нижние зрительные уровни заметили бы, что что-то не так. Эта ошибка форсирует открытие альтернативного пути. Детали теперь пойдут по альтернативному пути, пропуская группирование, которое обычно возникает, и ваше внимание привлечет отметина. Теперь вы видите отметину, а не просто лицо. Если б отметина было достаточно необычной, она могла бы привлечь все ваше внимание целиком. В этом случае необычные события быстро привлекают ваше внимание. Именно поэтому мы не можем не обращать внимание на уродство или другие необычные паттерны. Ваш мозг делает это автоматически. Однако, часто ошибка недостаточно сильная, чтоб открыть альтернативный канал. Вот почему мы иногда не замечаем, что слово написано с ошибкой.
Чтобы найти и обосновать новую систему научных взглядов, необходимо искать простейшие концепции, способные объединить и объяснить большое количество несопоставимых фактов. Неизбежным следствием такого процесса является то, что уходят в крайность излишнего упрощения. Важные детали вероятно буду проигнорированы и факты будут проинтерпретированы неправильно. Если такая система взглядов становится устоявшейся, неизбежно будут найдены улучшения и исправления, показывая, как далеко зашли начальные предположения, или недостаточно далеко, или вообще были ошибочны.
В этой главе я ввел множество умозрительных идей о том, как работает неокортекс. Я ожидаю, что некоторые из этих идей будут опровергнуты, и, вероятно, каждая из них будет пересмотрена. Есть также множество деталей, о которых я даже не упомянул. Мозг очень сложен; специалисты по нейронаукам, читающие эту книгу, должны знать, что я привел грубую характеристику сложности реального мозга. Но я верю, что в целом озвучил новую систему взглядов. Все, на что я могу надеяться, это то, что основные идеи будут сохранены, и изменятся только детали вопреки новым данным и новому осмыслению.
В конце концов, вам может быть неприемлема идея, что простая, но большая система памяти может действительно в результате вести себя так, как человек. Можем ли вы и я быть просто иерархической системой памяти? Могут ли наши жизнь, верования и желания быть сохраненными в триллионах синапсов? В 1984 я начал профессионально писать программы. До этого я писал маленькие программки, но тогда я в первый раз программировал компьютер с графическим интерфейсом и впервые работал над большим и сложным приложением. Я писал приложение для операционной системы, созданной Grid Systems. С окнами, множественными шрифтами и меню, операционная система Grid была действительно продвинутой для того времени.
Однажды меня поразила практическая невозможность того, что я делаю. Как программист, я написал одну строчку кода. Я сгруппировал строчки кода в блоки, называемые подпрограммами. Подпрограммы были сгруппированы в модули. Модули были скомбинированы, чтоб стать приложениями. В программе для электронных таблиц, над которой я работал, было так много подпрограмм и модулей, что никто не мог понять это полностью. Это было сложно. Хотя каждая строчка кода делала совсем немного. Чтобы нарисовать один пиксел на дисплее, требовалось несколько строчек кода. Чтобы нарисовать целый экран с электронной таблицей, компьютеру требовалось выполнить миллионы инструкций, распределенных по сотням подпрограмм. Подпрограммы использовали другие подпрограммы рекурсивным способом. Это было настолько сложно, что было невозможно знать все, что должно было бы происходить в выполняющейся программе. Меня поразило, насколько невероятно то, что программа за время выполнения рисует картинку, которая нам кажется появившейся мгновенно. Ее внешним проявлением были таблицы чисел, меток, текстов и графов. Она вела себя как электронная таблица. Но я знал, что должно происходить внутри компьютера с процессором, выполняющим одну простую инструкцию в один момент времени. Было трудно поверить, что компьютер смог бы пройти его путь по лабиринту модулей и подпрограмм, и выполнить все эти инструкции настолько быстро. Если бы я не знал подробностей, я был бы уверен, что это не может работать. Я понимал, что если кто-то изобрел концепцию компьютера с графическим интерфейсом и электронными таблицами, и представил ее мне на бумаге, я бы отверг ее как непрактичную. Я сказал бы, что ему потребовалась бы вечность, чтоб что-то сделать. Это было унизительной мыслью, потому что это работало. Затем я понял, что мое интуитивное ощущение скорости микропроцессора и мое ощущение силы иерархического дизайна были неадекватными.
