкономичного излишка степени износа. По сути, эта «одноконная коляска» олицетворяла вершину машиностроения, а не просто юмористическую фантазию. Просуществуй обода колес чуть дольше, чем спицы, а облучок – чуть дольше, чем оси, эти детали конструкции могли бы опровергнуть ряд экономических постулатов относительно износа. Эти детали можно было бы снять, не причиняя ущерба продолжительности срока службы коляски в целом, либо «подогнать» под них остальные, чтобы продлить срок службы экипажа. Не будет преувеличением сказать, что любой предмет иной природы, чем «одноконная коляска», сконструирован расточительно.

Это означает, что с точки зрения наибольшей экономии в обслуживании нежелательно, чтобы процессы моего соединения с мистером А, которому я звоню трижды в день, и мистером Б, который остается для меня всего-навсего записью в телефонной книжке, являлись бы фактами одного порядка. Если бы мне выделили способ несколько более прямого контакта с мистером А, тогда время, потраченное на ожидание звонка мистеру Б (вдвое дольше, чем А), удалось бы компенсировать сполна. Следовательно, если возможно без чрезмерных затрат сконструировать аппарат, который записывал бы мои предыдущие звонки и сообщал мне о степени загрузки линии в зависимости от частоты предыдущего использования телефона, я получил бы лучшее обслуживание – или менее дорогостоящее (или то и другое). Голландская компания «Филлипс лэмп» сумела это сделать. Качество ее услуг повысилось за счет обратной связи по так называемому высшему логическому типу Рассела. Такая система обладает бо́льшим разнообразием, более адаптивна и работает более эффективно, чем обычное оборудование, с энтропийной склонностью более вероятного преодолевать менее вероятное.

Повторяю, обратная связь есть метод управления системой через внедрение в нее результатов предшествующей деятельности. Если эти результаты используются всего лишь как цифровые параметры регулирования системы, налицо простая обратная связь, которую контролируют инженеры. Но если информация, поступающая по итогам деятельности машины, способна изменять общий метод и форму ее деятельности, перед нами процесс, который мы вправе называть обучением.

Другой пример процесса обучения возьмем из области конструирования устройств, определяющих упреждение цели. В начале Второй мировой войны сравнительная неэффективность огня зенитной артиллерии поставила вопрос о насущной необходимости внедрения устройств, которые следили бы за положением самолета в воздухе, определяли расстояние до него, вычисляли продолжительность времени, которое понадобится снаряду на достижение цели, и прогнозировали, где самолет окажется к истечению этого срока. Если бы самолет мог предпринимать сугубо произвольные маневры уклонения, никакая степень мастерства не позволила бы нам воспроизвести пока еще не известное движение самолета в течение промежутка времени между выстрелом и моментом, когда снаряд приблизительно должен достигнуть цели. Впрочем, при многих обстоятельствах летчик либо не предпринимает, либо не может предпринять произвольных действий уклонения. Его сдерживает тот факт, что, выполни он резкий поворот, центробежная сила может лишить его сознания, а также тот факт, что механизм управления самолетом и набор полученных инструкций практически навязывают летчику некоторые постоянные навыки управления, что проявляются в том числе в маневрах уклонения. Эти закономерности не абсолютны, они суть, скорее, статистические предпочтения, проявляющиеся регулярно. Они могут различаться от летчика к летчику и наверняка различаются для разных типов самолетов. Вспомним, что при отслеживании столь быстро движущейся цели, как самолет, у наводчика попросту нет времени прибегать к помощи приборов и определять, где будет находиться самолет. Наводка должна быть встроена в систему управления зенитным орудием. Она должна включать статистику наших прошлых опытов взаимодействия с самолетами данного типа в разнообразных полетных условиях. Современная система ведения зенитного огня предусматривает применение устройства, которое либо использует фиксированный набор данных такого рода, либо производит выборку по ограниченному количеству таких постоянных данных. Выбор правильных данных может выполняться за счет сознательного вмешательства наводчика.

