Специфика работы головного мозга человека

Нужно быть честным с читателем и по крайней мере с самими собой. Все, что было выше изложено, все-таки является определенным упрощением положения вещей в соответствующей области. В частности, это касается работы головного мозга. Не все тут так просто, как может показаться на первый взгляд. Действительно, большинство участков нашего мозга, за что бы они ни отвечали (зрение, осязание и т.д.), состоят из сетей нейронов, особых клеток. И действительно, все эти клетки, связанные в сети, действуют по одному принципу. К ним поступает сигнал. С помощью синапсов сигнал оценивается, взвешивается. И либо пропускается дальше, либо нет. Если пропускается, то может немного усилиться или ослабиться. Дальше импульс (потенциал действия) посылается на синапсы соседних клеток, и вся операция повторяется. Вот и все.

Казалось бы, такой простой механизм может быть запросто воспроизведен с помощью электронно-вычислительных машин. Якобы все дело только в хорошо составленных для этих машин программах. Достаточно выявить алгоритмы работы мозга, и искусственный интеллект может быть создан.[180] Идея эта не нова и достаточно подробно обсуждается в литературе.[181] Однако работы в этой области, проведенные за последние полсотни лет, не привели к созданию компьютера, обладающего разумом, подобным человеческому. Хотя усилия для достижения этой цели были затрачены достаточно значительные. Либо усилия были недостаточно существенными. Либо задача в принципе не решается с использованием средств программирования. Некоторые ученые склоняются к точке зрения, что современный компьютер и мозг человека работают не просто по-разному. Они с принципиальной точки зрения устроены настолько по-разному, что компьютер не может воспроизвести интеллект человека.

У этого утверждения есть много противников. С помощью ЭВМ удалось добиться решения задач, которые традиционно решались только человеческим интеллектом. Машина стала способной играть с человеком. Она распознает образы, хотя пока и с серьезными ограничениями. Она способна считать, причем намного быстрее человека. Машина может обучаться, а также прогнозировать будущее. И может еще много чего подобного. Кажется, еще чуть-чуть, и она станет способной делать все, что делает человек. Однако это "чуть-чуть" все никак не наступает. Возможно, что проблема, действительно, только в уровне развития компьютерного "железа". Как только оно станет способно сохранять и перерабатывать большие объемы информации, такие, которые сопоставимы с информацией, хранящейся в человеческом мозге, так проблема создания искусственного интеллекта и будет решена.

Итак, высказывается мнение о фундаментальном различии между ЭВМ и мозгом человека. Машина работает на транзисторах, а мозг – на иной схеме. Якобы компьютер не может воспроизвести то, что мы называем пониманием.

Скорость одной операции, проделываемой нейроном, – пять миллисекунд. То есть за секунду можно задействовать, грубо говоря, двести связей между нейронами. Секунда – это время обычной реакции человека на те или иные внешние возбудители. Теперь посчитаем, как быстро работают человеческий мозг и ЭВМ. Нам с вами достаточно секунды, чтобы отличить собаку от кошки. Или узнать знакомого в толпе. А машина на это затратит намного больше времени. Если вообще сможет решить подобную задачу. Почему человек в этом случае действует быстрее, чем машина?[182] Обычно тут предлагают следующее объяснение. Машины осуществляют все операции последовательно. А в человеческой голове эти операции осуществляются параллельно.

На самом деле такое предположение ничего не объясняет. Мы уже упомянули скорость передачи информации между биологическими нейронами. За секунду можно проделать всего двести последовательных операций. Но это – довольно мало. Вряд ли можно решить какую-то сложную задачу за двести операций в любой машине. Да не то что, вряд ли. Наверняка нельзя решить. Как в этой связи отмечают некоторые специалисты, двух сотен последовательных операций недостаточно даже для того, чтобы просто передвинуть один знак на экране компьютера. Какие уж тут сложные решения.

