При получении сенсорных сигналов мозг сравнивает их с ожидаемыми. По мере приближения к двери кора головного мозга формирует ряд прогнозов на основе вашего предыдущего опыта. Когда вы протягиваете руку, она прогнозирует, что вы почувствуете пальцами, когда прикоснетесь к двери, каким будет угол касания. Когда вы начинаете толкать дверь, ваш мозг прогнозирует, какую силу имеет сопротивление двери и какой звук она издаст. Если все эти ожидания оправдаются, то вы войдете в дверь, даже не осознавая, что прогнозы были проверены. Однако, если предположения окажутся ошибочными, вы обратите на дверь более пристальное внимание. Правильные прогнозы обеспечивают понимание: с дверью все в порядке. Некорректные прогнозы приводят мозг в замешательство, тем самым вынуждая вас задуматься: в чем же дело? Возможно, задвижка на двери не там, где должна быть, дверь слишком светлая, дверь смещена от центра, форма ручки изменилась и так далее. Мы пребываем в процессе постоянного параллельного формирования прогнозов для всех органов чувств.
Но это еще не все. Я рискую высказать еще более радикальное предположение. Прогнозирование, по моему мнению, – это не просто одна из функций коры головного мозга. Это первичная функция неокортекса и основа интеллекта. Кора головного мозга является органом предвидения. Если мы хотим понять, что такое разум, что такое творчество, как работает наш мозг и как научиться создавать разумные машины, нам нужно постичь природу прогнозов и понять, каким образом кора головного мозга их формирует. Даже поведение можно лучше всего представить как промежуточный продукт процесса прогнозирования.
Не знаю, кто первым выдвинул предположение, что прогнозирование является основой понимания интеллекта. В науке и производственной сфере не бывает совершенно новых открытий. Чаще всего люди просто изменяют угол зрения. Составляющие нового подхода, как правило, витают в воздухе научного дискурса еще до их непосредственного открытия. Новой является та обобщающая форма, в которую облекают уже известные мысли. Точно так же и мысль о том, что первичной функцией коры головного мозга является прогнозирование, не нова. Тем не менее до сих пор никто не отводил ей надлежащее ключевое место в теории интеллекта.
По иронии судьбы некоторые из пионеров искусственного интеллекта представляли себе, что компьютеры должны создавать модель мира и использовать ее для формирования прогнозов. Например, в 1956 году Д. М. Макай высказал предположение, что разумные машины должны располагать «внутренним механизмом соответствия», предназначенным для того, чтобы «сверять полученную информацию». Он не употребил терминов «память» или «прогнозы», но мыслил как раз в таком ключе.
Начиная с середины девяностых годов XX века в научной номенклатуре появились такие термины, как «инференция», «генеративные модели» и «прогнозирование». Все они взаимосвязаны. Например, Родольфо Ллинас (Медицинская школа Нью-йоркского университета) в своей книге i of the vortex, изданной в 2001 году, пишет: «Способность предвидеть результаты предстоящих событий, что является критическим для успешного передвижения, скорее всего, является первичной и наиболее универсальной из всех фундаментальных функций мозга». Такие ученые, как Дэвид Мамфорд (Браунский университет), Раджеш Рао (Вашингтонский университет), Стивен Гроссберг (Бостонский университет), а также многие другие высказывали мысль о значении обратной связи и прогнозирования. Существует целый раздел математики, посвященный сетям Байеса. Названы они были в честь Томаса Байеса, английского министра, жившего в XVIII веке, которого считают пионером статистики. Составление прогнозов в сетях Байеса осуществляется на основе теории вероятности.
Чего не хватало всем нашим предшественникам, так это собрать все крупицы знаний в одни логически обоснованные теоретические рамки. Доселе никто этого не сделал, и именно эта задача является целью написанной мною книги.
Прежде чем перейти к подробному рассмотрению прогностической функции коры головного мозга, давайте обсудим еще несколько примеров. Чем больше вы будете размышлять над указанной идеей, тем больше преисполнитесь убеждения, что прогнозирование вездесуще, оно является основой нашего понимания мира.
Сегодня я жарил блины. В какой-то момент я протянул руку, чтобы открыть дверцу кухонного шкафчика. Интуитивно, не поднимая глаз к дверце, я знал, что сейчас почувствую и когда именно это произойдет. Так и случилось: я действительно ощутил, когда прикоснулся к ручке шкафчика. Я покрутил крышку контейнера для молока, зная, что откручу ее. Я поставил сковородку на плиту, приложив ровно столько силы, сколько необходимо, чтобы ее поднять. Я повернул включатель на плите, ожидая через пару секунд увидеть вспышку газового пламени. Находясь на кухне, я ежесекундно совершал сотни движений, каждое из которых состояло из множества прогнозов. Я знаю это, ведь если бы какое-либо из привычных движений вызвало не соответствующий моим ожиданиям результат, то я бы это заметил.