Впрочем, имеется другая проблема управления огнем, которую можно попытаться разрешить механически. Задача составления полетной статистики самолета на основе фактического наблюдения за ним и последующего преобразования данных наблюдения в правила наведения является конкретной математической задачей. В сравнении с фактическим отслеживанием самолета в соответствии с заданными правилами это относительно медленная операция, которая подразумевает внимательный анализ предшествовавших полетов этого самолета. Но все же вполне возможно механизировать не только кратковременное, но и продолжительное действие. Следовательно, можно сконструировать зенитное орудие, которое само накапливает статистику перемещений самолета-мишени, затем передает их системе управления огнем и, наконец, адаптирует эту систему управления как быстрый способ изменения положения ствола по отношению к зафиксированному местоположению и курсу самолета.

Насколько мне известно, такого устройства еще не существует, однако такая задача вполне укладывается в рамки исследования, которое мы ведем, и ее решение может быть использовано для решения других прогностических задач. Регулировка общей схемы наводки и выстрела в соответствии с особой системой движения летящей цели представляет собой, по существу, акт обучения. Это изменение тейпинга вычислительного механизма орудия, причем изменяются не столько цифровые параметры, сколько процесс их обработки. Перед нами фактически весьма общая схема обратной связи, воздействующая на сам метод поведения устройства.

Усовершенствованный процесс обучения, который мы рассматриваем, по-прежнему ограничен механическими условиями используемой системы и очевидно не соответствует обычному процессу обучения человека. Но на основании этого процесса мы можем вывести совершенно различные способы механизации обучения разной степени сложности. В этом нам помогут соответственно локковская теория ассоциаций и павловская теория условных рефлексов. Впрочем, прежде чем обратиться к их рассмотрению, я хотел бы сделать несколько замечаний общего свойства, заблаговременно отвечая на неизбежную критику моих положений.

Разрешите напомнить те основы, на которых возможно развивать теорию обучения. В значительной степени работа нейрофизиолога Павлова сводилась к изучению способов передачи импульсов нервными волокнами, или нейронами; данный процесс описывается как явление разряда «все или ничего». То есть если стимул достигает той точки, или порога, с которого он вообще способен распространяться по нервному волокну и не угаснуть на относительно короткой дистанции, воздействие этого стимула на сравнительно отдаленную точку нервного волокна будет во многом независимым от его первоначальной силы.

Упомянутые нервные импульсы распространяются от нейрона к нейрону через точки контакта между ними, называемые синапсами, где одно «входящее» волокно может контактировать со многими «выходящими» волокнами, а одно «выходящее» волокно – со многими «входящими». В этих синапсах импульса, посылаемого одним входящим нервным волокном, часто недостаточно для получения эффективного исходящего импульса. Вообще, если импульсы, поступающие на конкретное «выходящее» волокно от входящих синапсических сочленений, немногочисленны, то «выходящее» волокно может не отреагировать. Под словом «немногочисленны» я не обязательно имею в виду то, что все входящие нейроны действуют одинаково – или даже то, что применительно к любому набору входящих активных синапсических сочленений можно раз и навсегда решить, будут ли возбуждаться «выходящие» волокна. Также я отнюдь не намерен игнорировать то обстоятельство, что некоторые «входящие» волокна не стремятся создать стимул для связанных с ними «выходящих» волокон, а вместо этого препятствуют указанным волокнам принимать новые стимулы.

Так или иначе, задачу прохождения импульсов по волокнам можно описать довольно простым способом как явление «все или ничего», а вот передача импульса через слой синапсических сочленений обусловливается сложной моделью реагирования, когда ряд комбинаций входящих нейронов, возбуждающихся на протяжении конкретного отрезка времени, побуждают пересылать сообщение дальше, зато ряд других комбинаций этого не делают. Такие комбинации не являются жестко зафиксированными, вдобавок они зависят не только исключительно от прошлых сообщений, поступивших в синапсический слой. Известно, что они изменяются под влиянием температуры и могут изменяться под влиянием многих других факторов.

Изложенное представление о нервной системе соответствует теории машин, которые состоят из последовательности переключающих устройств, где включение последующего переключателя зависит от определенных комбинаций более ранних переключателей в цепи, включаемых одновременно с ним. Эта машина, действующая по принципу «все или ничего», называется цифровой машиной. Она обладает немалыми преимуществами в решении разнообразных задач управления и коммуникации. Например, строгость выбора между «да» и «нет» позволяет ей накапливать информацию таким образом, чтобы у нас появилась возможность выявлять малые различия в очень больших числах.

