Цвет его глаз и цвет волос остаются приблизительно в одном и том же соотношении при разном освещении, даже когда оно существенно меняется. Запоминая его лицо, вы запоминаете именно эти важные признаки.
По моему мнению, подобная абстрактность форм свойственна всем зонам коры головного мозга, т. е. это общее свойство неокортекса. Вспоминания сохраняются в форме, охватывающей существенные связи между элементами целого, а не преходящие детали. Когда вы видите, чувствуете или слышите что-то, кора вашего головного мозга получает специфические информационные сигналы, которые она сохраняет в инвариантной форме. Именно инвариантная форма хранится в вашем мозге, и именно с ней впоследствии сравниваются новые входные сигналы. Запоминание, припоминание и распознавание – все это происходит на уровне инвариантных форм. Компьютеры на такое не способны.
Все сказанное выше подводит нас к весьма интересному вопросу. В следующей главе я попытаюсь вас убедить, что важнейшей функцией неокортекса является прогнозирование на основе воспоминаний. Но если мозг действительно сохраняет инвариантные формы, то как же он тогда может составлять прогнозы для конкретных случаев? Я хотел бы привести некоторые примеры и предложить возможные варианты их решения.
Представьте себе 1890 год, вы находитесь в небольшом городке на западе и ожидаете свою подружку, которая должна прибыть к вам с востока. Разумеется, вы хотите встретить ее на вокзале, поэтому за несколько недель до даты ее приезда начинаете следить за расписанием прибытия-отправления поездов. Строгого графика не существует, и, по вашим наблюдениям, поезд никогда не прибывает и не отправляется в одно и то же время на протяжении дня. Вам начинает казаться, что вы никак не сможете предвидеть, когда именно приедет ваша подружка. И вдруг вы замечаете определенную закономерность. Поезд с востока прибывает через четыре часа после отправления поезда в сторону востока. Оказывается, четырехчасовой интервал остается постоянным всегда, хотя время отправления и прибытия меняется день ото дня. Наконец наступает день встречи. Вы засекаете время отправления поезда на восток. Ровно через четыре часа приходите на вокзал и встречаете свою девушку. Это пример задач, с которыми сталкивается неокортекс, и пример того, как он находит их решение.
Внешний мир, который воспринимают ваши органы чувств, не бывает статичным. Он подобен поездам, прибывающим и отправляющимся в разное время суток. Единственный способ, которым человек может познать этот изменчивый мир, – найти инвариантную структуру для переменного потока информации. Однако инвариантная структура сама по себе не является достаточной базой для частных прогнозов. Знания того, что поезд прибывает через четыре часа после отправления состава в обратном направлении, явно недостаточно, чтобы явиться на вокзал вовремя и встретить свою подружку. В каждом конкретном случае мозг сопоставляет инвариантную структуру с текущими данными. Чтобы составить прогноз времени прибытия конкретного поезда, недостаточно вывести правило четырехчасового интервала из расписания прибытия-отправления поездов. Нужно также применить его к точному времени отправления конкретного поезда в восточном направлении.
Когда вы слушаете, как кто-то исполняет знакомую вам мелодию на пианино, ваш мозг прогнозирует следующую ноту еще до того, как она будет сыграна. Воспоминание песни сохраняется в инвариантной форме. Ваша память подсказывает вам следующий интервал, но она не знает, какая конкретно нота будет следующей. Чтобы спрогнозировать следующую ноту, нужно сочетать следующий интервал с последней нотой.
Когда вы видите лицо вашего друга, неокортекс мгновенно восполняет пробелы и прогнозирует детали внешнего вида вашего приятеля в данный момент времени. Он определяет, что это именно те глаза, тот нос, те губы и те волосы. Прогноз неокортекса отличается завидной точностью. Он может предугадать малейшие особенности лица вашего друга, хотя никогда не видел его именно под таким углом или в такой окружающей обстановке. Если вы знаете относительное расстояние между глазами и носом, структуру лица, то вы правильно спрогнозируете, где должны находится губы. Если вам известно, что в лучах заката кожа вашего друга кажется оранжевой, то вы можете спрогнозировать и цвет его волос. Ваш мозг сочетает инвариантную структуру лица с особенностями непосредственно воспринимаемой ситуации.
