Приветствую Вас, Гость

Оглавление

« Предыдущая часть
…ких-то наших моделей, хранящихся в полном виде в центральной нервной системе. Когда мы обращаемся к таких записям, то по паре вскользь записанных слов легко вспоминаем событие или дело, которое на самом деле совершенно выпало из нашего внимания.

Наверное, тут в качестве небольшого отступления уместно высказать некоторые мысли по поводу методов воспитания детей. Правильно ли мы вообще это делаем? Может, действительно при этом надо исходить из того, что в юном возрасте информацией заполняется та часть мозга, которая является аналогом корневой директории? Если это так, то, может быть, было бы правильно поступать следующим образом. Человек в своей взрослой жизни сталкивается с необходимостью осуществлять некоторые достаточно определенные виды деятельности. Например, говорить на нескольких языках, рисовать, петь, осуществлять математические вычисления, совершать операции с пространственными формами предметов, строить многоходовые модели, намного выходящие за пределы физической личности. Было бы, видимо, целесообразно заложить в сознание ребенка азы всех этих действий, не напрягая ребенка, хотя бы в форме игры. Несмотря на то, что они сложные и им обычно учат уже в зрелом возрасте. Наверное, насколько гармоничной будет сформирована "корневая директория" в детской голове, настолько в будущем ребенку будет легче освоить те или иные сложные виды деятельности.

Не исключено, что тут авторы ломятся в открытую дверь. Дети играют в самые разные игры, придуманные взрослыми. И эти игры несомненно направлены на разностороннее развитие личности. Другое дело, что авторы в данном случае пытаются взглянуть на этот процесс скорее с точки зрения программиста, нежели классического детского педагога. Может быть, в этом есть какая-то новизна и попытка внести иную систему во взгляды на методы воспитания ребенка.

Не исключено, что наиболее эффективным был бы способ воспитания, когда мы умышленно создавали бы для ребенка сложности и проблемы. Обычно мы для детей в возрасте до пяти лет, наоборот, хотим упростить жизнь и сделать ее более приятной. А полезней было бы, наверное, не делать этого. Кстати, известно, что дети, которые в первоначальный период жизни испытывают сложности (недоброжелательное отношение приемных родителей, жестокость со стороны взрослых), более развиты, чем их сверстники.

Впрочем, если задуматься, мы создаем своему ребенку, хотя и невольно, довольно сложную проблему по крайней мере в отношении понимания языка. Ребенок хочет понять, что вокруг него происходит, стремится установить контакт со своими родителями, а те в ответ все время используют какие-то наборы непонятных звуков. Это серьезная проблема для ребенка. Его лишают если не еды, то взаимопонимания с родителями, что в своей основе связано с потерей ориентации, а значит, и угрозой для жизни. Ребенку в результате приходиться серьезно напрягаться, чтобы усвоить язык своих родителей. Язык – это в своей основе довольно сложная проблема для мозга, связанная с построением многоуровневых моделей, имеющих в своей основе самые разные абстрактные понятия. Может быть, мы просто недостаточно это понимаем, полагая, что освоить язык для человека не так уж и сложно в силу того, что он – человек, а не просто одно из животных.   

Итак, вернемся к нашим баранам. То есть к инвариантным образам. В нашем случае полученный визуальный образ, существующий в виде совокупности отдельных первичных сигналов, отправляется из органов зрения в мозг. При этом с ним осуществляются некоторые манипуляции. Проведение этих манипуляций означает, что образ может принять какую-то более обобщенную, упрощенную форму. Это первый шаг к тому, чтобы данный образ в дальнейшем служил определенным эталоном при распознавании вновь увиденных предметов. Среди таких манипуляций еще раз отметим стабилизацию, упрощение (выделение основных черт), масштабирование, индексирование.

В конце концов упрощенное, усредненное изображение предмета попадает в ту часть памяти, где оно и должно храниться. Дальше-то что? Авторы данной работы полагают, что происходит следующее. В какую именно часть памяти попадает такое изображение? Видимо, в какую-то вполне определенную. Должен существовать механизм, который и решает, куда именно, в какую часть мозга отправить полученный визуальный образ. Может быть, память заполняется последовательно. Например, так же, как заполняется водой стакан. Сначала информация записывается куда поближе. Потом, когда здесь место занято, она записывается уже подальше. И потом еще подальше.

Может быть, процесс идет иначе. Ведь в детстве при формировании памяти мы заполняем ее образами самых разных предметов и явлений. Они могут занять разные части нашей памяти. В любом случае сигналы от разных органов чувств (зрение, обоняние, осязание и т.д.) попадают все-таки по крайней мере не в одну часть мозга.