Феномену принятия решения за секунду, то есть после совершения от сотни до двух сотен операций, есть другое объяснение. И оно выглядит довольно убедительно. Двести последовательных операций (шагов) нашему мозгу необходимо, чтобы обратиться к памяти, извлечь из нее соответствующий образ (эталон) и сравнить с ним поступивший образ. Или просто вынуть из памяти готовое решение. Вот на это двух сотен шагов может хватить. Скорее всего, именно поэтому-то мы с вами и способны так быстро распознавать те или иные предметы, образы, слова.

Похожим же образом мозг действует и при решении задач перемещения человека в пространстве. Он оценивает сложившуюся вокруг человека ситуацию и в зависимости от этого извлекает из памяти тот или иной шаблон поведения, обеспечивая должную координацию движений. Если бы человек вычислял такие свои действия подобно компьютеру, он тратил бы на это значительное количество времени. Однако, как известно, мы передвигаемся, берем предметы, бьем по мячу, затрачивая на подготовку таких действий лишь мгновения. Но современные компьютеры пока не могут так действовать. Они могут принимать подобные решения, только проведя предварительные расчеты каждого движения робота, которым они управляют. Потому-то до сих пор роботы и не научились шагать так же легко, как и люди.

Еще одна особенность мозга живого существа, в частности человека, заключается в том, что наш мозг не столько занят вычислительными операциями, как это делает машина, сколько оперирует с образами, полученными от органов чувств или хранящимися в памяти. При этом образы (модели образов) извлекаются из памяти и сравниваются между собой или с образами, полученными от органов чувств. Соответственно, мозг при этом выполняет скорее функции огромного хранилища информации, чем вычислительной машины, которая осуществляет последовательные действия с символами.

Другое дело, что пока память человека по некоторым параметрам более совершенна, чем память машины. У человека память позволяет запоминать не отдельные образы, а их последовательности. Причем эти последовательности используются ассоциативно, и это происходит автоматически. Последовательности запоминаются в инвариантной форме, а также иерархически.

На инвариантности (инвариантных представлениях) следует остановиться поподробнее. Инвариантность означает следующее. Человек видит тот или иной предмет каждый раз немного по-разному. Однако каждый раз достаточно точно определяет, что это за предмет. Например, он может почти мгновенно узнать человека, с которым регулярно общается. Или может определить, что перед ним находится именно кошка, а не собака. При этом память используется таким образом, что вне зависимости от деталей восприятия того или иного образа, человек достоверно знает, что речь идет либо о конкретном известном ему предмете, либо о предмете определенного рода. То есть человек как узнает своего знакомого, так и поймет, что ему дорогу перебежала именно кошка, а не иное животное.[183]

Проблема инвариантности до сих пор не решена, в том числе и программистами. А если была бы решена, то не исключено, что в результате был бы создан искусственный интеллект, сходный с человеческим. Ведь речь идет о важнейшем качестве человеческой личности, о том, что мы называем словом "понимание". Инвариантность предполагает, что в нашей голове те или другие образы сохраняются не только так, как они были восприняты человеком. Нередко (или как правило?) сохраняются не конкретные образы, а основные черты этих образов, позволяющие создать собирательный образ того или иного предмета или понятия. И вот с этим собирательным образом и сравнивается полученный образ конкретного предмета в конкретной ситуации. Инвариантность – это один из основных способов познания окружающего мира.

Некоторые ученые полагают, что сущностью разума является способность человека составлять прогнозы, для которых требуется инвариантность, а также автоматическая ассоциативность воспоминаний и хранение информации в виде образов. А прогнозирование является первичной функцией нашего мозга, составляющей при этом основу того, что мы называем "интеллектом".[184] В любом случае о прогнозировании как о функции мозга, как правило, говорят как об очевидном факте.[185]

Прогноз? Понимание

Тут авторы данной книги позволят себе высказать следующее мнение. Действительно, даже несомненно, что у нас в памяти хранится бесчисленное множество моделей окружающего нас мира, точнее сказать, предметов этого мира, существенных частей этих предметов, важных, принципиальных характеристик предметов. И не только предметов, а и всего остального, что является совокупностью явлений, характеризующих окружающий мир. Это наши с вами ощущения. Это наши поступки, это определенный набор команд для наших мышц, позволяющих нам передвигаться в пространстве.

