Сравнительный анализ физиологических возможностей мозга человека и функционального информационного потенциала человечества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эволюция человечества повторяет  эволюцию мозга в филогенезе и  онтогенезе.

      В процессе эволюции численность человечества, в соответствии с математическими моделями С.П.Капицы, возрастает от двух первочеловеков до около 70 млн человек (ХХ век до н. э.), около 300 млн (к началу н. э.), около 1 млрд (к 30-м годам ХХ века н. э.), и может достигнуть своего максимума в 12.5-14 млрд (в ХХI-ХХII веках).

      В процессе филогенеза (эволюционного развития организмов) численность нервных клеток возрастает от единиц у многоклеточных организмов, беспозвоночных, к позвоночным, высшим приматам (1 млрд у шимпанзе [4]) и, наконец, в процессе антропогенеза - к 10 - 100 млрд. в головном мозге взрослого человека.

       В связи с недостатком точности в известных данных по количеству нервных клеток у различных животных, следует отметить статистику веса головного мозга, которая у млекопитающих описывается формулой, впервые предложенной О.Снеллом еще в 1891 году М мозга = a M тела 0.68 [16]. По уточнениям В.Стахла для млекопитающих действует закономерность М мозга = 0.01 M тела 0.70 и вес мозга у мелких животных от самого малого достигает у крупных животных – 4000 г у слона, 2800 г у кита. Для человека же М мозга = 0.08-0.09 M тела 0.66 [17] и средний вес головного мозга взрослого мужчины 1375 г, женщины – 1275 г (индивидуальные вариации – 900-2000 г). Отношение веса головного мозга к весу тела у человека превышает примерно в 4 раза таковое у животных и составляет около 10 % у новорожденного и 2.5 % у взрослого человека.

        Онтогенез (индивидуальное развитие) есть быстрое и краткое повторение филогенеза – является основным биогенетическим законом, сформулированным Э.Геккелем в 1866 г. Онтогенез головного мозга берет свое начало от 1-2 первичных эмбриональных клеток, увеличивающихся в количестве при дроблении и делении, формирующих соответствующий зародышевый лепесток и его дифференцировку. К моменту рождения объем головного мозга плода человека достигает 375 см3, к 10 годам жизни - 1300 см3. При этом с одной стороны утверждают [М], что сроки генерации нейронов коры больших полушарий составляют примерно 65 дней из всей длительности периода внутриутробного развития (280 дней) и нейрогенез во всех отделах мозга заканчивается почти у всех животных в пренатальном периоде, а с другой – морфофункциональное созревание структур мозга заканчивается к 13 годам, становление дефинитивного типа функционирования мозговых структур следует относить к 16-17-летнему возрасту.

     Экстраполируя по объему и весу мозга примерную численность нервных клеток можно предположить, что к моменту рождения численность нервных клеток может составлять 3-30 млрд. Таким образом, у новорожденного ребенка количество нервных клеток больше, чем у взрослого шимпанзе и больше, чем число населения Земли в первой половине ХХ века, но сравнимо в порядковом отношении с прогнозируемой максимальной численностью населения человечества на Земле в ХХI-ХХII вв.

      К теории эволюции интеллекта. Из проведенного анализа можно сделать вывод: эволюция численности человечества повторяет эволюцию численности нервных клеток в филогенезе и онтогенезе мозга человека, и как следствие - эволюция человечества, возможно, повторяет некоторые количественные, а соответственно, от них зависящие качественные информационные, функциональные, параметрические, синергетические характеристики филогенеза и онтогенеза головного мозга человека. Мною предлагается термин: НООГЕНЕЗ – это эволюционное морфофункциональное развитие интеллекта.

      По аналогии с основным биогенетическим законом выдвигается гипотеза основного закона эволюции человечества, описывающего связь между развитием человечества и эволюцией филогенеза и онтогенеза мозга человека: численность, автономность, ряд синергетически управляемых информационно-интеллектуальных функций, характеризующих человечество на различных этапах эволюции, начиная от его зарождения и кончая развитым состоянием, являются сжатым повторением отдельных черт длительной эволюции, пройденной нервной системой, от простейших форм в древние времена до настоящего мозга человека, и также является длительным повторением ряда характеристик эволюции, которую проходит индивидуальный головной мозг человека от эмбриональных клеток до развитого структурно-функционального состояния.

     Иными словами, в эволюции человечества как единой целостной автономной организационно-замкнутой информационно-интеллектуальной биосистемы, проявляются в кратком повторении отдельные черты филогенеза и в длительном повторении некоторые характеристики онтогенеза мозга человека.

