Мозг напрокат. Как работает человеческое мышление и как создать душу для компьютера

рефлекторно вызывает плач. Целесообразность этого понятна — привлечь внимание взрослых, которые помогут. У взрослых детский плач вызывает эмоцию сострадания. «Мурашки по коже» — рефлекс, доставшийся нам от предков: холодно — шерсть поднимается дыбом. Целесообразность этого также очевидна: в таком состоянии шерсть, за счет более толстой воздушной прослойки, согревает лучше. У человека шерсти уже давно нет, но рефлекс все еще работает.

 Итак, ребенку холодно. Заботливая мать кутает его в одеяло. Формируется воспоминание, которое связывает одеяло и наступление теплоты. С течением жизни формируются все новые и новые воспоминания, как бороться с холодом. Можно одеться, можно развести костер или включить обогреватель, можно начать активно двигаться и т. д. Любая эмоция и любое ощущение постепенно ассоциируется у человека со множеством способов, как их вызвать или удовлетворить.

 Таким образом, сложное поведение человека есть следствие возникающих у него эмоций и ощущений. То, о чем мы думаем и что мы делаем, всегда ассоциативно связано с ощущениями и эмоциями, которые мы испытываем.

 Упомянутые ранее псевдоинстинкты — это частные случаи инстинктов. Далее будем условно разделять исходные инстинкты (или просто инстинкты) и псевдоинстинкты.

 Исходные инстинкты — это инстинкты, которые формируются у людей более- менее сходно вне зависимости от общественного устройства, принятой этики и морали.

 Псевдоинстинкты — инстинкты, формирование которых в основном обусловлено влиянием общества, его этики и морали, традиций, рекламы и т. п.

Эмоциональный компьютер

 Начнем издалека. Представим себе, что ученые девятнадцатого века неким волшебным образом получили современный компьютер. Они стали бы изучать его работу, создали бы целую науку, описывающую свойства операционной системы и установленных программ. Затем они вскрыли бы этот компьютер и попытались описать его основные узлы, понять их назначение. Потом они стали бы измерять напряжение в различных точках. Возникли бы многообразные теории о циркулирующих внутри компьютера потоках информации. Но самое главное, что сложность устройства современного компьютера затруднила бы ученым путь к пониманию достаточно простых принципов, лежащих в основе любой вычислительной техники. Эти принципы были сформулированы в «машине Тьюринга» и не изменились по сей день, и неважно собран ли компьютер на лампах, транзисторах или микросхемах. Любой компьютер имеет память, систему команд, процессор, который умеет эти команды выполнять, программы, состоящие из последовательности команд и устройства ввода—вывода, позволяющие взаимодействовать с внешним миром. Остальное «навороты», возникшие в результате эволюции вычислительной техники, хотя и многократно увеличивают возможности компьютера, не отменяют эти принципы.

 Машина Тьюринга (МТ) — абстрактный исполнитель (абстрактная вычислительная машина). Была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для формализации понятия алгоритма.

 Машина Тьюринга является расширением конечного автомата и, согласно тезису Чёрча — Тьюринга, способна имитировать все другие исполнители (с помощью задания правил перехода), каким-либо образом реализующие процесс пошагового вычисления, в котором каждый шаг вычисления достаточно элементарен.

 В состав машины Тьюринга входит бесконечная в обе стороны лента (возможны машины Тьюринга, которые имеют несколько бесконечных лент), разделенная на ячейки, и управляющее устройство, способное находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний управляющего устройства конечно и точно задано.

 Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте, читать и записывать в ячейки ленты символы некоторого конечного алфавита. Выделяется особый пустой символ, заполняющий все клетки ленты, кроме тех из них (конечного числа), на которых записаны входные данные.

 Управляющее устройство работает согласно правилам перехода, которые представляют алгоритм, реализуемый данной машиной Тьюринга. Каждое правило перехода предписывает машине, в зависимости от текущего состояния и наблюдаемого в текущей клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти в новое состояние и переместиться на одну клетку влево или вправо. Некоторые состояния машины Тьюринга могут быть помечены как терминальные, и переход в любое из них означает конец работы, остановку алгоритма.

 Изучение человеческого мозга во многом напоминает нарисованную картину. Мы знаем многое о его внутренней структуре, глубоко изучены процессы, протекающие в нейронах, но для многих исследователей обилие разнообразных знаний, заслоняет понимание достаточно простых принципов лежащих в основе работы мозга.

 Зададимся целью создать «мозг» простого устройства, который будет в своем существовании использовать те же принципы, которые присущи живым существам. Конечно, реальный мозг устроен значительно сложнее, но сейчас я попытаюсь сформулировать основной принцип, настолько же фундаментальный для понимания работы мозга, насколько понимание «машины Тьюринга» основополагающе для понимания работы современного компьютера.

 Возможно, не всем читателям хватит терпения разобраться в последующем описании нейронной конструкции. Однако очень важно ухватить основную идею, так как она тем или иным образом затрагивает все, что будет изложено в этой книге далее. Поэтому сформулирую ее сразу, до начала описания устройства.

Изначально все поступки — следствия рефлексов. Эмоции не «толкают» нас на какое-либо поведение. Эмоции «дают оценку» всему, что происходит. Всегда присутствует итоговая скалярная оценка по шкале «хорошо/плохо». Итоговая оценка фиксируется памятью вместе с «ситуацией», которая вызвала эту оценку. «Ситуации» содержат в себе не только внешнюю картину мира, но и нашу реакцию на нее, наши поступки. Память впоследствии, реагируя на внешнее воздействие, «заставляет» совершать какие- либо действия или «препятствует» им. Причем действия, которые мы совершаем исходя из нашего опыта, с наибольшей вероятностью, в сравнении с другими возможными действиями, будут вести к положительному изменению эмоционального состояния. Эмоции, которые сопровождают наши поступки, нельзя трактовать как «побудители действия», это — оценки происходящего, которые нужны для формирования опыта.

Рисунок 13. Пример простейшего мозга, построенного на формальных нейронах.

 Рассмотрим устройство, изображенное на рис. 13.

 Каждый из кружочков обозначает некий формальный нейрон — искусственный аналог нейрона реального мозга. За исключением «регулятора», который сам является несложной конструкцией из нейронов. В устройстве используется несколько, немного различных по свойствам, типов нейронов.

 Опишем их.

 — «Датчики», то есть нейроны, которые получают некую информацию об окружающем мире и находятся в состоянии активности, пока присутствует то раздражение, на которое они реагируют.

 — «Исполнительные нейроны» — они активируются в том случае, если сумма сигналов входов превышает некое пороговое значение. Активировавшись, исполнительные нейроны приводят в действие связанные с ними исполнительные устройства. При прекращении условия активации нейроны возвращаются в неактивное состояние и прекращают работу исполнительного устройства. Сигналы, приходящие на входы исполнительных нейронов, могут быть активирующие (+1) или тормозящие (-1). Пороговое значение можно сделать зависящим от числа активных входов.

 — «Рефлексы» — нейроны, связи которых изначально определены. Эти связи образуют матрицу