В этом был урок про неокортекс. Он не был сделан из сверхбыстрых компонент и правила, по которым он работает, не сложны. Однако он имеет иерархическую структуру, содержащую миллиарды нейронов и триллионы синапсов. Если для нас сложно вообразить, как такая логически простая, но численно громадная система памяти может создавать наше сознание, наш язык, нашу культуру, наше искусство, эту книгу, нашу науку и технологию, то это потому, предположил я, что наше интуитивное ощущение емкости неокортекса и силы его иерархической структуры являются неадекватными. Неокортекс работает. Это не волшебство. Мы можем понять его. И, подобно компьютеру, в конце концов мы сможем построить интеллектуальные машины, которые будут работать по тем же самым принципам.
7. Сознание и творчество
Когда я веду разговор о моей теории мозга, слушатели обычно быстро схватывают значимость предсказаний, как они соотносятся с человеческим поведением. Они задают множество сопутствующих вопросов. Откуда берется творчество? Что такое сознание? Что такое воображение? Как мы можем отделить реальность он неправильных представлений? Хотя эти темы преимущественно не были тем, что мотивировало меня на изучение мозга, они интересуют практически каждого. Я не претендую на звание эксперта по этим темам, но теория «память- предсказание» может дать некоторые ответы и полезные мысли. В этой главе я обращусь к некоторым из наиболее часто задаваемым вопросам.
Обладает ли крыса интеллектом? Обладает ли им кошка? Когда интеллект появился на эволюционной шкале? Мне нравится этот вопрос, потому что ответ на него я нахожу неожиданным.
Все, что я написал до этого про неокортекс и его работу, основано на самой базовой предпосылке — что у мира есть структура и следовательно он предсказуем. В мире есть паттерны: на лице есть глаза, у глаз есть зрачки, огонь обжигает, гравитация заставляет объекты падать, дверь открывается и закрывается, и так далее. Мир не случаен, но и не однороден. Память, предсказание и поведение мало бы что значили, если б у мира не было структуры. Любое поведение, поведение ли человека, или улитки, или одноклеточного организма или дерева — это средство использования структуры мира для осуществления размножения.
Вообразите одноклеточное, живущее в водоеме. У клетки есть жгутик, позволяющий ей плавать. На поверхности клетки есть молекулы, реагирующие на присутствие питательных веществ. Поскольку не все области водоема имеют одинаковую концентрацию питательных веществ, есть градиент питательных веществ с одной стороны клетки на другую. Когда она плывет через пруд, клетка может обнаруживать изменение. Это простая структура мира одноклеточного. Клетка эксплуатирует свою химическую осведомленность, плывя в места с высокой концентрацией питательных веществ. Мы могли бы сказать, что этот простой организм делает предсказание. Он предсказывает, что плавая определенным образом, он найдет больше питательных веществ. Задействована ли в этом предсказании память? Да, задействована. Память заключается в ДНК организма. Одноклеточные не обучаются в течение жизни, как использовать этот градиент. Наоборот, обучение возникает в течение эволюции и сохраняется в ДНК. Если внезапно изменилась бы структура мира, одноклеточные не смогли бы научиться и адаптироваться. Они не смогли бы изменить ДНК или свое поведение. Для этих видов обучение может возникать только в эволюционном процессе на многих поколениях.
Есть ли интеллект у одноклеточного? Используя обыденное понимание человеком интеллекта, мы ответим «нет». Но животные находятся на дальнем конце континуума видов, использующих память и предсказание для того, чтоб размножаться более успешно, и по академическим соображениям ответ должен быть «да». Суть не в том, чтоб сказать, какие виды интеллектуальны, а какие — нет. Память и предсказание используются всеми живыми формами. Просто есть бесчисленное множество методов и ухищрений, как они делают это.
Растения также используют память и предсказание для эксплуатации структуры мира. Деревья занимаются предсказанием, когда посылают свои корни в почву и ветви и листья в небо. Деревья предсказывают, где они найдут воду и минералы, основываясь на опыте своих предков. Конечно, дерево не думает; его поведение автоматическое. Но они эксплуатируют структуру мира таким же способом, как и одноклеточные. Каждый вид растения имеет различный набор поведенческих действий, который использует немного другую часть структуры мира.
Следовательно, растения развили коммуникационные системы, базирующиеся в основном на медленном выделении химических сигналов. Если насекомое повреждает часть дерева, дерево посылает химические сигналы по его сосудистой системе к другим частям дерева, которые включают защитные системы, такие как выделение токсинов. С помощью такой коммуникационной системы дерево может демонстрировать немного более сложное поведение. Нейроны возможно появились как средство передачи информации более быстрым путем, чем сосудистые системы растений. Мы можем думать о нейроне просто как о клетке с ее собственным сосудистым придатком. С некоторых пор, вместо медленного продвижения химических сигналов вдоль этих придатков, нейроны начали использовать электрохимические импульсы, которые перемещаются гораздо быстрее. Вначале быстрая синаптическая передача и простые нервные системы возможно не были задействованы для обучения. Суть была просто в более быстрой передаче сигналов.