Каждый раз во время ходьбы пешком ваш мозг прогнозирует, в какое мгновение ваша нога прекратит движение и какое давление вы почувствуете, ступив на определенную поверхность. Если, спускаясь по лестнице, вы вдруг не попадете ногой на ступеньку, то мгновенно почувствуете: что-то не так. Когда вы опускаете ногу и там, где ожидали ощутить ступеньку, ее не оказывается, вы сразу осознаете, что у вас проблемы. Ваш мозг составил прогноз, который не оправдался. Компьютеризированный робот однозначно с грохотом полетел бы вниз, не осознавая того, что чего-то не хватает. Вы же, напротив, осознаете это через долю секунды после того, как ваша нога минует точку, где, согласно прогнозам мозга, она должна была остановиться.
Наслаждаясь звучанием знакомой мелодии, вы слышите следующую ноту еще до того, как она прозвучала. Прослушивая любимый сборник песен, вы слышите начало каждой следующей песни за несколько секунд до того, как оно действительно воспроизводится техникой. Что происходит? Нейроны вашего мозга передают импульс о звуках мелодии заблаговременно (в ответ на воспоминание о музыкальном произведении), еще до того, как вы их действительно слышите. Именно таким образом вы «слушаете» песню в своей голове. Такие воспоминания могут быть на удивление продолжительными. Мозг автоматически воспроизводит следующую песню после окончания предыдущей даже в случае, когда вы не слушали музыкальный сборник много лет. Поэтому прослушивание любимого компакт-диска в режиме произвольного проигрывания создает чувство приятного ожидания. Ведь вы никак не можете предугадать, какая мелодия станет следующей.
В беседе вы часто можете предвосхитить (или, по крайней мере, думаете, что можете) то, что ваш собеседник скажет дальше. А порой мы слушаем, но не слышим: не вникаем в смысл слов другого человека, просто слышим то, что нам хочется услышать (со мной в детстве это приключалось настолько часто, что моя мать даже дважды показывала меня врачу-отоларингологу, чтобы убедится, что с моим слухом все в порядке). Отчасти подобное происходит потому, что люди часто используют в устной речи общие фразы и выражения. Если я скажу: «Ну вот, опять двадцать…», ваш мозг активизирует нейроны, отвечающие за слово «пять» еще до того, как я его произнесу. Разумеется, мы не всегда знаем, что человек произнесет дальше. Прогнозы не всегда сбываются. Точнее, наш мозг составляет вероятностные прогнозы того, что должно случится. Иногда мы знаем наверняка, что произойдет, иногда наши ожидания рассеяны между несколькими возможными вариантами событий. Если мы с вами обедаем за одним столом и я вас попрошу: «Простите, вы не могли бы мне подать…», ваш мозг будет готов услышать не только «соль», но и «горчицу», и «перец». В определенном смысле он спрогнозировал все три варианта сразу. Но скажи я вам: «Простите, вы не могли бы мне подать тротуар для пешеходов», вы мгновенно озадачились бы.
Вернемся к музыке. Здесь тоже действуют вероятностные прогнозы. Даже при прослушивании незнакомой песни, ваш мозг формирует достаточно сильные ожидания. От западной музыки я ожидаю правильного такта, повторяющегося быстрого ритма, куплетов из одной строфы и окончания песни на высоком тоне. Вы можете не знать, что означают все эти понятия, но, если вы слышали подобную музыку, ваш мозг автоматически составляет прогнозы о такте, повторяющихся ритмах, окончании музыкальных фраз, окончании всей песни. Если в новой песне указанные принципы были нарушены, вы сразу поймете: что-то не так. Задумайтесь об этом на мгновение. Вы слушаете песню, которую раньше никогда не слыхали, ваш мозг получает сигналы, которые никогда не получал раньше, тем не менее вы составляете прогнозы, и можете определить «расхождения с правилами». Основой этих преимущественно бессознательных прогнозов является набор воспоминаний, хранящихся в коре вашего головного мозга. Ваш мозг не может в точности предвидеть звучание незнакомой песни, однако он прогнозирует, какие звуковые сигналы являются потенциально вероятными, а какие – нет.
Каждому из нас когда-либо приходилось замечать за собой, что мы не слышим постоянного фонового шума Иначе он называется белым шумом. – Примеч. ред.

