Наступало третье тысячелетие, а ученые так и не сформулировали хотя бы примерные правила, раскрывающие качественно-количественный состав и взаимоотношение характеристик, определяющих интеллектуальную деятельность.

400-летняя история определения формул деятельности, взаимодействия (греч. — энергии) такова:

• в XVII веке в механике определены формулы энергии;
• в XVIII—XIX вв. в электродинамике — формулы энергии заряженной
  частицы и энергии магнитного поля тока;
• в XIX веке в молекулярной физике — формулы энергии поступательного движения молекул и энергии хаотического теплового движения молекулы;
• в XX веке в теории относительности — формула энергии тела, а в ядерной физике — формула энергии связи атомного ядра. Вклад в открытие формул энергии различных видов материи внесли Исаак Ньютон, Джеймс Максвелл, Людвиг Больцман, Альберт Эйнштейн и другие великие ученые.

К XXI веку в теории интеллекта не спешил раскрыть своим обладателям формулу природы собственной деятельности «черный ящик», данный человеку и человечеству и называемый по разному — ум, разум (греч. — ноо; лат. — интеллект), мышление, идеальное, сознание, душа (греч. — психика).

Важность решения проблемы «формулы интеллекта» обусловлена, в том числе, актуальностью понимания интеллектуальной функции и самопознания человека, сравнительного анализа современных взаимодействий в интеллектуальной сфере, повышения эффективности интеллектуальной деятельности человека и прогноза развития интеллектуальной энергетики человечества.

В связи с этим была поставлена цель: определить общее понятие «интеллектуальной энергии», выраженное в краткой форме и применимое к частным случаям. Методология исследований подразумевала: а) продемонстрировать единство природы, адекватность и конструктивность аналогий морфофункционального подобия интеллектуальных систем (мозга и человечества), представляющих собой особый вид материи, носительницы интеллекта, характеризующейся движением информации; б) провести анализ характеристик интеллектуальных систем — количеств их компонентов, скорости взаимодействия межу ними, частоты быстродействия, количества связей и длин путей коммуникаций; в) провести синтез словесного определения и математического выражения интеллектуальной энергии.

Бит (binary digit — двоичное число) — минимальная единица измерения количества передаваемой или хранимой информации, обозначает один выбор, т. е. число операций, необходимых для кодирования информации передаваемой или хранимой двоичным кодом (0 и 1; • и —; + и —). Термин был введен, скорее всего, Клодом Шенноном (Claude Shannon) в 1940 г., либо Джоном Теки (John Tukey) в 1946 г.

В 90-х годах XX века для измерения быстродействия в информатике стали применяться единицы flops (Floating point Operations Per Second) — число чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду (бит/с).

В 1991 г. по опубликованным данным Г. Р. Иваницкого быстродействие «вычислительных функций» нервного импульса: период возбуждения (3 мс) и рефрактерный (невосприимчивый) период, со сниженной возбудимостью, (6 мс) определяют быстродействие на нейронах — 100 операций в секунду.

По данным исследователей университета Беркли в 2002 году человечеством было произведено информации 18-10¹⁸ байт, при этом в четырех информационных средах сохранения сохранено 5-10¹⁸ байт информации (печать — 0,01%, видео- и кинопленка — 7%, магнитные — 92% и оптические носители — 0,01%). Эти данные можно отнести к измерениям глобальной аккумуляции информации в интеллектуальной энергетике.

2.2.2.1. быстродействие «вычислительных Функций» компонентов

Я только с теми, кто, стеная, ищет истину... Суть человеческого естества — в движении.
Влез Паскаль (1623—1662)

Быстродействие интеллектуальных компонентов — можно определить как количество информации (информационных операций) обрабатываемой (производимой) в единицу времени, и передаваемой определенному количеству компонентов сети интеллектуальной системы.

Быстродействие «вычислительных функций» нервного импульса: период возбуждения (3 мс) и рефрактерный (невосприимчивый) период, со сниженной возбудимостью, (6 мс) определяют быстродействие на нейронах — 10² операций в секунду (Г. Р. Иваницкий, 1991).

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 (Г. Р. Иваницкий, 1991). Правда, количество быстродействующих ЭВМ и масштаб их использования несравнимо меньше количества нейронов в мозге или людей на Земле.

Между тем, по имеющимся данным, быстродействие нейронов ниже быстродействия некоторых информационно-интеллектуальных средств человечества в 10⁴ —10¹⁰ раз (табл. 1.4 ).

