1960年4月13日人民日报 第7版

第7版()
专栏:

大破不可知论 攀登科学高峰 清华大学应届毕业生 杨漫琳 杨慤
从1958年以来,我们连续试制成功程序控制铣床、程序控制点位钻床和其他精度更高的铣床。在取得这些成就的过程中,我们深深体会到当唯心主义的“不可知论”束缚着我们的思想时,工作就寸步难行,当我们自觉的以马克思列宁主义作为指导思想时,工作就飞速前进。
一年多以前,同学们刚开始参加试制程序控制机床的时候,看到机床的计算机线路这么复杂,电子管有数百个,很多零件都没有见过,有些人就对攻尖端科学产生了神秘心理。在试制的初期,由于碰到不少怪现象,不能理解,就更觉得尖端科学莫测高深了。比如调整计算机时,它忽而稳定,忽而不稳定,这个人用手去碰碰会出现这样的现象,另一个人用手去碰碰又会出现那样的现象,有时计算机根本不听主令信号,乱来一气。有些同学就说:“我们的计算机简直像个疯子”,有些同学就感到计算机是没有规律的,不可知的。有的人也就胡思乱想起来了。有个同学把两个500K欧姆的电阻串联代替一个1000K欧姆的电阻。别人问他这样做有什么意义,他回答说:“虽然电阻值一样,但也许会产生一种微妙的影响使计算机稳定起来”。不从掌握客观规律入手,只凭主观愿望的试验,当然是徒劳无益的。有时计算机暂时稳定了,大家都非常高兴,可是再也不敢动一动,唯恐一动计算机又要乱来一气。这样盲目实践,工作进展很慢,计算机几个月都调整不好。这时,党组织一方面鼓励大家要有信心,要敢于同困难作斗争;同时也指出必须加强马克思列宁主义的思想武装,打破“不可知论”。党的教导使同学们开了窍,于是大家组织起来学习“实践论”。
必须坚信客观规律的可知性
学习了“实践论”,使同学们认识到,在这种复杂的现象面前,就存在着唯物主义和唯心主义两种世界观的斗争。如果以唯心主义的“不可知论”为指导,认为这些复杂的现象是没有客观规律的,不可知的,那么我们只能作一些盲目的试验,也就没有掌握客观规律的信心和勇气,科学研究工作必然一筹莫展。相反,我们以辩证唯物主义作为工作的指导,我们就坚信,世界是客观存在的,一切事物都是有规律的,并且都是可以被我们认识的;摆在我们面前的许多复杂现象,现在虽不清楚,这只说明我们的认识还不够完善,而决不意味着我们永远不能认识。列宁说过,存在与思维之间没有不可逾越的鸿沟。有了正确的思想指导,就使我们在工作中有了勇气和信心,敢于通过实践去掌握客观规律,同时实践本身也给我们深刻的教育。如原来被称为“疯子”的计算机,经过同学仔细分析后,发现它的每种不稳定的现象都是有原因的。例如计算机时而工作,时而不工作,有时上午调好了,下午又坏了,这种现象好像很神秘,后来发现只是因为某个点没有焊牢,因此计算机就不能稳定的工作。再如不同的人摸摸计算机会出现不同的现象,那只是因为当人去摸计算机时,计算机通过人与地面接触。有人穿布鞋有人穿皮鞋,对地面的绝缘程度不同。影响当然就不一样。许多表面上不容易解释的现象,经过认真分析,都可以得到解释了。从前认为莫测高深的计算机的毛病,经过具体分析,大家心中就都有底了。所有这些,大大加强了同学们解决计算机稳定问题的信心和勇气,大家决心去寻找计算机受干扰的根源和规律,以便彻底地消除它。
深入地去分析和解决矛盾