– например, стука дятла, сопровождающего вашу прогулку в лесу, или какого-нибудь заигранного мотивчика в маленькой кофейне. С другой стороны, как только он прекращается, мы сразу же это замечаем. Наши слуховые зоны спрогнозировали, что звук будет непрекращающимся, поэтому, когда он не менялся, вы не обращали на него ровным счетом никакого внимания. И вот звук исчез, ваши ожидания не оправдались, и это сразу привлекло ваше внимание. Приведу исторический пример: сразу после того, как в Нью-Йорке были отменены наземные поезда, многие жители города посреди ночи звонили в полицию и жаловались, что их разбудило грохотание. Как правило, звонки раздавались в те часы, когда наземный поезд должен был бы проходить мимо их домов.
Часто говорят, что верить и видеть сродни друг другу Однако мы видим то, что ожидали увидеть, только тогда, когда действительно это видим. Наиболее ярким примером может служить явление, названное исследователями заполнением. Возможно, вы обращали внимание, что в каждом вашем глазу есть темная точка – здесь ваш зрительный нерв выходит из сетчатки через отверстие, называемое зрительным диском. В этой зоне нет фоторецепторов, поэтому она является постоянной слепой зоной в поле вашего зрения. Существуют две причины, по которым вы, как правило, не замечаете этих зон. Первая причина состоит в том, что эти два пятна никогда не пересекаются, поэтому один глаз компенсирует то, чего не увидел другой.
Но что любопытно – вы не замечаете темного пятна, когда у вас открыт только один глаз. Ваша зрительная система «заполняет» пробелы. Если вы закроете один глаз и будете разглядывать богато расшитый турецкий ковер, то целые узлы ковра будут ускользать из поля зрения вашей сетчатки, попадая в ваше слепое пятно. Однако ваш опыт цельного рисунка на ковре поможет вам создать непрерывный поток прогнозов, и вы легко восстановите цельное изображение.
Заполнение происходит во всех частях визуального изображения, а не только в слепых пятнах сетчатки глаза. Например, я покажу вам картинку побережья со скалами, на которых лежит бревно. Граница между скалами и бревном очень четкая и хорошо различимая. Увеличив изображение, мы увидим, что бревно и скалы практически неразличимы по цвету в точках их пересечения. При достаточно большом увеличении масштаба провести между ними границу вовсе не представляется возможным. Видимая четкость контуров бревна при взгляде на исходное изображение объясняется тем, что мы выделили их по отношению к остальной части рисунка. Когда мы смотрим на мир, то видим четкие контуры и границы объектов, хотя фактические сигналы, поступающие в зрительные зоны, преимущественно нечеткие и неоднозначные. Кора нашего головного мозга заполняет пробелы и выделяет четкие контуры, основываясь на своих ожиданиях. Мы же в конечном счете воспринимаем все как реальную картину.
Прогнозирование в зрительном восприятии является функцией движений ваших глаз. В главе 3 я упоминал о саккаде. Три раза в секунду ваши глаза фиксируются на одной точке, а потом перемещаются в другую. Вы не осознаете этих движений и не контролируете их сознательно. Всякий раз, когда ваши глаза фиксируются на новой точке, сигналы, поступающие в зрительную зону неокортекса, отличны от тех, которые сопровождали фиксацию на предыдущей точке. Получается, трижды в секунду ваш мозг видит новое изображение. Саккады глаз нельзя назвать совершенно непроизвольными. Когда вы рассматриваете лицо другого человека, то, как правило, ваш взор сначала останавливается на одном его глазу, потом на другом, затем перепрыгивает туда и обратно, время от времени фиксируясь на носу, ушах, рте и других чертах. Вы воспринимаете «лицо», но ваши глаза смотрят на один глаз, второй глаз, нос, рот, снова глаз и так далее. Скорее всего, вы этого совсем не осознаете. Вам кажется, что вы видите непрерывную картину мира, но первичные данные, поступающие в ваш мозг, настолько же беспорядочны, как и съемка на плохо настроенной цифровой видеокамере.
А теперь представьте себе, что вы встретили кого-то со вторым носом на месте одного глаза. Ваши глаза сначала фиксируются на одном глазу, потом перепрыгивают к другому, но там вместо глаза вы видите нос. Вы сразу понимаете: что-то не в порядке. Ваш мозг сформировал определенное ожидание, или прогноз, того, что вы должны были увидеть, но оно не оправдалось. Вы предвидели еще один глаз, а вместо этого увидели нос, и это привлекает ваше внимание. Именно поэтому так трудно не пялиться на людей, обладающих физическими особенностями. Легко ли вам было бы отвести свой взгляд от человека с двумя носами?
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