Из трех вышеописанных только пример с поездом является аналогией того, что происходит в вашей коре головного мозга. В случаях с мелодией и лицом речь идет о сочетании инвариантных структур и непосредственных сигналов. Это вездесущий процесс, происходящий во всех без исключения зонах неокортекса. Благодаря ему вы можете составлять прогноз о комнате, в которой сейчас находитесь. Благодаря ему вы можете спрогнозировать не только слова, которые сейчас будут произнесены, но и тон, ударения, а также в какой части комнаты будут произнесены эти слова. Благодаря ему вы в точности знаете, в каком месте ваша нога коснется пола и какие ощущения вызовет подъем на лестничную площадку этажом выше. Благодаря ему вы можете поставить подпись, держа ручку пальцами ноги, или поймать летящий мяч.
Три особенности памяти неокортекса, рассмотренные нами в данной главе (сохранение последовательностей символов, автоассоциативное запоминание, инвариантные представления), являются необходимыми для прогнозирования будущего на основе воспоминаний о прошлом. В следующей главе сосредоточимся на доказательстве того, что сущностью разума является составление прогнозов.


5. Новые рамки понимания интеллекта

В 1986 году я подолгу размышлял над вопросом, что означает «понимать что-либо». Я стремился найти ответ на терзавший меня вопрос: если мозг не генерирует поведение, чем он тогда занимается?
Задумайтесь и вы: чем занимается ваш мозг, когда вы пассивно слушаете чью-то речь? А непосредственно сейчас, во время чтения данной книги? Информация поступает в ваш мозг, но не выходит оттуда. Что с ней происходит? Ваше внешнее поведение в данный момент остается на базовом уровне – вы дышите и совершаете движения глазными яблоками. В то же время, как вы понимаете, ваш мозг проделывает колоссальную работу, благодаря которой возможны чтение и понимание прочитанного. Понимание является результатом деятельности нейронов. Но какой деятельности? Чем именно занимаются нейроны в процессе осознания?
Зайдя сегодня в свой офис, я увидел знакомые стулья, окна, вазоны, ручки и так далее. Я увидел сотни самых различных предметов и объектов вокруг. Когда я осматривался, то одно лишь зрительное восприятие не побудило меня ни к какому действию. Тем не менее я «воспринял» комнату и находящиеся в ней объекты. Я совершил то, чего не могла сделать «Китайская комната», и мне не нужно было ничего подавать через щель в стене. Я понял, но не совершил никакого действия, доказывающего этот факт. Что же означает «понял»?
Я долго бился над этой дилеммой, и тут на меня снизошло озарение. Я задался вопросом: что бы случилось, если бы в комнате появился какой-либо новый предмет, которого я здесь раньше никогда не встречал. Например, синяя кофейная чашка.
Ответ кажется очевидным – я бы заметил новый объект как не принадлежащий к привычной обстановке. Мне не пришлось бы сознательно себе задавать вопрос о том, является данный объект новым или нет. Осознание факта происходит само по себе. В основе кажущегося тривиальным ответа лежит очень важная концепция. Чтобы заметить изменения в обстановке, некоторые нейроны моего мозга, до этого пребывавшие в пассивном состоянии, должны были активизироваться. Откуда этим нейронам стало известно, что синяя чашка – новый объект, а сотни других предметов – старые? Я не устаю восхищаться ответом на данный вопрос. Наш мозг использует сохраненные воспоминания для того, чтобы постоянно осуществлять прогноз относительно всего, что мы видим, слышим, чувствуем. Когда я осматриваюсь в комнате, мой мозг формирует прогноз того, что он ожидает воспринять, причем делает это еще до того, как я оценю реальную обстановку комнаты. Подавляющее большинство прогнозов продуцируются неосознанно. Каждая часть мозга как бы ведет беззвучный диалог: «Стоит ли компьютер на столе? Да. Он черного цвета? Да. Лежит ли словарь на том же месте, где его оставили? Да. Стоит ли лампа в правом углу стола? Да. Имеет ли окно в комнате прямоугольную форму, вертикально ли расположены стены? Да. Попадает ли солнечный свет из направления, обычного в такое время суток? Да». А когда на сцене появляется визуальный объект, память о котором в данном контексте отсутствует, происходит нарушение ожидаемой модели. Мое внимание сразу сосредоточивается на ошибке.