В одно место или в места, расположенные друг от друга на каком-то расстоянии, но зрительные образы все-таки куда-то "приземляются". Где-то они в окончательном виде записываются. А если мы видим тот же предмет вновь и вновь? Например, несколько дней подряд видим одного и того же человека? По здравому разумению, в таком случае сигнал, несущий изображение этого человека, должен "приземляться" в одно и то же место нашего мозга. Не видно причин, почему это должно происходить иначе. Мы видим приблизительно один и тот же образ человека. Он обрабатывается примерно одинаково в каждом случае, передается по определенным путям, которые зависят от органа чувств (в нашем случае – зрение) и от характера того, что мы наблюдаем. Скорее всего, такой образ должен стремиться попасть в ту же часть нашей памяти.

А там уже есть зафиксированный тот же образ, который хранится в синапсах. Место уже занято. Насколько можно понять, вряд ли новый образ будет записан поверх старого. Скорее всего, он будет записан почти там же, в достаточной близости, где есть свободное место. А может быть, кто знает, такой образ может быть записан и поверх старого.

В нашей современной вычислительной аппаратуре, а также в видеоаппаратуре и при звуковой записи, сигнал никогда, если специально это не предусмотреть, не записывается поверх того, что уже записано. Механизм четко отлажен, и он следующий: старый сигнал стирается (например, первый знак ряда символов), и только тогда на то же место записывается новая информация. В нашей современной технике запись нового сигнала без стирания старого невозможна. Более того, чаще всего новая информация записывается в свободное место, а уже занятые места не затрагиваются при записи. Это общее правило.

Но кто сказал, что в нашей голове все происходит точно так же? Это совсем не обязательно. Во-первых, можно допустить, что у человека новый образ может быть записан прямо поверх старого. В результате может получаться сложение изображений. Или может быть записан не совсем поверх, а в самой непосредственной близости. И в этом случае тоже будет происходить своеобразное сложение изображений.

Давайте поясним, что именно мы имеем в виду под таким "сложением". Представьте себе лист бумаги. На нем мы карандашом рисуем профиль человека. Потом по тому же рисунку еще раз рисуем тот же профиль. Проделываем эту операцию несколько раз. В некоторых местах карандашная линия совпадает. Тут в результате возникает более яркая линия. А в некоторых местах мы рисуем в непосредственной близости от уже имеющейся линии. Тут нет совпадения. В результате линия становится не более яркой, но зато более толстой. И яркая, и толстая линии обозначают наш профиль более заметно.

Может быть, и в нашей голове происходит что-то подобное? Мы много раз видим лицо одного и того же человека. Его образ записывается примерно в одно и то же место нашего мозга. И там возникает суммарная запись. В местах совпадений она особенно заметная. Там записано больше первичных элементов информации.

У авторов этой книги есть догадка, что именно происходит дальше. Как именно происходит опознание знакомого образа. Итак, в один прекрасный момент мы еще раз видим лицо нашего человека. После первичного опознания, что это в принципе лицо человека, а не что-то другое, его образ вновь направляется по нервным каналам в то место, где он должен быть сохранен. Этот образ приходит туда. А там соответствующие места уже заняты! Все заняты. Или только часть занята. Но мозг сталкивается с ситуацией, когда записывать полностью или, скорее всего, частично уже некуда.

Надо полагать, что в таком случае в обратном направлении или в иных направлениях идет сигнал, что место занято. Вот когда появляется такой сигнал, мы и воспринимаем это как опознание какого-то образа. Предположительно, сигнал может идти в направлении, прямо противоположном тому, по которому он пришел. Это и будет уже не раз упомянутый нисходящий поток информации, который идет в обратном направлении и который столь значителен. Но, скорее всего, этот сигнал о "занятости" попадает и в иные зоны нашего мозга.

А что если эта догадка правильная? В таком случае жаль, что авторы книги – не нейробиологи, а эта книжка – не научная, а научно-популярная, потому что за догадки в таких книжках Нобелевских премий не дают. Но если мы правы, нас будет греть чувство, что мы поняли и объяснили что-то такое, что другие, кто по определению грамотнее нас, все-таки не смогли объяснить.

Действительно, как обычно люди описывают процесс опознания, в том числе опознания предмета? Они его описывают в положительном ключе. Описывают как полученный от мозга ответ "да". Обычно опознание считается положительной реакцией. А на самом деле, похоже, что это никакая не положительная, а, как раз наоборот, отрицательная реакция. Когда наш мозг на полученный образ дает ответ "нет" – это и есть реакция опознания. Наше сознание это "нет" обозначает как "да". Опознание, скорее всего, означает, что соответствующее место в нашей памяти уже занято. На попытку что-то там записать мозг дает ответ "нет".

