Оглавление

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.[1] Идея эта не нова и достаточно подробно обсуждается в литературе.[2] 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?[3] 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.[4]

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".[5] В любом случае о прогнозировании как о функции мозга, как правило, говорят как об очевидном факте.[6]