С тех пор, как мое обучение началось, мне всегда описывали вещи цветами и звуками, соответствующими острым чувствам и прекрасному восприятию характерных особенностей. Поэтому, я обычно представляю себе вещи как цветные и звучащие. Часть приходится на внешний вид, часть — на духовное содержание. Мозг с его пятичувственным строением заявляет свои права и объясняет остальное. Учитывая все это, единство мира требует, чтобы в нем сохранялся цвет, знаю ли я о нем или нет. Вместо того, чтобы быть лишенной этого, я принимаю в этом участие, обсуждая это, радуясь счастью тех близких ко мне людей, кто вглядывается в прекрасные оттенки заката или радуги.
Если генофонд вида принимает форму ряда моделей предкового мира, мозг индивидов вмещает параллельный набор моделей собственного мира животного. Оба являются эквивалентны описаниям прошлого, и оба используются, чтобы помочь выживанию в будущем. Разница в масштабах времени и относительной приватности. Генетическое описание представляет собой коллективную память, принадлежащую виду в целом, беря начало в неясном прошлом. Память мозга приватна и содержит индивидуальный опыт со времени рождения.
Наше субъективное знание знакомого места действительно ощущается нами как модель места. Не как точная масштабная модель, несомненно менее точная, чем мы о ней думаем, а как приемлемая модель для соответствующих целей. Один подход к этой идее был предложен несколько лет назад кембриджским физиологом Хорейсом Барлоу, кстати прямым потомком Чарльза Дарвина. Барлоу особо интересуется зрением, и его рассуждение начинается с понимания того, что распознавать объекты — намного более трудная проблема, чем мы, видящие, казалось бы, столь легко, обычно осознаем.
Ведь мы блаженно не осознаем того, насколько потрясающе умным делом мы занимаемся каждую секунду нашей жизни в состоянии бодрствования, когда мы видим и распознаем объекты. Задача органов восприятия по расплетению физических стимулов, которые их бомбардируют, легка по сравнению с задачей мозга заново сплести внутреннюю модель мира, которую можно затем использовать. Аргумент справедлив для всех наших сенсорных систем, но я задержусь в основном на зрении, потому что оно для нас наиболее значимо.
Представьте себе, какую проблему решает наш мозг, когда что-то распознает, скажем, букву A. Или представьте себе проблему распознавания лица конкретного человека. В соответствии с давно существующим внутригрупповым соглашением, гипотетическое лицо, о котором мы говорим, предположительно принадлежит бабушке выдающегося нейробиолога Дж. Летвина, но подставьте любое лицо, которое вы знаете, или на самом деле, любой объект, который вы можете распознать. Мы не рассматриваем здесь субъективное сознание, философски трудную проблему того, что означает иметь ощущение знания лица вашей бабушки. Лишь та клетка в мозгу, которая возбуждается, если и только если лицо бабушки появляется на сетчатке, будет вполне подойдет для начала, и это очень трудно устроить. Было бы легко, если бы мы могли предположить, что лицо всегда попадало бы точно на определенную часть сетчатки. Могла бы быть структура типа замочной скважины, с областью клеток на сетчатке, имеющей форму бабушки, прошитой в клетках, сигнализирующих о бабушке в мозг. Другие клетки — члены «анти-замочной скважины» — должны были бы быть прошиты на торможение, иначе центральная возбужденная клетка реагировала бы на белый лист так же сильно, как на лицо бабушки, которое вместе со всеми другими мыслимыми изображениями, он обязательно «содержит». Сущность реакции на ключевой образ в том, чтобы избежать реакции на все остальное.
Стратегия замочной скважины исключается самим количеством. Даже если бы Летвин должен был узнать только свою бабушку, как он мог с этим справиться, когда ее изображение падает на различные части сетчатки? Как справиться с изменением размера ее изображения и формой, когда она приближается или удаляется, когда она поворачивается боком или задом, когда она улыбается или хмурится? Если мы сложим все возможные комбинации замочных скважин и антизамочных скважин, их количество примет астрономические величины. Когда Вы понимаете, что Летвин может узнать не только лицо своей бабушки, но и сотни других лиц, другие части бабушки и других людей, все буквы алфавита, все тысячи объектов, которым нормальный человек может тотчас дать название, во всех возможных ориентациях и наблюдаемых размерах, рост числа задействуемых клеток быстро становится недосягаемым. Американский психолог Фред Эттнив, предложивший ту же основную идею, что и Барлоу, подчеркнул этот вопрос следующим вычислением: если бы можно было обойтись лишь одной мозговой клеткой, в стиле одной замочной скважины для каждого образа, который мы можем различить в любом его представлении, то объем мозга должен был бы измеряться в кубических световых годах.