 

 

 

 

Человечество как предел, тупик или этап эволюции интеллекта?

       Будет ли возникшее высокоинтеллектуальное существо (человек, например) эволюционировать в другой разумный вид при достижении очередного потенциального этапа эволюции, зависит от того, какими познавательными возможностями он обладает. Если возникший на определенном этапе эволюции разумный вид способен исчерпывающе постичь Вселенную и при ее освоении он не столкнется с угрозой своего полного уничтожения, то интеллект больше не эволюционирует. Нет мотивов (естественного отбора по Ч. Дарвину) для его дальнейшей эволюции. Аналогично тому, как нет на Земле разумных существ, созданных природой на другом, кроме существующего, принципе.

      При неудачно выбранном старте, эволюция интеллекта может достичь своего тупика на любом из этапов. Очевидно, что утверждать априори нельзя, является ли прекращение изменчивости высокоразвитого вида, например человека на Земле, тупиком эволюции  или же вид (человек) настолько интеллектуально совершенен, что может познать Вселенную и без дальнейшего преображения в новый еще более разумный вид. Но что можно утверждать точно – первый этап эволюции интеллекта в лице человечества достигнут! Его не может уничтожить никакой из видов существ на Земле. Самоуничтожение человечества или его уничтожение с гибелью Земли можно рассматривать как очередное поражение эволюции интеллекта. Первой, на научной памяти человечества, потерпела поражение эволюция динозавров, которые постепенно трансформировались во все более интеллектуальное существо, пока все не погибли при столкновении Земли с огромным астероидом.

     С другой стороны, человечество по отношению к дальнейшей эволюции интеллекта, может находиться в таком же отношении, как четыре нуклеотида, к строению ДНК. Или молекула ДНК по отношению к разумным созданиям на Земле. Тогда человечество, являясь базисным элементом эволюции интеллекта во Вселенной, не станет больше изменяться как вид. Ведь не совершенствуются (модифицируются или заменяются) четыре базовые нуклеотиды в ДНК или тип строения ДНК разумных созданий! Следовательно, не исключено, что человечество представляет собой предел (тупик?) эволюции интеллекта на Земле. То есть эволюция разумных существ на Земле в лице человечества получила свое полное завершение!

      Пока не видно, где та ДНК для человечества, в которую оно будет включено наподобие базисного нуклеотида? Но не исключено, что этого мы никогда и не увидим, наподобие того, как нуклеотиды, составляющие ДНК, не могут постичь своей роли в структуре ДНК.

Результаты эволюции информационно-интеллектуальных систем.

       Иерархия и размерность мозга и человечества. Иерархические структуры организации автономных информационно-интеллектуальных систем мозга человека и всего человечества укладываются в 6-7 иерархий и в 10 размерных порядков.Количество компонентов автономных информационно-интеллектуальных систем. Нервных клеток (нейронов) в головном мозге 109–1012, 1010 – 1011. Население Земли в конце ХХ века достигло 6 млрд. человек, а к XXII веку может достичь своего предельного максимума по прогностическим математическим моделям 12.5-14, расчетам ООН – 11.6-40 млрд. Таким образом, количество основных «компонентов», составляющих мозг человека и «компонентов» человечества приблизительно (в порядковом отношении) равно.

      Количество компонентов информационно-интеллектуальной системы, объединенных в сеть. Мозг работает как единое целое, объединяющее 1010 –1011 клеток. В 10 см3 мозга, по приблизительным расчетам, содержится 8х106–8х109 нервных клеток. В глобальную компьютерную сеть интернет объединены около 9х106 пользователей, а количество телефонов и телевизоров примерно 2х109. Количество человек в социуме на континенте от 3х107 (численность в Австралии) до 3.7х109 (населения Азии). Отсюда можно заключить, что количество компонентов, объединенных в единую информационно-интеллектуальную систему в мозге, приблизительно равно или может превышать число активно обменивающихся информацией «компонентов» человечества в 101 –102 раз.

     Количество компонентов в подсистеме. В нейронной организации, соразмерной с 1 см3 мозга, приблизительно 8х103–8х106 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 (человек в социуме государства) в 101 –102 раз.

      Количество компонентов, взаимодействующих в цепи. 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 компонентов, взаимодействующих в цепи в мозге. Коммуникативные связи в цепи. Каждая нервная клетка может быть связана нервными отростками и синапсами примерно с 500, 1000, 3500 клетками. Способности нервной клетки «общаться» одновременно с каким количеством клеток не изучены. Каждый 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 с около 102 абонентами. Таким образом, количество коммуникативных связей в цепи в мозге примерно равно или больше числа коммуникативных связей человека в 101–102 раз.

