Об интеллекте - Джеф Хокинс

Но это не все. Я занимаю более строгую позицию. Предсказания не просто одна из вещей, которые делает ваш мозг. Это первичная функция неокортекса и фундамент интеллекта. Кортекс — это орган предсказаний. Если мы хотим понять, что такое интеллект, что такое творчество, как работает мозг и как построить интеллектуальные машины, мы должны понять природу эти предсказаний и как кортекс их делает. Даже поведение лучше понимать как продукт предсказаний.

* * *

Я не знаю, кто первым предположил, что предсказания это ключ к пониманию интеллекта. В науке и промышленности никто не изобретал что-то полностью новое. Наоборот, люди видели, как существующие идеи укладываются в новые рамки. Компоненты новой идеи обычно витают в среде научных обсуждений, прежде чем ее откроют. Что является новым, так это упаковка этих компонентов в единое целое. Аналогично, идея о том, что первичная функция неокортекса делать предсказания, не является полностью новой. Она витала в различных формах некоторое время. Но еще не предполагалось, что ее законное положение в центре теории о мозге и в определении интеллекта.

По иронии судьбы, некоторые из пионеров искусственного интеллекта уделяли внимание компьютерным моделям мира с использованием предсказаний. В 1956 году, например, Д.М.Маккэй утверждал, что интеллектуальные машины должны иметь «механизм внутреннего ответа» предназначенный для «сопоставления входной информации». Он не использовал слова «память» и «предсказание», но он размышлял в том же направлении.

С середины 90-х такие термины, как умозаключение, порождающие модели и предсказание прокрались в научную номенклатуру. Все они ссылались на подобные идеи. Например, в 2001 году в своей книге «Iofthevortex» Рудольфо Ллинас из Нью-Йоркского Медицинского Университета писал: «Способность предсказывать исход будущих событий — критическая для успешного продвижения — вероятнее всего является предельной и наиболее общей из всех функций мозга». Такие ученые, как Дэвид Мамфорд из Университета Брауна, Раеш Рао из Вашингтонского Университета, Стивен Гроссберг из Бостонского Университета и множество других писали и теоретизировали о роли обратных связей и предсказании. Есть целый подраздел математики, посвященный байесовским сетям. Названные в честь Томаса Байеса, английского министра, родившегося в 1702 году, пионера статистики, байесовские сети используют теорию вероятностей для предсказания.

Чего не хватало, так это собрать эти несопоставимые куски в согласованную теоретическую основу. Я утверждаю, что этого не было сделано ранее, и это является целью данной книги.

* * *

Прежде чем мы приступим к детальному изучению того, как кортекс делает предсказания, давайте рассмотрим несколько дополнительных примеров. Чем больше вы будете думать над этой идеей, тем больше вы осознаете, что предсказания сильно распространены и являются базисом для понимания мира.

Этим утром я готовил оладьи. На одном из этапов этого процесса я потянулся не глядя к дверце шкафчика. Я интуитивно знал, не видя, что я должен почувствовать — в данном случае ручку дверцы шкафчика — и когда я должен ее почувствовать. Я поворачивал крышку молочной канистры, ожидая, что она должна повернуться и открыться. Я повернулся к плите, ожидая небольшого нажатия и поворота с определенным усилием. Я ожидал услышать звук загоревшегося пламени через несколько секунд. Каждую минуту на кухне я делал дюжины или сотни движений и каждое содержало множество предсказаний. Я знал это, потому что если какое-либо из этих движение привело бы к другому результату, я бы обратил внимание.

Каждый раз, когда вы ставите ногу при ходьбе, ваш мозг предсказывает, когда ваша нога должна прекратить движение и каким эластичным должен быть материал, на который вы наступите. Если когда-нибудь вам попадется лестничный пролет с отсутствующей ступенькой, вы знаете, как быстро обнаружите, что что-то не так. Вы опускаете ногу и в тот момент, когда она «проходит сквозь» ожидаемую ступеньку, вы знаете, что у вас проблема. Нога ничего не чувствует, но ваш мозг делает предсказание и предсказание не сбывается. Робот с компьютерным управлением конечно же упадет, не осознавая, что что-то неправильно, тогда как вы узнаете об этом, как только ваша нога продвинется хоть на долю дюйма за тот предел, на котором мозг ожидал ее остановки.