Все эти образы, модели существуют не только в виде отражения той или иной конкретной ситуации. Похоже, что они хранятся также, а может быть, и в основном, в инвариантной форме. То есть в виде упрощенной модели, содержащей основные характеристики отражаемого предмета. Эта модель нами используется, чтобы определить родовые признаки предмета, понять, что перед нами мужчина, а не женщина, кошка, а не собака.

Но как конкретно мы воспринимаем окружающий мир, как именно мы его "понимаем"? Что именно представляет собой "понимание"? Конечно, по этому поводу существуют самые различные мнения. Например, как уже указывалось, некоторые ученые считают, что для ориентации в окружающем мире мы постоянно и непроизвольно делаем прогнозы. Это прогнозы относительно того, что именно мы ожидаем встретить в каждую следующую секунду.

Но, может быть, этот процесс идет несколько иначе? Делаем ли мы на самом деле постоянные прогнозы относительно того, что именно нам должно сейчас встретиться? Конечно, у нас с вами в голове имеются модели ситуаций, в которые мы обычно попадаем. Такие модели на бытовом уровне мы называем привычной для нас обстановкой. Тут мы действительно хорошо знаем, что именно мы увидим, ощутим, встретим через мгновение. Мы знаем, как именно пройти в ту или иную часть помещения, в комнату, в часть земельного участка перед домом. Все это – привычная для нас обстановка. Но строим ли мы при этом какие-то прогнозы?

Например, мы намерены надеть костюм. В голове возникает образ костюма. Ассоциативно он связан с местом, где костюм хранится – со шкафом. А шкаф ассоциативно связан с моделью пути, как именно туда пройти. Модель пути связана с моделью наших движений, необходимых для того, чтобы дойти до шкафа. Все эти модели нам хорошо известны, они часто используются, это привычная обстановка. Мы ее именно за то и любим, что она позволяет нам не напрягать свой мозг для решения тех или иных часто повторяющихся задач. Благодаря этому мы можем занять свою голову решением других проблем. Или просто можем позволить ей отдохнуть. Именно дома, в привычной обстановке, мы чаще всего и отдыхаем.

Но где же тут прогноз? Ставя задачу надеть костюм, мы выстраиваем нашу предполагаемую модель поведения, чтобы достичь этой цели, выполнить поставленную задачу. И действуем по этой модели. Наш мозг привычно отдает комплексные команды мышцам, которые приводят в движение наши ноги и руки. Мы передвигаемся к шкафу, стремясь выполнить поставленную задачу. Если на пути встречается препятствие, которое мы не предвидели, мы стараемся его опознать, сравниваем с инвариантной моделью такого препятствия. И преодолеваем препятствие, используя имеющуюся для этого модель поведения. Если препятствие незнакомое, мы все равно используем имеющиеся на этот случай модели. Только в таком случае, надо полагать, делим задачу на части. Отдельные части задачи нам, скорее всего, знакомы. И для решения этих частичных задач тоже наверняка имеются варианты успешного поведения. А неизвестную часть задачи тоже решаем каким-то способом. Например, перебором знакомых нам вариантов решения других задач. Кстати, такой перебор вариантов – это тоже модель поведения.

Конечно, когда мы в подобном контексте употребляем слово "перебор моделей", мы несколько упрощаем ситуацию. Такие "переборы" бывают разные. Например, мы можем по характерным признакам одного элемента судить о множестве элементов. Можем по каким-то признакам множества элементов судить об одном элементе из этого множества. В конце концов, мы можем по признакам одного или нескольких элементов судить точно также о характерных особенностях другого элемента или нескольких элементов. Все это разные суждения и сравнения разных моделей. В этом месте внимательный читатель совершенно справедливо воскликнет: "Позвольте, но ведь автор перечисляет принципы умозаключений, которые называются логикой!". И будет совершенно прав. Действительно, мы только что описали три метода логики: индукцию, дедукцию и аналогию. И немало умных людей полагает, что используя эти методы мы в основном и познаем окружающий мир.[186] Более того, логика тоже бывает разная: логика активная, логика пассивная и логика ретроспективная.[187]