有了掌握客观规律的充分信心后,同学们首先深入地分析了计算机不能稳定工作的具体矛盾。大家觉得首先必须抓住干扰源,找出计算机不能稳定工作的最根本的原因。经过对计算机内部结构和车间具体情况的详细分析和研究,发现产生干扰的根源就是计算机内的脉冲源,车间内其他地方的脉冲源、电器、电机等等。这样就为彻底解决干扰问题提供了有力的依据。此外同学们又具体地分析了干扰的大小,干扰传送的途径以及影响工作所必须具备的条件等。干扰的头绪很多,干扰的现象很繁杂,要一下子全盘掌握是比较困难的。同学们先把各个干扰因素孤立起来进行研究,例如在夜间当其他机床停止工作时,单检查了某一台机床的电器柜的干扰作用,掌握了电器柜单独作用时的干扰规律。又用类似的办法,分别掌握了别的干扰源单独作用的规律。由于实际工作时各种干扰是同时存在的,只孤立地进行分析还不够,必须在更广的范围内掌握各种因素之间的相互联系和相互制约的关系。于是大家又做了更全面地试验。最后把所有脉冲源都发动起来,观察了最复杂的情况,肯定了各种干扰的性质、传送途径及对计算机工作的影响。掌握了干扰情况之后,怎么消除呢?同学们经过对实验结果的分析后,认识到计算机不能稳定工作的内因是由于计算机的参数选择和布线结构很不合理,使计算机的抵抗干扰的能力不高,当外界传送来干扰作用时,计算机的工作就很容易失去稳定,而外部的干扰作用只是引起计算机不稳定的条件,这就是外因。“矛盾论”中说:“唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。”我们就应用了“矛盾论”中的这一原理,认识到要根本解决计算机的稳定问题,首先应抓住计算机不稳定的内因。于是我们采取措施,改善了计算机的参数选择和布线结构,使计算机的抗干扰能力提高了。我们又考虑到程序控制机床要参加工业生产,不可能完全消除外部的干扰影响。于是又根据将来实际可能的干扰条件来提高计算机的抗干扰能力,这样计算机就不会接受外界干扰的影响,计算机的工作也就比较稳定了。这样同学们就基本上解决了被认为相当复杂的干扰问题。
尖端技术既复杂又平凡
通过这一工作,我们还体会到,在科学研究工作中往往会有挫折甚至失败,认识客观规律本来就是一个由不知到知、由浅入深的过程。例如寻找干扰的传送途径就有一段曲折的过程。开始,大家根据一部分试验资料,初步认定干扰是通过计算机与外部发报机的连线送进来的;可是,以后利用示波器发现计算机内部与外界没有直接联系的许多点上也有干扰脉冲。这就使情况变得复杂了。因为计算机内部的这许多点是数以千计的,要掌握每个点接受干扰的规律将会十分困难;并且,困难的是这些点如果都能从空间接受外界的干扰,将很难进行防治,问题就更多了。但同学们没有被困难所吓倒,还是坚持实验,以便掌握更大量的资料从而找出规律。可是搞了几天,做了几十次试验,都没有发现问题在哪里,有时,许多想法往往同实际结果完全两样。同学们想:困难虽多,但决不能退缩,否则就会陷入不可知论的泥坑中去。搞科学、找规律就得经得起失败的考验。果然在多次失败之后终于获得了成功。原来并不是计算机内部的许多点从空间接受了干扰,而是示波器的一条很长的线从空间招来了干扰。掌握了这个规律,就使我们肯定了一条干扰传送的途径。这些规律本身看来是容易了解的,但是,由不知到知,发现它,掌握它就不是很容易的事情,必须刻苦钻研,付出大量的平凡的劳动,才能成功。如果不愿意在这方面花功夫,那就得不到成功,最后还可能走向不可知论。我们在程序控制机床的科研工作中,做了大量的平凡的细小的劳动,逐个去解决生产中的问题,取得了一定的成绩。在实践中,我们深深体会到要攻克尖端技术的科学堡垒,确实是一项非常复杂艰巨的任务。但尖端技术也决不是“不可知”的,尖端技术的每一部分也都是很平凡的,我们通过不断的实践完全可以掌握它。因此尖端技术既复杂又平凡,它是两者辩证的统一。