Даже не будучи нейробиологами, авторы данной книги понимают, что обычная реакция нашего мозга – это опознание (узнавание) в том или ином виде поступающих образов. Как правило, мы видим вокруг себя отдельные предметы и в целом обстановку, которая нам достаточно знакома. Все, что мы обычно видим, мы в подавляющем числе случаев воспринимаем как знакомые нам предметы (в той или иной степени). Либо это просто предметы, которые мы раньше видели. Либо это предметы, которые похожи на то, что мы считаем для нас знакомым. Состояние, когда мы идентифицируем всю окружающую нас реальность как знакомую, является нашим обычным состоянием. Если мы все опознали, мы чувствуем себя спокойно. Мы в таком случае контролируем ситуацию, нам по большому счету не о чем беспокоиться. В этом случае мы не тратим наших душевных сил сверх меры. То есть не напрягаемся, не тратим энергию.

Другое дело, если мы наталкиваемся на незнакомую ситуацию или незнакомые предметы. Это случается нечасто. Незнакомые предметы мы видим явно реже, чем знакомые. В таком случае мы напрягаемся, пытаемся опознать или хотя бы классифицировать незнакомый предмет. Мы в этой ситуации начинаем тратить дополнительную энергию.

Когда образы, которые мы с вами видим, наталкиваются на сопротивление, когда место для их записи занято, мы, надо полагать, тратим меньше энергии. Мы просто фиксируем, что запоминать ничего не надо. Субъективно мы это состояние воспринимаем как опознание предмета, то есть относим увиденное к уже знакомому нам в той или иной степени. А вот когда мы видим незнакомый предмет, мы тратим силы на его запоминание, на классификацию. Пытаемся определить, опасен (полезен) ли он для нас или нет. В таком случае мы тратим намного больше энергии. Если мы будем достаточно долго находиться в состоянии, когда мы сталкиваемся с чем-то незнакомым, то в конце концов мы устанем. Например, когда мы читаем книгу, смотрим телевизор, управляем автомобилем. В этих случаях мы все вновь и вновь сталкиваемся с новой, незнакомой ситуацией, с новыми предметами (словами, образами, расстановкой автомобилей на дороге). Мы тратим на обработку этой информации дополнительные силы. И в конце концов мы устанем, можете не сомневаться. Так оно и получается. Мы именно тогда и устаем, когда работаем с новой незнакомой информацией. Усталость в определенной ситуации – это признак того, что мы работаем с информацией, которая по крайней мере частично нам раньше не встречалась.

А как устроен механизм узнавания, например, музыки? Мы слышим определенную мелодию, она нам нравится, мы ее запомнили. Потом мы вновь слышим эту мелодию и узнаем ее. Однако, как известно, мелодия может быть сыграна в разных октавах. И даже если мы раньше никогда не слышали определенную мелодию, сыгранную таким образом, мы несомненно ее узнаем. Как именно это происходит? Получается, что когда мы слушаем какую-то определенную музыку, мы формируем не обязательно один инвариантный образ. По крайней мере один образ, который возникает, – это самостоятельный инвариантный образ мелодии. То есть мы запоминаем определенную последовательность звуков разных нот. Но, надо полагать, отдельно запоминаем модель (образ) изменений в высоте звука при переходе от одной ноты к другой. В результате при воспроизведении музыки в иной октаве мы все равно ее узнаем, хотя каждая отдельная нота звучит иначе.

Когда мы узнаем музыку, мы воспринимаем это как единый акт опознания. Но на самом деле в этом процессе может быть задействовано несколько инвариантных образов. Узнаем один раз и целиком. Но при этом наш мозг, надо полагать, использует несколько моделей, которые возникли при прослушивании музыки. Музыка была расщеплена на несколько моделей, характеризующих ее по заметным признакам разного рода. Видимо, таким же образом происходит и опознание предметов с помощью зрения, а также иных органов чувств.

Наверное, в этом разделе книги было справедливо привести догадки и других лиц, которые пытаются объяснить, как именно, по их мнению, работает механизм инвариантных представлений. В этой связи оправданно упомянуть, например, Джеффа Хокинса, американца, работающего в Силиконовой долине и имеющего исключительно солидный опыт в области объяснения принципов работы нашего мозга с позиций программиста, а не нейробиолога. Но он, конечно, не единственный, кто работал над этой проблемой.[6] Итак, Хокинс предполагает следующее.[7]

1. Мозг делит все поступающие к нему от органов чувств образы на составляющие элементы. Образ любого предмета или явления может быть подразделен на что-то более мелкое, поскольку зоны мозга, обрабатывающие полученную информацию, расположены в иерархии, соответственно в такой же иерархии, от простого к сложному, они и запоминают иерархию образов.