Когда вы слушаете знакомую мелодию, вы слышите следующую ноту прежде, чем она возникнет. Когда вы слушаете любимый сборник, вы слышите начало каждой следующей песни за несколько секунд до того, как она начнется. Почему так происходит? Нейроны вашего мозга, которые должны возбудиться, когда вы услышите следующую ноту, возбуждаются до того, как вы действительно ее слышите, таким образом вы «слышите» песню в своей голове. Нейроны возбуждаются в ответ на память. Эта память может быть удивительно долгой. Не удивительно услышать музыкальный сборник впервые за несколько лет и все еще автоматически слышать следующую песню после окончания предыдущей. Создается забавное ощущение небольшой неопределенности, когда вы слушаете любимый компакт-диск в случайном порядке; вы знаете, что ваше предсказание следующей песни будет ошибочным.

Когда вы слушаете говорящего человека, вы часто знаете, что он собирается сказать, прежде чем он закончит говорить — или, по крайней мере, вы думаете, что знаете! Иногда мы даже не слышим, что он действительно говорит, а вместо этого слышим то, что ожидаем услышать (это часто происходило со мной, когда я был ребенком, так что мать дважды водила меня к врачу для проверки слуха). Вы это частично ощущаете, потому что люди склонны использовать общие фразы или выражения в своем общении. Если я скажу «How now brown…» ваш мозг активирует нейроны, представляющие слово cow прежде, чем я его скажу (хотя, если английский не является вашим родным языком, вы не поймете, о чем я говорю). Конечно, вы не можете постоянно знать, что собираются сказать другие. Предсказания не всегда точны. Наоборот, наш разум работает, делая вероятностные предсказания, касающиеся того, что вот-вот должно произойти. Иногда мы точно знаем, что должно произойти, а иногда наши ожидания распределены по нескольким возможным исходам. Если мы будем ужинать за столом и я скажу, «пожалуйста, передайте мне…», для вашего мозга не будет неожиданностью, если я скажу «соль», «перец» или «горчицу». В некотором смысле предсказывает все эти возможные исходы одновременно. Однако, если я скажу, «пожалуйста, передайте мне тротуар», вы поймете, что что-то не так.

Возвращаясь к музыке, мы также можем найти здесь вероятностные предсказания. Если вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, у вас все равно могут быть достаточно сильные ожидания. В западной музыке я ожидаю услышать регулярный размер, повторяющийся ритм, я ожидаю услышать музыкальные фрагменты с одинаковым количеством долей, я ожидаю, что песня закончится тоникой. Вы можете не знать, что обозначают эти термины, но — полагая, что вы слышали подобные мелодии — ваш мозг автоматически предсказывает сильные доли, повторяющиеся ритмы, окончания фрагментов и конец песни. Если новая песня нарушает эти принципы, вы тут же чувствуете, что что-то не так. Задумайтесь об этом на несколько секунд. Вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, ваш мозг ощущает паттерны, которые он никогда раньше не ощущал, но тем не менее вы делаете предсказание и можете сказать, что что-то не так. Основанием для этих в основном бессознательных предсказаний являются воспоминания, хранящиеся в вашем кортексе. Ваш мозг не может точно сказать, что должно произойти после, но тем не менее он предсказывает, какой нотный паттерн скорее всего должен быть, а какой — нет.

У нас у всех должен быть опыт, когда мы неожиданно замечали, что источник постоянного фонового шума, такой как отдаленный отбойный молоток или приглушенная фоновая музыка, прекращается — хотя мы не замечали этого звука, пока он звучал. Ваши звуковые области предсказывают его продолжение, момент за моментом, и пока звук не меняется, вы не обращаете внимания. Прекратившись, он нарушает ваше предсказание и привлекает внимание. Вот исторический пример. Сразу после того, как в Нью-Йорке перестали ходить наземные поезда, люди вызывали полицию среди ночи, заявляя, что их что-то разбудило. Они имели тенденцию вызывать полицию как раз в то время, в которое раньше за пределами их квартир ходили поезда.

Иногда говорят, что видеть — значит верить. Иногда мы видим то, что ожидаем увидеть, так часто, как видим то, что реально видим. Один из наиболее восхитительных примеров этого является то, что исследователи называют замещением. Возможно вы ранее замечали, что у вас в каждом глазу есть небольшая слепая область, где ваш оптический нерв покидает сетчатку через отверстие, называемое оптическим диском. У вас нет фоторецепторов в этой области, так что вы постоянно слепы в соответствующей области визуального поля. Есть две причины, по которым вы обычно не замечаете этого, одна обычная, другая — весьма занимательная. Обычная причина это то, что слепые области не перекрываются, так что каждый глаз компенсирует другой.