     Скорость коммуникации. Скорость прохождения импульса по нервным волокнам равна 20 м/сек, 1-102м/сек. Скорость зрительных, звуковых коммуникаций между людьми с помощью и без специальных средств связи находится в диапазоне 3х102 – 3х108 м/сек (от скорости звука до скорости распространения электромагнитных волн, электротока, света). Таким образом, скорость коммуникаций в мозге ниже скорости коммуникаций между компонентами человечества в 102 –106 раз.

       Расстояние. Удаленность компонентов усложняет коммуникацию. В центральной нервной системе расстояние между компонентами находится в диапазоне от расстояния между нервными клетками и другими возбудительными образованиями (в синапсах) до расстояния от анализирующих до исполнительных органов - от 10-6м до 2 м. В человеческом сообществе расстояние между компонентами находится в диапазоне: от расстояние при межличностном речевом общении между людьми до коммуникаций с использованием специальных средств (телефон, телевиденье, компьютерные сети) на дальние расстояния (до длины экватора Земли) - от 1 м до 4х107 м. Отсюда следует, что расстояние, которое может являться условием, усложняющим коммуникацию, между компонентами мозга меньше, чем между компонентами человечества в 107 –1013 раз.

      Общая длина коммуникационной сети. Общая длина нервных отростков 4.5х106 м. Общая длина всех человеческий коммуникаций не определена, но может достигать порядка 1014 –1017м (количество пользователей специальных средств связи умноженное на максимальную длину связи – длину экватора), что является больше общей длины нервных отростков в 108 –1011 раз. Быстродействие «вычислительных функций» компонентов. Длительность нервного импульса возбуждения 3 мс плюс 6 мс рефрактерный период формирует быстродействие на нейронах - 102 операций в секунду. Быстродействие мозга человека как «компонента человечества» не определено, между тем известно быстродействие созданных человеком средств связи и обработки информации: у микропроцессоров ЭВМ - 106–1012 операций в секунду. Правда, количество быстродействующих ЭВМ и масштаб их использования несравнимо меньше количества нейронов в мозге или людей на Земле. Между тем, можно заключить, что быстродействие нейронов ниже быстродействия некоторых информационно-интеллектуальных средств человечества в 104 –1010 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительный анализ физиологических  возможностей мозга человека и функционального  информационного потенциала человечества.

       У человечества в целом нет единой структуры для синтетических функций информации. У человечества нет подобной структуры, которая есть у человеческого мозга – нервных отростков аксонов, по которым идут волевые сигналы к действующим эффекторным органам. Феномен волеизъявления на демократических выборах не выдерживает сравнения с ежесекундной мощной аналитико-синтетической деятельностью человеческого мозга. Поэтому человечество и не уповает на коллективный разум, а придумывает механизмы, в соответствии с которыми выбирает для управления определенный, чем-то выдающийся ум. Следует отметить, что существующие и потенциальные возможности хранения информации у человечества практически безграничны (в случае упорядоченного отбора, накопления и защиты от разрушения). Возможности же хранения информации человеком огромны, но ограничены – временем жизни человека, возможностями «белковой памяти» и информационного потенциала генотипа. «Каждый человек в отдельности смертен, человечество же в целом бессмертно» (Апулей, II век).

      Очевидно, в функциональной организации компактных систем производства, получения и переработки информации, возможно, целесообразно считать приоритетной модель индивидуального человеческого интеллекта. А в хранении информации преимущество у возможностей человечества в целом (упорядоченный отбор материальных носителей информации, устойчивое развитие без неоправданных революционных разрушений, стабильное накопление информации, защита всемирного культурного наследия). Человечество – автономная информационно-интеллектуальная биосистема. При развитии научного направления синергетики (совместного действия), предложенного Г.Хакеном, в физиологии У.Р.Мотураной и Ф.Варелой была доказана организационная замкнутость среди биологических систем для трех частных случаев:

1.Клеточная система: компоненты  – молекулы, взаимодействия –  химические процессы производства;

2.Иммунная система: компоненты  – клоны лимфоцитов, взаимодействия  – процессы молекулярной коадаптации между поверхностными детерминантами лимфоцитов;

3.Нервная система: компоненты  – нейроны, взаимодействия –  состояния относительной активности, распространяемой посредством синаптических соединений.

    Кроме того, для формализации автономности было предложено выражение F = f (F), где F – любые процессы, взаимодействия, реорганизации, а f – форма отношений между этими процессами, форма их взаимозависимости. Выражение названо точечно зафиксированной репрезентацией, самореферентным (кругообразным, бесконечно рекурсивным), лежащим в основе механизма автономности.