一年多来的实践说明:要立大志又红又专,要迅速攀上科学技术的高峰,就必须建立无产阶级的世界观,以辩证唯物主义的思想武装自己。这就必须学习马克思列宁主义,首先是学习毛主席的著作。只有用马克思列宁主义把自己武装起来,才能攀登世界尖端科学的高峰。


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专栏:学术动态

柏林国际历史学家会议
讨论“德国帝国主义和第二次世界大战”问题
据苏联“共产党人”杂志1960年第三期报道,苏联和德意志民主共和国历史学家委员会于1959年12月14日到19日就“德国帝国主义和第二次世界大战”问题在柏林举行了科学会议。会上讨论了德国帝国主义和第二次世界大战的许多重要问题:第一,关于第二次世界大战性质的问题。苏联历史学家认为,第二次世界大战是帝国主义矛盾尖锐化的结果,它在起初带有帝国主义战争的性质,可是后来转化成为反法西斯的解放的正义战争。苏联加入战争,对完成战争性质的转化起了重要的作用。这个结论,得到国外进步历史学家的同意。第二,德国帝国主义在两次世界大战中失败的规律性和历史必然性问题。历史学家们认为,德国帝国主义在两次世界大战中遭到惨重的失败是完全合乎规律的。从德国帝国主义的失败中反映出资本主义体系必然灭亡,社会主义必然战胜资本主义的规律。第三,苏联加入战争并取得胜利,是合乎和平力量战胜法西斯主义的基本规律的。在第二次世界大战中能够战胜法西斯德国及其同盟国家,是由于反法西斯同盟各民族的共同努力。但是,苏联在取得胜利中起着决定性的作用。第四,关于人民群众在战争中的作用问题也作了讨论。这次会议用自己的结论和对历史事实的分析,说明了帝国主义侵略势力灭亡的必然性,说明了民主和社会主义力量胜利的规律性,打击了资产阶级的历史捏造者。


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专栏:

大脑研究工作现状与大脑物理模拟问题 中国科学院心理研究所脑电生理组  刘世熠
大脑控制和大脑科学
大脑呈灰色,由不同粗细的沟回构成。种族发展史上,鸟类大脑半球所占面积甚小,表面光滑。猴脑很有趣,最原始的一种美洲猴子大脑半球光滑而甚少沟回;但我国南方特产猕猴则表面沟回甚为精细。猩猩脑较人脑为大,表面沟回与人脑甚为相似。人类个体发展史上,大概胚胎五月前除原沟外大脑半球颇光滑,以后则逐渐形成沟回。成人脑表面颇多沟回。人脑面积估计约二千平方厘米,仅三分之一暴露在人脑表面,其他三分之二则都在沟中。用显微镜及切片染色法观察,可见大脑皮质由五个基本部分组成。结构及机能上最完善的新皮质约占全部大脑面积的90%。皮质神经元件包括有长轴突的锥体细胞及纺锤形细胞与短轴突的星形细胞等。短轴突的星形细胞对人脑的信息传递与接通机制有特殊意义。据研究只有在人脑中它们才大量增加,约占全部皮质细胞总数的一半。人脑皮质全部神经细胞的三分之二到四分之三都集中在皮质的上层,而其中绝大部分都是星形细胞。
人们对大脑的研究,最早是用刺激法及截除皮质法研究大脑皮质的定位作用。大脑控制系统的信息传递(譬如目视,耳听,鼻嗅,语言,书写等)在大脑皮质中各有不同的管辖区域。譬如视觉位在17,18,19三区,运动主要位在4,6二区等。十分有趣的是上述定位作用在演化中并非一成不变,而与动物或人类的生活方式密切有关。譬如猪多用鼻嗅物,因此鼻在猪脑皮质中的代表区最大。人用双手劳动,因此手在人脑中代表区特别大,五指中拇指的代表区又最大等。许多人相信人类第二信号系统及思惟等也一定可以在大脑中找到相对的代表区域,但可惜这个问题迄今尚未得到最后结论。巴甫洛夫曾经主张大脑额叶可能与第二信号系统特别有关,但最近有不少人以为意识与脑干和视丘的网状组织及皮质下的所谓“脑中央系统”有关。