Ну, и какую часть нашего такого поведения по перебору моделей можно считать прогнозом? Все-таки прогноз – это предположение, как, например, та или иная ситуация будет развиваться в будущем. Например, мы строим предположения о том, какая завтра будет на дворе погода. Это прогноз погоды. Это наше предположение. Которое, если оно основывается на каких-то научных расчетах, может считаться обоснованным. Или если такое предположение основывается только на интуиции, то оно, скорее всего, может оказаться малообоснованным.

А в обычной жизни мы постоянно ставим перед собой те или иные большие задачи, для достижения которых мы решаем большое количество задач поменьше. Для решения этих более мелких задач ставим себе что-то еще более мелкое, назовем это уже не задачами, а например, заданиями. Чтобы выполнить задание, мы строим цепочку наших действий, шагов, движений, слов. Строим, используя привычные шаблоны, модели, образы. Не всегда заранее можно сказать, какой именно может быть эта цепочка. Мы начинаем действовать, приспосабливаясь к обстановке, и используем модели или шаблоны, которые имеются в памяти для этой новой обстановки, ситуации.

Когда мы только формулируем для себя то или иное мелкое задание, мы извлекаем из памяти те модели поведения, которые предположительно понадобятся для выполнения этого задания. Модель пути, по которому надо будет пройти. Модель места, где лежит искомый предмет. Модель поведения для использования автомобиля. Можем представить, наконец, что мы намерены сказать тому или иному человеку. Речь тоже реализуется по соответствующим моделям. Можно также говорить о наших предположениях, как именно будет осуществляться выполнение поставленной задачи. Но построение осознанных предположений – это уже достаточно самостоятельная задача. А на интуитивном уровне, когда мы выполняем или намерены выполнить поставленное задание, мы просто, используя ассоциации, выстраиваем предполагаемую цепочку образов, моделей, шаблонов, необходимых для достижения целей. Потом же корректируем свое поведение для преодоления препятствий, которые оказались неожиданными. Но можно ли вот такую выстроенную цепочку предполагаемых действий в предполагаемой обстановке назвать прогнозом?

Вот, например, мы увидели предмет, собаку. Ее образ отправляется в мозг. Там сравнивается с инвариантным образом идеальной собаки. Мы опознаем увиденный предмет, ассоциируем увиденное с моделью собаки. Так образ от внешнего предмета попал в мозг и был там опознан.

Если мы хотим найти собаку, мы вызываем из памяти образ, модель собаки. И начинаем сравнивать его с образами всего того, что видим вокруг нас. То есть тут последовательность действий немного другая. Сначала модель, потому конкретные образы. Если установлено совпадение, то задача выполнена, собака найдена. Что-то не просматривается тут действия, которое можно было бы назвать прогнозом.

Если собаки рядом нет, мы вызываем более общую модель окружающего мира. Например, модель поселка. Вызываем модели частей поселка, где мы видели собаку. Выстраиваем модель, как именно в эту часть поселка попасть. Или используем модель перебора вариантов, что в данном случае предполагает осмотр всех частей поселка подряд в поисках нужной собаки. Можем, конечно, сделать и прогноз, где именно мы найдем собаку и с какой вероятностью. Можем сделать прогноз, как именно мы будем выполнять саму задачу. А можем такого прогноза и не делать. Хотя это, конечно, осознанный прогноз. А неосознанно мы вряд ли тут делаем что-то такое, что можно было бы назвать прогнозом.