Кроме этих машин, работающих по принципу «да – нет», существуют другие вычислительные и контрольные машины, которые не столько считают, сколько измеряют. Эти машины называются аналоговыми машинами, потому что они работают на аналоговых связях между измеряемыми величинами и цифровыми параметрами, которые призваны характеризовать эти величины. Примером аналоговой машины является логарифмическая линейка, противопоставляемая, скажем, настольному арифмометру, который оперирует цифрами. Те, кто пользовался логарифмической линейкой, знают, что шкала, на которой нанесены деления, и острота нашего зрения ставят жесткие ограничения на точность чтения показаний линейки. Эти ограничения не так просто раздвинуть, как может показаться, за счет увеличения размеров линейки. Логарифмическая линейка длиной в 10 футов даст решение точнее всего на один десятичный разряд по сравнению с логарифмической линейкой в один фут, причем для достижения такой точности необходимо не только отмерить каждое деление на большой линейке столь же тщательно, как на малой, но и ориентировать эти последовательные деления в соответствии с разметкой логарифмической линейки длиной в один фут. Более того, сохранение жесткости линейки большего размера куда актуальнее, чем для линеек меньшего размера, и это обстоятельство ограничивает увеличение точности при увеличении размеров линейки. Иными словами, на практике машины, которые измеряют, в противоположность счетным устройствам, весьма ограничены в своей точности. Прибавим сюда приверженность физиолога принципу «все или ничего» – и мы поймем, почему значительная часть исследований в области конструирования механических подобий мозга была посвящена машинам, действующим в большей или меньшей степени на цифровой основе.

Однако если слишком упорно настаивать на том, что мозг является идеальной цифровой машиной, мы рискуем вызвать вполне обоснованную критику, частично со стороны физиологов, а частично со стороны до некоторой степени противоположного лагеря тех психологов, которые предпочитают не прибегать к сравнениям с машинами. Я уже сказал, что для цифровых машин используется тейпинг, который определяет последовательность выполняемых операций, и что изменение тейпинга на основании предыдущего опыта соответствует процессу обучения. В человеческом мозге ближайшую аналогию тейпингу составляет определенность синапсических порогов, то есть комбинаций входящих нейронов, что возбуждают соединенный с ними выходящий нейрон. Мы видели, что эти пороги могут меняться под воздействием температуры, и у нас нет оснований полагать, что они не могут изменяться под воздействием химического состава крови и многих других факторов, каковые сами по себе не относятся к явлениям типа «все или ничего». Поэтому необходимо при рассмотрении проблемы обучения чрезвычайно осторожно применять принцип «все или ничего» для описания деятельности нервной системы – во всяком случае, без обоснованной научной критики этого принципа и без конкретных экспериментальных свидетельств в подкрепление нашей гипотезы.

Часто можно услышать, будто теории обучения, которая подходила бы для машин, вовсе не существует. Еще говорят, что на современной ступени нашего познания любая теория обучения, которую я могу предложить, окажется преждевременной и, вероятно, не будет соответствовать фактическому функционированию нервной системы. Я хотел бы выбрать среднюю линию между этими двумя критическими высказываниями. С одной стороны, я намерен описать метод конструирования обучаемых машин – метод, который не только позволит мне создавать специальные машины такого типа, но и предоставит общие технические приемы конструирования очень широкого класса подобных машин. Лишь в случае, если я смогу достичь такой степени обобщения, мне удастся хотя бы в некоторой степени защититься от того критического замечания, что механические процессы, которые, по моему мнению, аналогичны обучению, по своей сути принципиально отличаются от обучения.

С другой стороны, мне хотелось бы описать такие машины в терминах, которые покажутся достаточно знакомыми тем, кто ведет фактическое наблюдение за процессами нервной системы, за поведением человека и животных. Конечно, я понимаю, что не могу надеяться на абсолютную правоту в изложении всех деталей при описании реального человеческого механизма и что могу даже серьезно ошибаться. Тем не менее, если хочу предложить схему, которая может быть выражена словесно в форме понятий, относящихся к человеческому разуму и человеческому мозгу, я тем самым обеспечу себе отправную точку для преодоления критики, а также критерий, с которым можно сопоставить ожидаемый результат на основании других теорий.