脑化学研究这一门科学还十分年轻。几乎全部材料来自动物离体或活体研究,近年来用液体空气凝冻及同位素等方法已获得不少结果。大脑不同区域的化学成份及新陈代谢都各不相同。大脑皮质灰质含较多水溶性蛋白质,而白质则含有较多不溶性蛋白质剩余物。灰质各部分的血液循环虽然差异很大,但血液循环最差的灰质也较血液循环最好的白质多50%的微血管。大脑神经细胞对血液及氧气的供应十分敏感。据研究,只要缺氧或停止血液五分钟,则大脑皮质神经细胞便趋衰亡。此外,我们现在知道当大脑兴奋时,蛋白质、核酸与磷脂代谢增加,而在睡眠及抑制时则上述代谢降低。脑化学对大脑控制系统研究十分重要。因为当信息在大脑接通时,兴奋不仅由一个神经细胞传到另一个神经细胞,而且也传到供给神经细胞的毛细血管上。
自1786年意大利医生加尔凡尼发现了动物组织中的电现象后,生物电流的研究进展十分迅速。人体及大脑好像是一个特殊的发电站,它的每一个细胞都是一个小的发电站。但人体组织中的电变化在能量上是微不足道的。肌肉收缩时电的能量尚不及当时所产生的机械能及释放热能总量的十万分之一。直至目前为止,国内外脑电研究大部分集中在大脑交流电规律,大脑直流电研究很少,大脑交直流电综合规律则研究更少。
1863年谢切诺夫发表了著名的“脑的反射”一书,指出了最复杂的心理现象按其起源来说,实质上都是反射。巴甫洛夫条件反射研究更创造了关于大脑的高级神经活动学说。按照这个学说,大脑皮质的活动便是条件反射活动。大脑皮质实质上是一块从外部(视,听,嗅等)及内部(内脏,关节,肌腱等)感受器来的无数信号组成的宏伟的镶嵌式信号板。条件反射的建立与现代数字电子计算机的构造一样,必须具备输入(感觉器官),通路与反馈(神经)及输出(效应器官)全套装置。条件反射的基本规律,譬如兴奋与抑制,分析与综合,扩散与集中等规律已被研究得十分仔细。但大部分材料都来自条件刺激与非条件刺激间暂时联系的研究,至于与人类信息传递最密切有关的中性刺激间暂时联系研究及多级链锁暂时联系研究则很少。
研究大脑的方法与尖端科学技术
在所有一切可能的方法中,条件反射研究与脑电研究无疑是揭露大脑机制与规律的两个最有希望的武器。这两个武器在方法学上还存在着许多问题。条件反射传统方法是根据有机体效应器(譬如唾液)的反射性反应来判断大脑皮质神经细胞的活动的。这是一种客观的方法。同时,这种方法能够将条件反射与非条件反射所引起的效应器活动清楚划分,因此这无疑也是一种精确的方法。这种方法传统地沿用迄今,已有五十余年的历史。但可惜没有一个人曾经或将要因这个方法而研究出暂时联系在大脑中是经过那些神经细胞来具体接通的。现在有越来越多的人向往着用某些尖端科学技术直接观察暂时联系形成时大脑神经细胞活动的问题,有不少人作了这种努力,并且获得了一定的成绩。譬如有人结合脑电描记来研究条件反射,发现当条件反射形成时,大脑交流电波加快;当条件反射抑制时,大脑交流电波变慢。又有人发现当建立条件反射时,皮质下网状组织的电反应在时间上较大脑皮质为早等。但这些成绩的取得目前还是极其初步的。脑电研究一向被认为是最有前途的,但实际上自德国人贝格尔1924年第一次描记人类脑电以来,迄今进展不大。用生理盐水浸湿的纱布或棉花电极及墨水脑电波器所记录的大脑交流电波,实际上是由无数大脑神经细胞综合形成的混扰在一起的复杂电波,因此虽得结果而往往无法进行分析。目前世界各国都在设计或制造目的为提高现有脑电波记录器分析与综合能力的各种新式电子仪器。