Тут нужно отдельно оговориться, что если построение модели или набора связанных моделей, используя которые, мы намерены достичь поставленной цели, выполнить поставленную задачу, если такие модели рассматривать в качестве прогноза, называть прогнозом, то действительно мы постоянно строим прогнозы. Авторам данной книги, однако, представляется более точным определить эту ситуацию все-таки иначе. Для достижения каждой задачи мы выстраиваем модели, которые намерены использовать. Наверное, такое выстраивание вряд ли следовало бы называть прогнозом. Это не предположение о том, что будет. Это мостик между задачей, которую мы поставили, и нашим нынешним положением. Что подходит для выполнения задачи, то мы и вытаскиваем из памяти. Если этого потом бывает недостаточно, мы вносим коррективы в свое поведение, используя уже другие модели или шаблоны.

Наверное, построение моделей, позволяющее подготовить выполнение поставленной задачи, – это элемент поведения, а не прогнозирования. Поведение – это уже реализация плана по выполнению поставленной задачи. Но самому поведению предшествует его модель. Точнее сказать, чаще всего бесчисленное множество, цепочка взаимосвязанных ассоциативных моделей, которые предопределяют линию нашего поведения.

Так можно ли считать, что прогнозы являются сущностью понимания? Можно ли утверждать, что знать что-то означает составлять об этом предположение? Авторам данной книги это чужое определение очень нравится. Однако тут надо отметить следующее. Если человек вытаскивает из памяти модель ситуации до того, как подобная ситуация произошла в реальной жизни, то это явное использование прогноза. В таком случае мы действительно заранее составляем об этом явлении предположение, какой-то прогноз. Но понимать – это не только предвидеть. Например, с человеком приключилась такая ситуация, которую он не предвидел, даже непроизвольно. В результате человек будет разбираться с этой ситуацией, и когда разберется, тогда может утверждать, что он эту ситуацию понимает.

В свете этих рассуждений авторы книги в очередной раз не могут удержаться и предлагают свое следующее немного другое определение, более общее. Авторам кажется, что понимание – это скорее наличие модели определенной ситуации, которую человек способен вызвать из своей памяти. До тех пор, пока модель хранится в памяти, она, конечно же, не является никаким "пониманием". Однако вот человек сталкивается с явлением, ситуацией. Когда, в какой момент он начинает "понимать", с чем именно он имеет дело? Наверное, после следующих операций: сначала в мозг отправляется образ того, что человек увидел или ощутил с помощью своих органов чувств. Этот образ сравнивается с хранящимися в памяти эталонами, упрощенными моделями. Если имеется достаточное совпадение ключевых деталей, человек опознает этот образ, соотносит его с определенным понятием или категорией явлений, с каким-то предметом. На этой стадии можно говорить об "опознании". Но понимание – это больше, чем просто опознание. Вот когда человек осознает внутренние взаимосвязи, закономерности явления, место этого явления в окружающем мире, вот тогда он его, надо полагать, уже «понимает». Однако как можно осознать эти взаимосвязи, это место? Речь тоже идет о сравнении с хранящимися в памяти моделями. Но это не просто модели, в упрощенном виде представляющие явление, предмет, понятие. К ним еще добавляются модели, описывающие место явления, предмета, понятия в окружающем мире.

Если такие модели уже имелись в памяти, человек просто извлекает их, сравнивает с образом и пользуется в случае совпадения. А если нет совпадения? Если совпадение неточное? Тогда с помощью моделей, описывающих последовательность действий по изучению окружающего мира, человек начинает классифицировать явление, соотносить его в целом с тем, что он знает. В результате явление будет, скорее всего, привязано к чему-то уже известному и понятному.

Хотя нельзя исключать, что явление или предмет окажутся настолько новыми и непривычными, что будут занесены в память и классифицированы как что-то совершенно самостоятельное. Даже в этом случае человек попытается установить какие-то общие правила, описывающие это явление. Это и будет его "пониманием". Все-таки, в определении "понимания" авторы не видят обязательности присутствия какого-то прогноза. Человек видит, например, стол. Классифицирует его именно как стол. И отмечает для себя, что это предмет, используемый для еды или для размещения каких-то предметов (вазы). Стол размещается в пределах комнаты, он занимает место, он принадлежит, как и комната, например, теще. Он куплен давно, имеет коричневый цвет, как и остальная мебель в комнате. Вот во всем этом и заключается "понимание" того, что перед нами именно стол.

