«Ага!» и его секреты

А это и есть решение задачи.

Наблюдения позволяют предположить, что мысленная модель проблемной ситуации существует в мозгу в какой-то мере самостоятельно, автономно. Во всяком случае, в известной степени независимо от сознания (отсюда неожиданность, внезапность найденных решений).

Кто прав — сторонники алгоритмического подхода к творчеству или мыслительных моделей, — покажет будущее. Сейчас ясно одно: почти никогда мы не действуем методом проб и ошибок.

Многие задачи практически просто не удалось бы решить, действуй мозг путем обычного перебора вариантов. Математик Тьюринг подсчитал, что в головоломке, состоящей из нескольких квадратиков, которые нужно определенным образом скомбинировать, возможно 20 922 789 888 000 разных комбинаций. Работая сутки напролет и тратя на анализ каждой комбинации всего минуту, человек решал бы эту задачу 4 миллиона лет! А ведь головоломка с квадратиками — разновидность игры в «пятнадцать», в которой каждый из вас успевал расставить фишки несколько раз за школьную переменку.

Приводя пример с головоломками, Тьюринг спорил с другими математиками, которые упорно считали, будто любая мыслительная работа — это чисто статистический выбор нужного решения из бесчисленных возможностей. Они утверждали, что если посадить за пишущую машинку даже обезьяну, то, произвольно нажимая на клавиши, она в конце концов чисто случайно напечатает хоть все книги из библиотеки Британского музея. Вряд ли нужно доказывать, что процесс создания книги — это не последовательный выбор одной из возможных комбинаций ста тысяч слов.

Однако, чтобы показать всю абсурдность подобного предположения, американские психологи сделали такой подсчет. Взяли известный учебник математики и попытались установить, какая часть всех возможных последовательных выражений основной теоремы используется для доказательства других описанных в книге теорем. Получилось астрономическое число. Если работать по методу знаменитых обезьян, то даже при скорости современной вычислительной машины на это ушли бы сотни тысяч лет. Тогда как учебник написан двумя математиками за вполне обозримые сроки. Ясно, что они использовали не «алгоритм Британского музея», как стали называть такой случайный перебор вариантов, а какой-то другой путь.

Какой же?

Правила логических доказательств нам хорошо известны. Но, как мы теперь уже знаем, вся соль вовсе не в них, а в тех, может быть, и менее сложных, совершаемых интуитивно мыслительных действиях, которые подготавливают нужное решение. Вот эти алгоритмы поиска решений нам почти неизвестны.

Мы знаем только, что мозг не пассивно собирает случайно попадающую к нему информацию, а активно ищет то, что ему нужно, «схватывает» важные для него сигналы, быстро перерабатывает их, а малозначительные сведения просто отбрасывает.

Да иначе живой организм просто не сумел бы выжить: пока он перебирал бы все возможности, его давно бы съели более сильные или засосала бы трясина. Живое существо не может идти по пути случайных удач, оно должно действовать направленно, по созданному им самим плану.

План этот, видимо, сводится к тому, чтобы взять на выбор несколько разных сигналов или несколько вариантов решения и оценить только их, иначе нам не хватило бы целой жизни, чтобы справиться хотя бы с одной задачей. Разумеется, здесь есть некоторая доля риска. Ведь с миллионами ненужных могут быть случайно отброшены как раз правильные решения. Но тут уже ничего не поделаешь: либо медленно, но верно, либо быстро, но с риском. Недаром психологи говорят, что все мы игроки — одни в большей, другие в меньшей степени.

И действительно. Организм все время ведет своего рода игру с окружающей его природой. Игру тем более сложную, что побежденный погибает. При этом правила игры не определены, а ходы, задуманные «противником», неизвестны. Так в природе. Но и в человеческой практике сплошь и рядом возникают ситуации, не отличающиеся ясностью арифметической задачи, где верный ответ можно получить, основываясь на очень простых и твердых правилах элементарной логики. Вот почему и для исследования того, как мы мыслим в условиях жизненного цейтнота, часто применяют не обычные школьные задачи, а всякого рода головоломки, умственные игры.