在庆祝建国十周年时,中国科学院心理研究所脑电生理组设计试制成功了一架阴极射线脑电波自动分析器。这架分析器一方面可以将人类或动物的大脑交流电波放大一百万至二百万倍自己进行描记,一方面又可将人类大脑的θ(每秒4至7次),?(每秒8至13次),β(每秒14至28次)及γ(每秒30至55次)等各种交流电波进行自动分析。这样便大大提高了揭露大脑机质与规律的能力。但无论脑电波分析器也好,脑电波求积器也好,脑电视机也好,目前国内外所已经取得的成绩也同样还是极其初步的。动物脑电研究,一方面因为被研究对象无任何限制性,一方面因为理装电极,显微电极等新技术的应用,最近十余年来进展很大。但也有一个缺点,便是“只见树木,不见森林”。最近国内外颇有人企图设计及制造各种脑专用数字或模拟电子计算机来补救这个缺点,但困难不小,真正的成就尚有待于将来。
截至目前为止,研究大脑机制与规律仿佛仅是神经生理学家与心理学家的工作,但控制论启示我们揭露像大脑那样复杂的“最高运动形式的物质组织”,必须与物理学家、电子学家、电子计算学家、化学家、数学家等联合起来共同进行工作。最近国内若干电子学、电子计算学及数学工作者都表示了对大脑研究工作的兴趣,这显然是一个重要的开始。我们必须发展并加强此种联系与合作,俾使大脑研究在我国多快好省地为生物科学、心理科学及技术科学服务。
大脑物理模拟问题
活体模拟对许多人说来是熟悉的。生理、病理及药理的传统方法之一便是活体模拟。但物理模拟对许多人说来,还是新鲜的。模拟是一种类比,一种近似。既然性质迥然不同的事物中可能找到量的与过程的共同性,则类比或近似便有一种认识上的价值。譬如节律是宇宙间广泛存在的一种现象。日出东方,日落西方;风吹叶动,机器的开动,心脏的跳动等都是一种节律。物理、化学、生物、心理等不同领域中节律的类比常常给科学研究工作者以启示。譬如类比大炮射击与心脏的射击,便有所谓“射击心动描记”的诞生;类比正弦波与大脑?波,便有可能将后者进行数学分析;研究机器的节律与人的节律,将对探讨疲劳机制十分有益;大脑“节律同化”则为研究外界刺激转变为心理现象最有希望的钥匙。另一方面,特别在最近十年中,有越来越多的人逐渐认识到动物与人类有机体的研究对技术科学的发展往往有很大的启发作用。用照相机来模拟眼睛,用传音器来模拟耳朵,已是老生常谈,但用硒半导体来模拟颜色视觉,则是最近的新事物。飞机与鸟类外形的相似,潜水艇与鱼类外形的相似,其实均非偶然,因为它们都必须分别服从空气动力学与水动力学的同一规律。人类发现电的科学,不过是十八世纪的事,但地中海及南美洲河中电鱼在远古时便已经知道怎样应用电了(电鱼首尾电位差可高达三、四百伏特)。无线电定位术的应用不过是近代科学的事,但黑夜能自由飞翔的蝙蝠在远古时便一直是操纵超声波定位术的老手。这样的例子不胜枚举。自从人类进入原子与控制论时代后,物理学家、电子学家及电子计算学家等对机器(电子计算机)与人脑的类比问题发生了愈来愈大的兴趣。但也有若干电子计算学家对人脑信息传递的速度及信息存储容量不感兴趣。当然人脑的信息传递与存储若仅用简单的二进位制来解释,的确也是一种误会。电子计算学家可以用整年或毕生的时间去深思新的程序设计与新的存储系统。但是,如果他们能早点从“电鱼”或“蝙蝠”中得到真正的启发,则也许可以进展更快些。正如最近苏联科学院院长涅斯米扬诺夫所说的,最简单的细胞是最复杂的化学实验室,揭露细胞的化学机制将推动整个化学工业的发展。