Конечно, мозг не разговаривает сам с собой, составляя прогнозы, и он не составляет прогнозы, в серийном виде. Кроме того, он не составляет прогнозы относительно каких-то отдельных объектов, как, например, кофейная чашка. Мозг составляет прогнозы о самой структуре мира, в котором мы живем, и делает это, используя параллельные формы. Он с одинаковой готовностью распознает непривычную поверхность, деформированный нос или неожиданное движение. Сразу становится понятным, насколько распространенными являются такого рода несознательные прогнозы и почему на них так долго не обращали никакого внимания. Они происходят без малейших заминок, автоматически, и нам непросто уловить, что происходит внутри нашего черепа. Надеюсь, это открытие поразит вас не меньше, чем меня. Прогностическая функция настолько органична для мозга, что наше восприятие мира не основывается исключительно на сигналах, которые мы непрерывно получаем от органов чувств. На самом деле восприятие действительности является комбинацией наших ощущений и прогнозов, составляемых мозгом на основе воспоминаний.
Пораженный своим открытием, минутой позже я придумал мысленный эксперимент, его подтверждающий, и назвал его «Опытом измененной двери». Вот описание эксперимента.
Возвращаясь домой, вы каждый день проходите через входную дверь. Вы протягиваете руку, беретесь ею за ручку, заходите внутрь и закрываете дверь за собой. Это глубоко укоренившаяся привычка, вы делаете это постоянно, совершенно не задумываясь. Представьте, что, пока вас не было дома, я проник в ваш дом и изменил что-то в вашей двери. Изменение может быть каким угодно. Я мог заменить круглую ручку на прямоугольную (или медную на хромовую). Я мог бы изменить вес двери – скажем, вместо тяжелой дубовой поставить железную полую, или наоборот. Я мог бы установить скрипящие плохо смазанные шарниры вместо хорошо смазанных и работающих безупречно. Я мог бы покрасить дверь в другой цвет, повесить колокольчик вместо электрического звонка, я мог бы изменить ширину дверной коробки или добавить глазок. Другими словами, я мог бы предпринять тысячи всевозможных изменений, о которых вы пока не знаете. Когда вы придете домой и попробуете открыть дверь, то быстро поймете: что-то не так. Размышления о том, что именно изменилось, могут занять у вас всего лишь несколько секунд, но в любом случае вы очень быстро найдете ответ. Например, протянув руку к ручке, вы поймете, что она сдвинута в другое место. Или заметите глазок на том месте, где его никогда не было. Если изменилась масса двери, вы толкнете ее слишком сильно или слишком слабо и очень удивитесь. Я веду к тому, что вы в несколько мгновений распознаете любое из тысячи возможных изменений.
Как вам это удается? Как вы замечаете изменения? В качестве возможного решения разработчики искусственного интеллекта предложили бы составить список всех свойств двери и сформировать базу данных. Каждое поле соответствовало бы определенной характеристике двери, а вводимые данные могли бы служить ее описанием. В момент вашего приближения к двери компьютер запрашивал бы базу данных относительно формы ручки, ширины дверного проема, цвета двери, положения ручки, веса, звуков и так далее. На первый взгляд, это очень похоже на то, как биологический мозг сопоставляет все мириады своих прогнозов относительно реальной обстановки, но в действительности здесь присутствует большая разница, влекущая значительные расхождения. Стратегия, используемая искусственным интеллектом, ненадежна. Во-первых, невозможно внести в базу данных все качества, которыми может обладать дверь (список атрибутов имеет реальные шансы стать бесконечным). Во-вторых, в случае реализации такой программы нам нужны были бы подобные списки свойств каждого объекта, который мы встречаем на своем пути ежесекундно, – очевидно, что эта задача не осуществима. В-третьих, ничего из того, что нам известно о мозге и нейронах, не наводит на мысль, что именно так они и работают. И наконец, последний аргумент: нейроны попросту не столь быстродействующи, чтобы эффективно использовать базы данных, аналогичные компьютерным (в приведенном примере с дверью вам бы пришлось потратить добрых двадцать минут, а не двадцать секунд, чтобы заметить изменения).
Вашу реакцию на измененную дверь можно объяснить только следующим образом: каждый миг ваш мозг формирует низкоуровневые сенсорные прогнозы относительно того, что он ожидает увидеть, услышать, почувствовать, причем эти прогностические процессы протекают параллельно. Все зоны неокортекса одновременно прогнозируют свои ожидаемые ближайшие ощущения. Зрительные зоны составляют прогнозы о формах, расположении и перемещении объектов окружающей среды. Слуховые зоны предугадывают источники, высоту, громкость и другие характеристики звуков. Соматосенсорные зоны прогнозируют тактильные ощущения, а следовательно – поверхность, контуры и температуру предметов. Вернемся к примеру с дверью. В процессе прогнозирования нейроны, задействованные в восприятии двери, активизируются еще до того, как получают входные сенсорные сигналы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38