Но затем в марше по эволюционной лестнице случилось нечто действительно интересное. Соединения между нейронами стали изменчивыми. Нейроны могли посылать или не посылать сигнал, в зависимости от того, что только что произошло. Теперь поведение могло быть модифицировано в течение жизни организма. Нервные системы стали пластичными, и таким же стало поведение. Поскольку знания могли быть достаточно быстро сформированы, животное могло изучать структуру мира уже в течение жизни. Если мир внезапно изменялся — скажем, на сцене появлялся новый хищник — животному не надо было оставаться привязанным к своему генетически определенному поведению, которое больше могло уже быть неприемлемым. Пластичные нервные системы стали огромным эволюционным преимуществом и привели к прорыву новых видов, от рыб к пресмыкающимся и к людям.
Как мы увидели в главе 3, у всех млекопитающих есть старый мозг, на поверхности которого располагается неокортекс. Неокортекс — это просто то, во что эволюционировала новейшая нервная ткань. Но с его иерархической структурой, инвариантным представление и предсказанием по аналогии, кортекс позволил млекопитающим эксплуатировать гораздо больше структуры мира, чем могут животные без неокортекса. Наши предки, наделенные неокортексом, смогли вообразить, как сделать сеть и поймать рыбу. Рыба не способна запомнить, что сеть значит смерть, или вообразить, как построить инструмент для разрезания сетей. У всех млекопитающих, от крыс до человека, есть неокортекс. Они интеллектуальны, но в разной степени.
Теория «память-предсказание» предлагает два ответа на этот вопрос. Первый почти очевиден: наш неокортекс больше, чем, скажем, у обезьяны или у собаки. Увеличив кортикальную поверхность до размеров обеденной салфетки, наш мозг смог изучать более сложную модель мира и делать более сложные предсказания. Мы видим более глубокие аналогии, больше структур в структуре, чем другие млекопитающие. Если мы хотим найти супруга, мы не просто смотрим на такие атрибуты, как здоровье, мы разговариваем с его друзьями и родителями, мы наблюдаем, как они себя ведут и разговаривают, и судим, насколько они честны. Мы смотрим на эти вторичные и третичные атрибуты в попытке предсказать, как наш потенциальный супруг поведет себя в будущем. Трейдеры на фондовой бирже смотрят на структуру коммерческих паттернов. Математики ищут структуру в числах и уравнениях. Астрономы ищут структуру в движении планет и звезд. Наш увеличенный неокортекс позволяет нам видеть наш дом, как часть города, который является частью региона, который является частью планеты, которая является частью большой вселенной — структуру в структуре. Никакие другие млекопитающие не могут размышлять так глубоко. Я почти уверен, что у моей кошки нет концепции мира за пределами нашего дома.
Второе отличие интеллекта человека от интеллекта других животных в том, что у нас есть язык. Целые книги написаны о предположительно уникальных свойствах языка и о том, как он развивался. Однако язык очень хорошо укладывается в модель «память-предсказание» без какого либо специального «языкового соуса» или специальной языковой машины. Произнесенные и написанные слова — это просто паттерны мира, также как мелодии, машины и дома. Синтаксис и семантика языка не отличаются от иерархической структуры других повседневных объектов. И тем же самым способом, как мы ассоциируем звук поезда с визуальной картинкой поезда, мы ассоциируем произнесенные слова с нашими знаниями о их физических и семантических составляющих. С помощью языка человек может вызывать воспоминания и создавать новое сопоставление ментальных объектов других людей. Язык является чистой аналогией, и с его помощью мы можем заставлять других людей получать знания и изучать вещи, которые они никогда в действительности не видели. Развитие языка требует большого неокортекса, способного управляться с вложенными структурами синтаксиса и семантики. Он также требует более полно развитого моторного кортекса и мускулатуры, чтобы позволить нам создавать сложные, сильно артикулированные звуки или жесты. С помощью языка мы можем брать паттерны, изученные в течение жизни и передавать их нашим детям или нашему племени. Язык, письменный, устный или язык тела, становится средством, с помощью которого мы передаем от поколения к поколению то, что мы знаем о мире. Сегодня, печатные