机器是人类手的延续。近代机器不但是人类手的延续,并且还是脑的延续。因为机器不但代替了人类体力与生理的功能,还可以代替人类脑力与心理的功能。机器能否代替人体部分器官的问题,仿佛已经没有什么争论。1928年凡·德·浦耳等便用真空管、电阻、电容等制成了人类的电子心脏。此外如铁肺、电子声带、铁神经、塑料肌肉和人工假手装置等,也已试制成功。由于近代科学技术的一日千里,人类已经被迫承认若干人工器官的性能可能较人体自然器官为佳。譬如用玻璃丝制成的人工肾脏的滤过速度较天然肾为快,因为滤过速度与肾小球表面面积成正比。天然肾表面面积约共二万立方厘米,而人工肾则可高出一倍或更多。机器能否代替人类大脑则是一个十分复杂与争论很多的问题。它不仅是一个涉及技术科学、生物科学及心理科学问题,而且是一个哲学问题。若干神经生理与心理学工作者认为大脑或心理的物理模拟会走向机械主义的死胡同,若干技术科学工作者则认为不断发展的电子计算机可能有一天要全部代替人脑的功能。看来专业思想是美德,但狭窄的专业思想则容易造成偏见。当然我们不认为十八世纪拉·梅特里的“人体不是别的,就是一架钟表”的看法是正确的,但另一方面我们也不能对近代机器确实已能代替人脑若干生理心理机能的客观事实视若无睹。近代数字或模拟电子计算机能解微分方程,积分方程,代替会计员及图书馆卡片分类员工作,翻译,下棋等已是很多人都知道的事。此外,有所谓能模拟有机体与外界保持平衡的“原状平衡器”(爱西贝),能模拟条件反射的铁“老鼠”(申农)与“铁乌龟”(华尔特葛莱)等。苏联列宁格勒涅瓦大街上最近装了一架会“思考”的信号灯,它能眼观四方,完全根据来往车辆及行人具体情况指挥交通。去年在伦敦的某次国际性学术会议上,一位“电子作曲家”表演了据说并不比真正作曲家为差的作曲能力。我们承认近代电子计算机确能代替部分人类脑力与心理的功能,我们也承认在速度与容量方面它们甚至可能较人脑更加优越,但归根到底,机器与人脑间是有本质的差异的。最好电子计算机的程序设计也是由人脑的思惟活动预先确定的,它无法因机器内外环境的交互影响,既考虑过去又瞻望未来而随机应变其程序设计。
大脑物理模拟研究目前还处在初创时期,但可以确信前途十分宽广。大脑物理模拟研究的目的并不是为了消灭机器与人脑间质的差异或将二者等同,而是为了使人类更好地从繁重而简单的脑力劳动中解放出来,集中精力从事更高级的创造性思惟活动。此外,大脑物理模拟研究将使我们有可能严格检验既已揭露的大脑生理与心理规律。我们反对那种“物质或意识将逐渐消失,最后只剩下一个公式”的谬论。但是,我们相信当人类逐渐能用数学公式来表示大脑网络结构及其活动的时候,人类对大脑的认识便一定更加精确与完善。在我国应联合神经生理学、心理学、电子学、电子计算学及数学等各方面人材,大力开展大脑物理模拟研究。因为这是我们所处的这个时代对我们提出的最严重课题之一。这个问题的怎样解决在不久的将来将直接影响人类生活的每一个方面。
现阶段的大脑物理模拟研究与大脑活体模拟研究工作,应该特别注意下述三方面的问题:一、研究像整个梯子一样的大脑控制系统机制。譬如大脑皮质与皮质下网状组织机制便是一例。二、大脑的信息传递决不仅是“数字”的,而往往同时既是“数字”的,又是“模拟”的。譬如神经冲动的传导是“数字”的,但血液、内分泌或电紧张的影响则是“模拟”的。三、必须研究大脑存储与程序设计的各种不同模式及每个新的动作能修正一下程序设计的机制。譬如人类要完成千百万种不同的记忆与思惟活动,便必须要有最复杂的大脑程序设计。这些程序设计各有不同的模式,决非简单的“二进位制”所能解释的。


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