Мы "понимаем", что такое государство. Это общность людей и территории. При этом в государстве имеется определенное устройство власти. Мы - граждане этого государства. Оно ведет более или менее успешную внешнюю политику. А социальная политика его не столь успешна. Имеется определенная категория людей, которые имеют отношение к принятию решений, влияющих на политику государства. Часть этих людей избирается, а часть назначается в качестве чиновников. Можно достаточно долго перечислять модели, которые у обычного человека связаны с понятием государства. Наверное, сразу даже и не вспомнить их все. Только по ассоциации, вспоминая некоторые из них, можно припомнить и другие. Вот в совокупности по крайней мере часть таких моделей и представляют собой наше с вами понимание государства. Опять-таки авторы не видят, как к этому определению можно было бы привязать то, что мы называем прогнозом.

Понимание – это в первую очередь опознание, идентификация соответствующего образа. Но не только. Человек при опознании использует какую-то инвариантную модель. То есть привязывает предмет или явление к какой-то абстрактной модели. Но и этого мало. Человек еще привязывает предмет или явление к группе моделей, которые описывают ситуацию, общую обстановку, в которой существует предмет, явление. Вот когда у человека возникает чувство привязки предмета (явления) к определенной модели, а также ощущение привязки к моделям, описывающим условия, в которых находится предмет или явление, вот тогда и возникает то, что мы называем пониманием. Но при этом не обязательно, чтобы человек вызвал из памяти и оценил эти модели общей ситуации. Авторы полагают, что достаточно чувства уверенности, что необходимые модели найдены и могут быть извлечены и использованы по первому требованию. Похоже, что вот это чувство уверенности в обретении контроля над ситуацией мы и называем пониманием.

Говоря о "понимании", нужно ответить и на такой вопрос, насколько его наличие говорит о наличии разума. Возможно, и говорит. Если мы констатируем, что какое-то существо "понимает" что-то, то мы, видимо, предполагаем, что оно обладает разумом. А если таким существом является машина?

Кстати, а что такое "знать"? Наверное, это понятие близко к "пониманию". Вообще, тут разница может быть чисто языковая. Знание, как представляется, не предполагает, что человек осознает те или иные взаимосвязи, закономерности, характеризующие предмет, понятие, явление. "Знать" – значит констатировать для самого себя, что у меня имеются знания о соответствующем предмете, понятии, явлении. Но какие именно знания, это еще не ясно. Может быть, это просто хранящееся в памяти отображение, модель предмета. А может быть, нечто большее. Может быть, это знания о месте предмета в окружающем мире, о его взаимодействии с другими предметами и явлениями. Может быть, в таком случае "знать" равно "понимать". То есть "знать" в любом случае предполагает наличие в памяти какой-то модели, описывающей определенным образом, в целом или в частностях предмет или явление, а может быть, какую-то ситуацию.

У авторов есть предположение, почему некоторые специалисты упоминают именно термин "прогноз", а не что-то иное. Скорее всего, тут опять-таки дело в признании или непризнании существования феномена свободы воли. Если считать, что мы обладаем свободой воли, то тогда можно согласиться, что мы "прогнозируем" развитие ситуации. Действительно, как именно проявляется свобода воли (если она существует)? Якобы человек ни с того ни с сего (беспричинно – давайте называть вещи своими именами) проявляет какое-то намерение. Если он это делает, то одновременно должен выстроить предположение, к каким последствиям это приведет или какую перспективу имеет это его намерение. Таким образом, если исходить из наличия свободы воли, тогда конечно она становится во главу угла и превращается в первооснову и первопричину всех наших поступков. Тогда действительно может быть сложно обойтись без наличия "прогнозов". Но авторы данной работы сомневаются в существовании свободы воли и соответственно не склонны ставить во главу угла и прогнозы. Хотя в какой-то мере они, конечно, существуют и участвуют в формировании нашего поведения.