Для измерения быстродействия в информатике в 90-х годах XX века стали применяться единицы MIPS (Mega Instructions Per Second) — число миллионов выполненных инструкций в секунду и FLOPS (Floating point Operations Per Second) — чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду, со всеми возможными десятичными приставками MFLOPS, GFLOPS, TFLOPS (М.Гук, 2000). К 1997 году самый быстрый суперкомпьютер выполнял 1,5 триллиона операций в секунду (1,5 Tops) (N. Bostrom, 1997) и по прогнозу, чтобы имитировать человеческий мозг (100 Tops), требуемая вычислительная мощность компьютеров будет достигнута в 2004—2008 гг. При разности величин известных данных и отсутствии единства в методологии на современном этапе попробуем все же провести приблизительные расчеты быстродействия интеллектуальных систем и их компонентов.

Быстродействие нейрона. Предположим, что каждый сигнал содержит 1 бит, а сигналы проходят через синоптические соединения с частотой 100 в секунду (100Гц) (N.Bostrom, 1997), и количество связей каждого нейрона с другими клетками по данным различных авторов колеблется от 500 до 10000 (допустим в среднем — 1000), — тогда быстродействие нейрона будет составлять 100 тыс бит/с (0,1 Mflops).

Быстродействие мозга человека как компонента интеллектуальной системы человечества. Допустим, что сигнал (слово, символ, цифра), передаваемый человеком с частотой 1 Гц (в 1 секунду) содержит 1 бит, а количество коммуникативных связей между людьми колеблется от одной при разговоре до миллионов при телевещании (допустим среднюю — 1000), в этом случае быстродействие человека как компонента интелсистемы будет составлять в среднем 1000 бит/с (0,001 Mflops).

2.2.2.2. скорость коммуникации

Первое с чем мы встретились, обратившись
к внутреннему механизму работы полушарий, —
это было движение по массе полушарий...
И. П. Павлов (1849—1936)

Скорость взаимодействия — скорость прохождения импульса по нервным волокнам равна 20м/с (Л.Г.Воронин, 1979), 1—10²м/с (П.Г.Ко-стюк, 1976). В среднем — 50 м/с.

Скорости же взаимодействия между людьми в процессе эволюции возрастают от обусловленных физиологией человека природных скоростей зрительных, звуковых коммуникаций до скоростей с помощью специальных средств связи, и находятся в диапазоне 3•10² — 3•10⁸ м/с (от скорости звука до скорости распространения электромагнитных волн, электротока, света). Допустим, в среднем — 10 тысяч м/с. Таким образом, скорость коммуникаций в мозге ниже скорости коммуникаций между компонентами человечества в 10² —10⁶ раз (табл. 1.4 ).

2.2.2.3. ускорение интеллектуальное

Я смотрю на себя, как на ребенка, который, играя на морском берегу, нашел несколько камешков поглаже и раковин попестрее, чем удавалось другим, в то время как неизмеримый океан истины расстилался перед моим взором неисследованным... Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов.
ИсаакНьютон (1643—1727)

Ускорение интеллектуальное можно количественно определить, как величину прямо пропорциональную скорости передачи информации и быстродействию интеллектуальных компонентов.

Ускорение интеллектуальное нейронов в отношении информационной операции в один бит может определяться их быстродействием умноженным на скорость проведения нервного импульса и составлять 5 млн м/с².

Ускорение интеллектуальное мозга человека как компонента интеллектуальной системы человечества, по аналогичной логике, может составлять 10 млн м/с².

Знание — сила. Knowledge itself is Power.
Френсис Бэкон (1561—1626)

Три основных биофизических закона, применимых для интеллектуальной материи, могут быть обозначены следующим образом:

• закон инерции — если нет информации, поступающей и/или обрабатываемой в интеллектуальной системе, ее интеллектуальная составляющая равна нулю;
• поступление и обработка информации в интеллектуальной системе с существующим количеством операций приводит к ускорению;
• на информационное действие из внешней среды будет достаточная и соответствующая информационно-интеллектуальная реакция.

В развитии второго закона интеллектуальная сила может быть выражена формулой:

F = I • а,

где I — количество информации; а — ускорение интеллектуальное между компонентами.

При этом подразумевается, что интеллектуальная сила (воля) — это способность интеллектуальных систем, производить мыслительные активные отражения объективной реальности, принимать решения — выбор альтернативы, осуществлять свои желания, поставленные перед собой цели, сознательное стремление к чему-либо, возможности распоряжаться; способность компонента интеллектуальной системы или их совокупности воздействовать друг на друга или на материальные тела в окружающей среде.

Перспективность изучения скорости, быстродействия и интеллектуальной силы индивидуума обусловлена также зависимостью от них вида темперамента (по Гиппократу), общего конституционального типа нервной системы (по Павлову), скорости нервных, быстроты ассоциативных, динамики психических процессов, отличительных признаков темперамента и способностей, интенсивности (по В.С.Мерлину, 1964) волевого усилия.