Как тогда, при объеме мозга, измеряемом только в сотнях кубических сантиметров, мы это делаем? Ответ был предложен в 1950-ых годах независимо Барлоу и Эттнивом. Они предположили, что нервные системы использовали огромную избыточность всей сенсорной информации. Избыточность — слово из специального жаргона мира теории информации, изначально выработанного инженерами, занимающимися экономикой пропускной способности телефонных линий. Информация, в техническом смысле, является величиной неожиданности, измеряемой как обратная величина ожидаемой вероятности. Избыточность — противоположность информации, мера ожидаемости, привычности. Избыточные сообщения или части сообщений неинформативны, потому что получатель, в некотором смысле, уже знает то, что будет. Газеты не выносят в заголовки высказывания: «Солнце взошло сегодня утром.» Это означало бы передать почти нулевую информацию. Но если бы наступило утро, когда солнце не взошло, заголовок автора, если бы кто- нибудь выжил, был бы высоко оценен. Информативность была бы высокой, измеряемой как мера неожиданности сообщения. Большая часть разговорного и письменного языка избыточна — следовательно, его можно уплотнить до телеграфного стиля: избавиться от избыточности, сохранив информацию.
Все, что мы знаем о мире за пределами нашего черепа, поступает к нам через нервные клетки, чьи импульсы трещат как из пулемета. То, что передается через нервную клетку, представляет собой залп «пиков», импульсов, напряжение которых неизменно (или, по крайней мере, изменяется незначительно), но скорость поступления которых меняется со смыслом. Теперь давайте представим себе принципы кодирования. Как бы вы перевели информацию из внешнего мира, скажем, звук гобоя или температуру ванны, в импульсный код? Первая мысль — простой частотный код: чем горячее ванна, тем быстрее должен стрелять пулемет. В мозгу, другими словами, был бы термометр, калиброванный в частоте импульсов. На самом деле, это не хороший код, потому что он неэкономичен в отношении импульсов. Используя избыточность, можно изобрести коды, которые передают ту же самую информацию меньшим количеством импульсов. Температуры в мире чаще всего остаются постоянными в течение долгих периодов времени. Сигнализировать «горячо, горячо, все еще горячо…», с постоянно высокой частотой пулеметных импульсов, расточительно; лучше сказать: «Вдруг стало горячо» (теперь вы можете полагать, что остается постоянно горячо до следующего уведомления).
И к нашему удовлетворению, это то, чем главным образом этим занимаются нервные клетки, сигнализируя не только о температуре, но и почти обо всем в мире. Большинство нервных клеток настроено сигнализировать об изменениях в мире. Если труба играет длинную, непрерывную ноту, обычная нервная клетка сообщает мозгу об этом, демонстрируя следующую картину импульсов. Перед началом звучания трубы частота срабатываний низка; сразу после начала звучания трубы частота возбуждений высокая; по мере того, как труба продолжает играть ноту, частота срабатываний угасает до редкого бормотания; в момент, когда труба перестает звучать, частота срабатываний повышается, затем спадая снова до сонного бормотания. Или может быть один класс нервных клеток, которые срабатывают только тогда, когда звуки начинаются, и другого класса клеток, которые срабатывают только тогда, когда звуки замолкают. Подобное использование избыточности — отсеивающее монотонность в мире — происходит в клетках, сообщающих мозгу об изменениях в освещенности, температуре, давлении. Обо всем в мире сигнализируется как об изменениях, и в этом — главная экономия.
Но нам с вами, не кажется, чтобы мы слышали, как труба замолкает. Нам кажется, что труба, продолжает играть с той же громкостью, а затем резко останавливается. Да, конечно. Это то, на что вы настроены, потому что кодирующая система изобретательна. Она не отбрасывает информацию, она только отбрасывает избыточность. Мозгу сообщается только об изменениях, и он тогда имеет возможность восстанавливать остальное. Барлоу это так не формулировал, но мы могли бы сказать, что мозг реконструирует виртуальный звук, используя сообщения, доставляемые нервами, исходящими из ушей.