Джон Локк в конце XVII столетия выдвинул гипотезу о том, что разум наполнен некими сущностями, которые он называл идеями. Для Локка разум был совершенно пассивен, представлял собой пустую доску, tabula rasa^[32], на которой фиксируются опыт и впечатления индивидуума. Если эти впечатления появляются часто, либо единовременно, либо в определенной последовательности, или же в ситуациях, которые мы обычно относим к причинно-следственным связям, то, по Локку, эти впечатления, или идеи, будут формировать комплексные идеи, обладающие выраженной позитивной тенденцией к удержанию составных элементов вместе. Механизм, посредством которого идеи удерживаются вместе, является неотъемлемой частью самих идей; при этом во всей работе Локка ощущается своеобразное нежелание охарактеризовать подобный механизм. Его теория, пожалуй, имеет такого рода отношение к действительности, какое наблюдается между фотографией локомотива и настоящим локомотивом. Это просто схема без каких-либо работающих элементов. Впрочем, последнее неудивительно, если принять во внимание период, когда Локк выдвинул свою теорию. Именно в астрономии, а не в инженерном деле или психологии, впервые приобрела значимость динамическая точка зрения, представление о работающих частях; и в том заслуга Ньютона, не предшественника Локка, а его современника.

На протяжении нескольких столетий наука, подчинявшаяся аристотелевскому стремлению к классификации, пренебрегала современным стремлением искать способы функционирования явлений. Скажу так: применительно к тем растениям и животным, каковые не изучены до сих пор, трудно понять, каким образом биологическая наука могла бы вступить в собственный динамический период, кроме как вследствие продолжительного накопления фактов из области описательной естественной истории. Примером тут может послужить великий ботаник Карл Линней. Для самого Линнея виды и роды оставались неизменными аристотелевскими формами, а не вехами на маршруте эволюции; но только на основе дотошного линнеевского описания возможно накопить убедительные доказательства протекания. Первые естественные историки были, по существу, интеллектуальными «героями фронтира»; слишком горячо рвавшиеся осваивать новые территории, они в значительной степени пренебрегали необходимостью объяснения новых обнаруженных форм. Затем на смену героям пришли деятельные фермеры, а на смену натуралистам – современные ученые.

В последней четверти минувшего века и в первой четверти XX столетия другой великий ученый, Иван Павлов, по-своему исследовал фактически ту же самую область, которую ранее изучал Локк. Однако Павлов исследовал условные рефлексы экспериментально, а не теоретически, как Локк. Более того, отслеживал условные рефлексы низших животных, а не проявления этого рефлекса у человека. Низшие животные не способны говорить на человеческом языке, они изъясняются на языке поведения. Бо́льшая часть их наиболее очевидного поведения эмоциональна по своим побуждениям, а большинство эмоций диктуется поисками пищи. Павлов начал свои исследования именно с пищи и с физиологических симптомов слюноотделения. Довольно просто вставить канюлю в слюнную железу собаки и далее наблюдать выделение слюны при появлении пищи.

Обыкновенно многие факторы, не связанные с пищей, например видимые объекты, услышанные звуки и пр., не оказывают никакого воздействия на слюноотделение, но Павлов заметил, что если при кормлении собаки регулярно показывать какие-то предметы или издавать какие-то звуки, то позднее одного показа предмета или одного звука становится достаточно, чтобы вызвать слюноотделение. То есть рефлекс слюноотделения обусловлен предыдущими ассоциациями.

Здесь перед нами, на уровне рефлекса животных, нечто наподобие ассоциации идей Локка, ассоциация, которая возникает как рефлекторная реакция, чье эмоциональное содержание предположительно чрезвычайно сильно. Отметим довольно сложную природу предшествующих факторов, необходимых для появления условного рефлекса павловского типа. Прежде всего эти факторы обычно связаны с каким-то важным параметром жизни животного, в данном случае с пищей, пускай даже в своей окончательной форме рефлекс может вызываться в отсутствие пищи. Впрочем, можно проиллюстрировать значимость первоначального стимула для павловского условного рефлекса на примере электрифицированных изгородей вокруг скотоводческой фермы.