В 1998 году Н. Востром дал определение, что такое «суперинтеллект» — интеллект, превосходящий лучших представителей человеческого разума практически в любой области, включая научное творчество, здравый смысл и социальные навыки. При этом он предположил, каким образом суперинтеллект будет осуществлен: это может быть цифровой компьютер, совокупность взаимосвязанных компьютеров, культивированная мозговая ткань, или нечто другое. В ходе наших изысканий показано, что суперинтеллект реализуется как «нечто другое», а именно, в виде Глобального Интеллекта на планете Земля.

Декарт (Descartes) триста лет назад установил понятие рефлекса,
как основного акта нервной системы. Та или другая деятельность
организма есть закономерный ответ на тот или другой внешний агент,
причем эта связь деятельного органа с данным агентом, как причины
со следствием, устанавливается при помощи определенного пути.
И. П. Павлов (1849—1936)

Сеть коммуникаций в мозге, работающем как единое целое, объединяет все без исключения нейроны. Длина пути коммуникаций между нейронами лежит в промежутке между наименьшим расстоянием между ними в 10^-6 м до периметра головного мозга в 0,5м. Допустим, в среднем — 1О^-3м. Количество синапсов каждого нейрона с другими клетками в среднем 1000. Если принять количество нейронов в головном мозге в 10 млрд, то общая длина коммуникативной сети интеллектуальной системы мозга соизмерима с 10¹⁰м.

Длина пути коммуникаций между людьми лежит в промежутке между наименьшим расстоянием при разговоре в 1 м до общения с помощью электронных средств связи в 4•10⁷ м (длина экватора). Допустим, среднюю — 10⁴м. Допустим также, что в среднем количество получателей информации — 1000. Количество людей на Земле приближается к 10 млрд. Соответственно, общая длина коммуникативной сети интеллектуальной системы человечества может быть сравнима с 10¹⁷м.

...если человек способен выдержать и открыть себе своего Бога, то только посредством длины, ширины и глубины движущегося мира... Энергия, новый дух. Энергия, новый бог... Нет более привычного для нас понятия, чем духовная энергия. Но нет также и более неясного с научной точки зрения.
П. Тейяр де Шарден (1881—1955)

...материя, время и разум связаны между собой простым математическим соотношением, которое я еще не написал...
К. Э. Циолковский (1857—1935)

Математические модели энергий различных видов материи. Для унификации нормирования, алгоритмирования и философского понимания физики и физиологии аналогичных интеллектуальных систем мог бы послужить традиционный подход (как это ранее было в других разделах науки,— табл. 2.1) поиска формулы «интеллектуальной энергии» (греч. energeia— деятельность), характеризующей взаимодействие компонентов интеллектуальной материи, ее структур и систем мозга человека и человечества.

Наступило третье тысячелетие, а ученые так и не сформулировали хотя бы примерные правила, показывающие качественно-количественный состав и взаимоотношение физических характеристик, определяющих интеллектуальную деятельность. Количество людей на земле, количество накопленных знаний, количество ученых увеличивались. Но Тайна не открывалась. Видно, масса интеллектуальной материи должна была достигнуть критической величины.

Перевод «интеллектуального» в плоскость математической физиологии и физики мог бы в XXI веке способствовать гармонизации всей науки при нивелировании давнего противопоставления «идеального» и «материального».

Целесообразно определить, что же такое интеллектуальная деятельность (энергия).

Энергия интеллектуальная — количественная мера интенсивности взаимодействия компонентов интеллектуальной материи; способность интеллектуальной системы производить разумную деятельность, мыслительную работу или быть источником интеллектуальной силы, которая может производить работу; деятельная сила, соединенная с настойчивостью в достижении поставленной цели.

Если абстрагироваться от разнообразия природы информационных операций и носителей информации, то, при упорядоченном состоянии структур интеллектуальных систем, характеристика информационного взаимодействия — интеллектуальная энергия (Е), которой обладает и которую затрачивает интеллектуальная система, находится в зависимости и характеризуется количеством информации (I), проводимой с ускорением (а) по коммуникационному пути (S) между определенным количеством интеллектуальных компонентов. Или, выражаясь проще:

Е = I • a • S.

В качестве примеров расчетов и результатов вычислений для интеллектуальных систем: при подставлении вышеприведенных данных в формулу, интеллектуальная энергия мозга, при проведении одного бита информации по всем коммуникативным путям может соответствовать 10¹⁴ бит •м²/с², а интеллектуальная энергия человечества ≈ 10²¹ бит•м²/с². Некоторые опыты расчетов, задачи и упражнения приблизительного определения величин и вычислений интеллектуальной энергии с учетом природы интеллектуального взаимодействия и приложения интеллектуальной деятельности представлены в Приложении 1.

Эффективность взаимодействия между структурными компонентами «n», очевидно, прямо пропорциональна массе интеллектуальной системы (т), количеству связей между ними и обратно пропорциональна объему (V=s³) интеллектуальной системы.　

