В.М. Казиев
При обучении, в качестве исполнителей алгоритмов рассматриваются часто лишь автоматы (Тьюринга, Поста, фон Неймана, различные роботы) или их комплексы. В ряде учебников и толковых словарей исполнитель понимается как «автомат, способный выполнять автоматически некоторые программные действия, в частности, ЭВМ». Такая трактовка понятия «Исполнитель» может привести как к непониманию роли и места человека и автомата в процессе целенаправленной обработки информации (в лучшем случае), но и к различным технократическим утопиям (в худшем случае).
Автор попытается рассмотреть это понятие применительно к основному исполнителю алгоритмов – человеку. Рассмотрение понятия «Исполнитель» в школьном (вузовском) курсе информатики должно опираться на базовые исполнители алгоритмов – Человек, Автомат, Природа (не ограничиваясь, как это бывает, только вторым из указанных типов) и на междисциплинарном подходе. Рассмотрение этого исполнителя важно еще и потому, что в информационном обществе актуальны когнитивные методы и процедуры (от простого восприятия до сложного понимания), переход от процесса обучения к процессу учения, самообучения и, таким образом, важно знать понятия и факты, лежащие в основе таких процедур и процессов.
Попытаемся подойти к изложению этой важной и непростой темы с помощью содержательных примеров.
Исполнитель - это некоторая абстрактная, биологическая, техническая, организационная или смешанного типа система, способная преобразовывать информацию или сообщения из некоторого фиксированного множества, называемого операционным пространством. Работа исполнителя осуществляется в командном или программном режиме. Любой исполнитель состоит из устройства управления, “рабочего инструмента” исполнителя, имеет класс исполнимых алгоритмов.
Человек (специалист) - специфический исполнитель. Сообщения, которые выполняются и используются человеком, хранятся и передаются, как правило, в языковой форме (разговор, письмо, жесты, мимика и др.).
В качестве устройства управления исполнителя - человека или высшего животного выступает мозг (мозжечок) и нервная система, передающая и воспринимающая сигналы от окружающего мира с помощью органов чувств.
Пример. Передающий орган человека (эффектор) - голосовой аппарат (орган речи) - передает сообщения с помощью физических носителей - звуковых волн (15-20000 Гц). Воспринимающий орган (рецептор) - слуховые мембраны - воспринимают эти сигналы. Способ восприятия – слуховой. Время реакции на сообщение составляет порядка 200 мс. до ответа или реакции, так как раздражение от сигналов проводится по нервным путям к мозгу, где они обрабатываются и затем ответ проводится к эффектору. Обработка сенсорных сигналов и выработка ответа на них происходит на четырех различных уровнях нервной системы: на уровне коры головного мозга, на уровне таламуса, на уровне продолговатого мозга, на уровне спинного мозга. Структура организации и функции головного мозга человека приведены ниже на рис. 1. Примечания: 1 - кора головного мозга (управление высшей нервной деятельностью); 2 - борозды коры головного мозга (преобразование входной информации в импульсы, передаваемые двигательной системе); 3 - таламус (управление вводом-выводом данных в кору головного мозга); 4 - средний мозг (ввод-вывод данных от органов чувств и импульсы управления мышцами); 5 - мозжечок (центр выработки выходных импульсов для двигательной системы); 6 - продолговатый мозг и мозговой мост (центр управления вводом-выводом данных в каналы связи спинного ствола); 7 - спинной ствол (канал связи для передачи данных от органов чувств и выходных импульсов управления мышцами).
Рис. 1. Структура мозга человека
Пример. Визуальные сигналы воздействуют на рецепторы сетчатки глаз, а затем поступают в мозг по зрительным нервам. В отличие от других сигналов (поступающих через другие рецепторы), визуальные сигналы минуют спинной мозг, т.е. зрительная реакция почти мгновенная.
Если рассматривать весь организм человека, то центром деятельности организма является нервная система, выполняющая две основные функции:
коммуникативную - передачу информации, получаемой от рецепторов кожи, глаз, ушей и других органов к нервным центрам и, наоборот, от нервных центров - к эффекторам, например, мышцам;
интеграцию и переработку получаемой информации, программирование наиболее адекватной реакции, начиная от простых рефлексов и до сложных мыслительных процессов.
Первая функция обеспечивается периферической нервной системой, состоящей из соматической системы (обеспечивающей связь с внешним миром) и вегетативной системы (обеспечивающей связь с внутренними органами). Вторая функция обеспечивается центральной нервной системой.
Рассмотрим структуру центральной нервной системы (рис. 2).