2. Мозг запоминает последовательности сигналов, получаемых от органов чувств. Эти последовательности сталкиваются, сравниваются с последовательностями похожих образов из памяти, которые заблаговременно извлекаются из нее и по своей сути являются предсказаниями, прогнозированием.[8] Последовательности бывают разные. По мнению Хокинса, каждая зона мозга выделяет свои последовательности и передает их выше по иерархии. При этом она присваивает этим последовательностям "имена". В результате мозг запоминает уже последовательности последовательностей.

Хокинс склоняется к той точке зрения, что инвариантное представление – это именно то "имя", которое было присвоено мозгом определенной последовательности сигналов. Когда мы что-то воспринимаем, мозг узнает последовательность сигналов и констатирует это. Соответственно, такое "имя" и есть инвариантное представление. Поскольку мозг присваивает такие "имена" последовательностям, причем все более и более обобщая в более высокой зоне, это и приводит к высокой стабильности полученного образа вверху иерархии. Причем Хокинс говорит не просто о последовательностях, а о последовательностях, прогнозируемых нашим мозгом.

В этой связи Хокинс приводит пример обратного использования инвариантного представления, например, в случае воспроизведения известной речи Линкольна. Вверху иерархии зон это просто инвариантное представление в целом. Спускаясь ниже и ниже, представление превращается в последовательности фраз, потом слов, звуков. Чем ниже, тем быстрее меняются сигналы. И наконец превращаются в человеческую речь. Причем в голове хранится один инвариантный образ этой речи. Его можно превратить в свою речь или в письменный текст. В зависимости от нашего желания можно по-разному использовать одно и то же инвариантное представление.

Хокинс делает еще одно важное предположение. Мы на низшем уровне храним инвариантные представления отдельных слов, фонем, букв. В более высоких зонах мы их объединяем либо в речь Линкольна, либо в стихи Пушкина.

Сначала мы сортируем поступающие сигналы. У нас есть для этого какой-то шаблон (Хокинс приводит пример сортировки самых разнообразных цветных листов бумаги по всего нескольким цветам). Потом уже рассортированные сигналы мы разделяем по последовательностям, причем тоже по заранее заданным. В результате лист бумаги, который по цвету почти красный, но все-таки не совсем красный, вставляется в последовательность вместо красного. Таким образом происходит приближение к эталону.

Хокинс считает, что мозг не хранит в одном месте целостный образ каждого конкретного предмета. Он считает, что полученная информация распределяется поэлементно по различным зонам мозга. При этом Хокинс проводит аналогию между математическим рядом и последовательностями сигналов, поступающих в мозг. Однако, по его мнению, последние не являются строгой последовательностью.

Ну и что? Вам кажется, что это легкое объяснение, из которого все понятно? Скорее всего, Хокинс во многом прав. Однако для авторов данной книги его гипотеза выглядит немного тяжеловесно. К тому же он примешал, хотя и в неявной форме, все ту же злополучную свободу воли. То есть лишний элемент, который может и не существовать в природе. Короче, мы полагаем, что тяжеловесность – это нередко признак того, что автор не смог четко увидеть и выделить главное.

Да уж, похоже, в скромности авторов данной книги упрекнуть сложно. Они, судя по всему, считают, что они умнее очень умного американца из самой Силиконовой долины.

 



[1] Соколов Е.Н., Вайткявичюс Г.Г. Нейроинтеллект. От нейрона к нейрокомпьютеру. М., Наука, 1989, с.8.

[2] Вопрос о мозговом коде все еще остается открытым. Бехтерева Н.П. Магия мозга и лабиринты жизни. Спб., Нотабене, 1999, с.71.

[3] Creutzfeldt, Otto D. «Generality of the Functional Structure of the Neocortex», Naturwissenschaften,  vol. 64 (1977): pp. 507–517.

[4] Кобринский Б.А., Добронравов И.С., Пархоменко В.Ф., Федоров Е.Б. Автоматическое индексирование текстов в документальных ИПС // "Кибернетическая лингвистика", М., "Наука", 1983.- C. 84-95.

[5] Felleman, D. J., and D. С. Van Essen. «Distributed Hierarchical Processing in the Primate Cerebral Cortex», Cerebral Cortex,  vol. 1 (January/February 1991): pp. 1–47.

[6] Koch, Christof, and Joel L. Davis, eds. Large‑scale Neuronal Theories of the Brain  (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1994).

[7] Блейксли Сандра, Хокинс Джефф. Об интеллекте. Издательский дом «Вильямс»; Москва‑Санкт‑Петербург‑Киев; 2007.

[8] Sherman, S.M., and R. W. Guillery. «The Role of the Thalamus in the Flow of Information to the Cortex», Philosophical Transactions of the Royal Society of London,  vol. 357, no. 1428 (2002): pp. 1695–1708.