Причем, учитывая динамику эволюции, рассмотренные величины, как обладающие направлением развития, можно отнести к векторным: количество компонентов стремится к предельному , скорость коммуникации повышается в интеллектуальной системе человечества (v→↑) — от скорости звука, при голосовом общении, до скорости света, при использовании электронных средств связи; быстродействие средств связи и обработки информации увеличивается (q→↑), интеллектуальные системы стремятся к компактности (s→↓) — нанотехнологии уменьшают размеры информационных средств, число транзисторов на кристалле увеличивается в 4 раза каждые 3 года, а по действующему уже в течение 40 лет «закону Мура» сложность и производительность микросхем удваивается каждые 18 месяцев.

Кроме того, определена научная проблема — гипотеза, требующая подтверждения дополнительными исследованиями: в ходе филогенеза нервных систем и онтогенеза мозга человека корректна ли векторность v→↑ q→↑. Значимость полученного ответа на этот вопрос на самом деле может быть чрезвычайно высока, чем кажется на первый взгляд, т. к. может обозначать перспективы, а, возможно, и пределы развития скорости связи и быстродействия компонентов интеллектуальных систем

Для полного совпадения размерности интеллектуальной деятельности с другими видами энергий различных типов материи остается определить, какая масса вещества (ионов, электронов или молекул в кг) в среднем перемещается внутри интеллектуальной системы при операции в один бит. Здесь уместно вспомнить слова Альберта Эйнштейна; «Наши математические затруднения Бога не беспокоят. Он интегрирует эмпирически... Пока математический закон отражает реальную действительность, он не точен; как только математический закон точен, он не отражает реальную действительность».

Следует отметить большие перспективы исследований по уточнению количеств компонентов интелсистем, измерению показателей взаимодействия между ними и определению вычислительных способностей, коэффициентов и степеней членов формулы.

А может, будущее за экспериментами по эмпирическому определению коэффициента, определяющему затраты энергии мозгом при элементарном акте по приему и передаче одного бита информации. Между тем, возможно, основное предназначение формулы — всего лишь, облегчить философское понимание вопроса «Что есть деятельность разума?», или, если хотите, обозначить «математические основы философии интеллектуального». Математические основы разума, перевод «интеллектуального» в плоскость физиологии-биологии-математики-физики могли бы способствовать гармонизации всей науки при нивелировании давнего противопоставления «идеального» и «материального», открыть новые пути для понимания самых высоких идей и глубоких закономерностей окружающего нас Мира.

Вышеизложенное можно отнести также к логистике информационного взаимодействия интеллектуальных компонентов.

Представленные в этой главе данные могут послужить началом для развития:

• физики интеллектуальных систем — раздел науки о наиболее общих закономерностях, свойствах и строении неживой (небиологической) составляющей интеллектуальной материи и основных формах ее движения или изменения;
• физиологии интеллектуальных систем. — раздел науки о закономерностях функционирования живой (биологической) составляющий интеллектуальных систем и их подсистем;
• физики и физиологии ноогенеза (возрастная, эволюционная физика и физиология интеллектуальных систем) — раздел системы знаний о морфологических и функциональных свойствах интеллектуальных систем на разных стадиях роста и развития.

Биофизика интеллектуальных систем — раздел науки о физических свойствах и явлениях, как в целой автономной интеллектуальной системе, так и отдельных ее компонентов, о феноменах как живой, так и неживой составляющих материю — носительницу интеллекта, а также физико-химических основах интеллектуальной деятельности.

Перспективы исследований интеллектуальной энергии. Принимая во внимание, что законы сохранения справедливы лишь для ограниченных классов систем и явлений, перспективным для дальнейших исследований может являться изучение вопроса приемлемости формулировки «закона сохранения энергии для интеллектуальных процессов».

Учитывая особенности интеллектуальной материи (феномены производства и распространения информации среди компонентов системы; наличие коммуникационных каналов, а не пространств связи; избирательное восприятие информации свободными компонентами и пр.), актуальность дальнейших изысканий может находиться в сфере приемлемости таких понятий как «поле интеллектуального взаимодействия», «плотность интеллектуальной энергии», «плотность потока интеллектуальной энергии», «информационной эмиссии» внутри автономных интеллектуальных систем. Возможно, была бы интересна разработка таких понятий как «интеллектуальная работа», «интеллектуальная мощность», а также «информационная энтропия» — «энтропия интеллектуальной энергии». Интерес может также представлять исследование биофизических основ «синергетики интеллектуального творчества».

Глава из книги:
Еремин А.Л. Ноогенез и теория интеллекта. Краснодар: СовКуб, 2005. – 356 с. (все права защищены, ссылка на авторство обязательна)
Источник: http://a-eremin.ru/rus/