Современные опыты отличаются от экспериментов прежних лет только тем, что исследуют не эмпирические особенности работы ума, а информационные процессы, лежащие в их основе. В них нет ничего загадочного: разные сообщения сравниваются друг с другом, записываются в памяти, извлекаются из архивов и т. п. Важно установить последовательность этих операций и вскрыть принципы выбора и оценки разных сообщений.

Кое-что в этом направлении уже сделано. Два известных наших математика, Гельфанд и Цетлин, предположили, что мозг может использовать, например, такой прием. Создать мысленную, весьма общую предположительную схему окончательного решения, как бы заранее придумать возможный ответ. А потом проверять, какой из реальных вариантов окажется к нему ближе всего.

Практически это должно происходить так. Мозг прежде всего сортирует анализируемую информацию на главную и второстепенную. Затем наугад выбирает какую-либо группу сигналов, сообщений и быстренько проверяет, нет ли поблизости более важного, интересного набора. И если есть, то берет за основу именно его, а первоначальный комплект отбрасывает. То же самое проделывает он и с другой группой сведений, выбранных тоже наугад, но не вблизи от первых.

Теперь наступает самый важный этап: сравнение обоих улучшенных вариантов. Так удается определить, какой из них оказался ближе к задуманному. И в соответствии с этим мозг выбирает третью группу анализируемых признаков. Она взята уже не случайно, а предсказана всем ходом предыдущих событий.

Это повторяется много раз. Случайный выбор первой попавшейся комбинации сведений, улучшение ее, так сказать, местными силами. Затем сразу большой скачок в сторону, разведка здесь. В зависимости от результатов сравнения — снова гигантский скачок, теперь уже более направленный, и так далее до тех пор, пока предположительное решение не откорректируется до истинного.

Такой способ поиска правильного ответа напоминает обследование неизвестного оврага. Как будто вы пробираетесь по его дну, то и дело поднимаясь вверх по склону, чтобы сориентироваться, куда двигаться дальше. Его так и назвали «шаги по оврагу».

Совершенно очевидно, что второстепенные величины отыскиваются во время местной разведки вокруг да около. А главные, существенные, за счет «шагов». Если правильно выбрать размер шага, то по мере движения «по оврагу» местная разведка будет становиться меньше. Все внимание сосредоточится на самих шагах. А это значит, что поиск будет все убыстряться и убыстряться. При правильно выбранном шаге мы как бы движемся наиболее удобным и экономным маршрутом: переваливаем через мелкие «хребты» и огибаем высокие «горы».

Предположение, что, думая над той или иной проблемой, мозг «шагает по оврагу», довольно правдоподобно. Физиологи подтверждают, что такой ускоренный метод поиска нужного решения мозг применяет при управлении сложными движениями рук и ног. А ведь в этом случае мозгу тоже приходится решать задачу со многими неизвестными.

Путь сокращенного, выборочного анализа, конечно, не может гарантировать стопроцентного успеха. Он позволяет решать задачи с большей или меньшей вероятностью, найти правильный ответ. Тем не менее в очень многих случаях, особенно когда приходится действовать в изменчивых, непостоянных условиях, и притом быстрейшим образом, он оказывается гораздо вернее перебора всех мыслимых вариантов.

Именно благодаря такому избирательному способу действия мы и сумели найти решение многих сложных и трудоемких задач. Недаром он получил название эвристического — от греческого «эврика», что, как известно, значит «открытие», «догадка».

«Шаги по оврагу» — один из возможных эвристических приемов, используемых мозгом. Да и то он найден не психологами, а подсказан математиками. Искать алгоритмы наших мыслительных ходов очень непросто. Опыты психологов, проводимые по обычной программе, не всегда приводят к успеху. Поэтому сейчас нередко за психологические исследования берутся даже инженеры, задумавшие создать машины, способные к творческой работе. Они сами придумывают, как построить опыт, чтобы, решая задачу, человек раскрыл технологию своего ума и тем самым помог вывести формулу интуиции.