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

У человека всегда присутствует тяга к простому, универсальному объяснению, тяга к созданию универсальной модели. Конечно, применительно к моделированию мозга так же естественно первое желание — обойтись универсальным, простым по своей реализации формальным нейроном. Однако реализация такого подхода быстро приводит к пониманию, что простота нейрона приводит к громоздкости и «некрасивости» итоговых решений. Использование различных по своим функциям нейронов при моделировании мозга вполне естественно. Кстати, это уже оправдано и эволюцией. Так, человеческий мозг содержит несколько десятков различных типов нейронов.

Многообразие нейронов имеет много аналогий в развитии инженерной мысли. Например, появление транзистора как нового типа электронных устройств не привело к созданию некоего универсального полупроводникового элемента, а наоборот, были созданы сотни специализированных транзисторов, различающихся не только по параметрам, но и по принципам работы.

Итак.

1. Вход (внешний).Внешняя среда формирует состояние нейронов входа, у человека за это отвечают органы чувств. Первичная сенсорная информация преобразуется специализированными нейронными сетями к виду, с которым «легче» оперировать. Структура таких сетей генетически предопределена и есть результат естественного отбора.

Что такое «вид информации, которым легче оперировать», хорошо проследить на примере слуха.

Рисунок 16. Анатомия уха человека.

Все мы знаем, что звук — это колебания воздуха. Колебания проще всего воспринять в виде значений уровня производимого ими давления в конкретный момент времени. Однако далее оперировать с таким потоком данных крайне неудобно. Гораздо проще что-либо делать, если применить преобразование Фурье и представить информацию о звуке в виде знания о том, какая амплитуда соответствует той или иной частоте звучания. При таком представлении легче выделять «существенную» информацию и проще ее классифицировать.

По такому же пути пошла и эволюция. Звуковые колебания, доходя до слуховой улитки, вызывают колебания находящейся там жидкости. Структура улитки такова, что при различных частотах начального сигнала максимальная амплитуда изменения давления жидкости в ней будет регистрироваться на определенном расстоянии от ее основания. Низкие звуки вызывают прогибание мембраны у верхушки улитки, а звуки высокой частоты — в области основного завитка улитки. Внутренняя поверхность улитки покрыта ресничковыми клетками-рецепторами, которые напрямую соединены со слуховым нервом и воспринимают информацию о давлении жидкости в определенной точке улитки.

Человек имеет в своем распоряжении огромное количество нейронных сетей, которые выполняют предварительную обработку поступающей информации. Эти «природные фильтры» — результат длительной эволюции. Способностью тонко распознавать изображения, звуки, вкус, запахи мы обязаны тому, что информация проходит мощнейшую предварительную подготовку, и далее мозг оперирует «удобными данными».

Состояние входа определяет исходную информацию, на основании которой нейроны памяти распознают ранее встречавшиеся сочетания (3), и ведет к срабатыванию рефлексов (10).

2. Рефлексы.Рефлексы генетически предопределены и определяют активацию ощущений (11), эмоций (12) или выхода (13) как ответ на внешнюю или внутреннюю информацию.

3. Вход (внутренний).Внутреннее состояние автомата (человеческого организма) формирует состояние нейронов входа (внутреннего). Пустой желудок через рефлексы вызывает чувство голода, необходимости отправления естественных потребностей, соответствующие ощущения и так далее.

Кроме того, внутри организма формируются условия для импринтинга. Некоторые рефлексы начинают работать только при наступлении определенных условий. Так импринтинг образов, связанных с половой сферой, начинается только в период полового созревания.

Еще раз напомню, что сложные образы в наследственной памяти не отпечатаны. Мы изначально не знаем, как выглядит женщина, а как мужчина, и тем более не знаем, что именно к тем, кто выглядит соответствующим образом, мы должны испытывать влечение.

Формирование понятий «мужчина» и «женщина» происходит в процессе обучения ребенка и изначально не связано с эмоциями половой сферы, поскольку сами эмоции появляются только ко времени полового созревания. Однако эти понятия формируются с учетом социокультурных особенностей (то есть что прилично, а что неприлично, что принято подчеркивать, а что должно быть скрыто). В этот период у ребенка формируется поведенческий комплекс, основанный на эмоциях, регулирующих социальное поведение, на любопытстве и тому подобном, но не включающий в себя эмоции, относящиеся к половой сфере.

С началом полового созревания запускается механизм импринтинга. У мужчин появляются соответствующие эмоции при виде женщин, и наоборот. Но изначально эти эмоции запускаются не «видом женщины» или «видом мужчины», а благодаря химическим меткам, которые позволяют идентифицировать женщин и мужчин. На роль таких меток очень подходят феромоны — летучие вещества, которые нами не ощущаются, но вызывают определенные реакции нашего организма. В результате очень быстро происходит ассоциирование понятий «мужчина» и «женщина» с соответствующими эмоциями. Процесс этот совершенно аналогичен выработке условного рефлекса. Результатом импринтинга становится то, что эмоции половой сферы возникают при активации понятий: «женщина» — у мужчин и «мужчина» — у женщин. И феромоны уже не играют решающей роли. Можно предположить, что отклонения в сексуальной ориентации определяются сбоями, возникшими именно в ходе процесса импринтинга. Такие сбои могут быть вызваны внутренними нарушениями, а могут быть спровоцированы «обманчивой» внешней средой.

4. Ощущения. Эмоции.Различные сочетания активности элементов входов приводят к срабатыванию рефлексов и, соответственно, к появлению ощущений (11) и эмоций (12). Все доступные нам ощущения и эмоции имеют окраску

«хорошо/плохо». В отличие от упрощенной модели, описанной в предыдущей главе, реальные ощущения и эмоции имеют значение «силы» переживания, которое может варьироваться в достаточно широком диапазоне. Сумма всех ощущений и эмоций дает результирующее значение эмоционального состояния. Решающую роль играет величина изменения этого эмоционального состояния. То есть основная полезная информация содержится не в знании о том, что нам сейчас хорошо или же плохо, а в фиксации моментов, когда общее эмоциональное состояние меняется. Степень и характер изменения эмоционального состояния фиксируется памятью (9). Память «отпечатывает» в себе «текущую ситуацию» и информацию о том, стало ли нам «лучше» в этот момент или же «хуже», и насколько. Впоследствии память, «узнав» картину, соответствующую ранее запомненной, пытается «восстановить» те действия, эмоции и ощущения, которые были на момент запоминания, если ему соответствовало положительное изменение эмоционального фона, и наоборот — не допустить действий, повлекших отрицательное изменение. Механизм этого явления описан в предыдущей главе. Таким способом формируются условные рефлексы.