Читать книгу - "Мозг и его «Я». Кто мы? Откуда мы? Куда мы идем? - Татьяна Владимировна Черниговская"

гиперсетям. Эта половина доклада мотивирована тем, что, несмотря на впечатляющие достижения в перечисленных выше проектах, ответа на ключевой вопрос о принципиальной сущности когнитивных операций они не дали. Их результаты говорят о процессах в нейронных сетях коры и других структурах головного мозга, но не объясняют, как возникает когнитивность – интеллект и разум.

Моя установка в отношении этого вопроса следующая: мы не сможем решить задачу создания биологоподобного искусственного интеллекта без теории естественного интеллекта и, шире, без нейронаучной теории разума.

Эта теория должна дать ответ на фундаментальный вопрос – как именно из свойств нервной системы вытекают специфически присущие ей свойства разума и сознания? Никакая теория мозга, которая не объясняет происхождение этих его уникальных особенностей, не может быть признана удовлетворительной. Нам нужна не просто теория нервных сетей, а фундаментальная теория когнитивных нервных сетей.

МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ТЕОРИИ

Фундаментальные теории не возникают путем накопления новых фактов. Ее создание требует перехода на иной модус работы – формулировки небольшого числа основополагающих принципов и выведения из них следствий, проверяемых в экспериментах.

Такой режим работы хорошо известен в физике. На рисунке внизу, копия схемы, с помощью которой Альберт Эйнштейн в письме другу юности Морису Соловину описал, как создается и устроена фундаментальная научная теория[320].

Нижняя черта Е в этой схеме – это Experience, эмпирический опыт, накопленный в результате многих наблюдений и экспериментов. От этого основания вверх поднимается линия, собирающая по своему ходу большое количество фактов, но, как подчеркивал Эйнштейн, не выводящая из них общие принципы индуктивным путем. Напротив, как он писал в другом месте, она отражает взлет воображения, «интуитивное понимание сути большого комплекса фактов, которое приводит ученого к формированию гипотетического основного закона или нескольких таких законов»[321]. Эти фундаментальные законы, или аксиомы теории, Эйнштейн обозначил буквой А. Число таких основополагающих принципов мало, но из них выводится целый ряд следствий – S (Statements). Часть этих следствий (S) объясняет уже известные факты, часть предсказывает еще не наблюденные явления (S’), а часть – явления, которые на текущем этапе науки даже нельзя выявить (S’’). Для их проверки необходимы не только направляемые теорией эксперименты, но и развитие новых методов наблюдения скрытой пока реальности. Поэтому стрелки от следствий возвращают теорию к оси Е, снова связывая ее с наблюдаемым миром.

Несколько лет назад я приступил к исследованию проблемы когнитивности именно в таком режиме. Промежуточный результат, сложившийся к настоящему времени, я рассматриваю как бета-версию теории когнитивных систем. В этом отношении, на мой взгляд, становление научной теории напоминает эволюционный процесс, и применительно к его результатам уместна терминология разработки компьютерных программ: вначале – бета-версия, затем версии 1.0, 1.1, 1.2, 2.0 и так далее.

В конечном счете, как мне представляется, фундаментальная теория когнитивности должна пройти три стадии разработки.

На первой стадии создается концептуальная модель – формулируются основные принципы. Далее она подвергается формализации, трансформируясь в математическую модель. А затем необходима субстанциация абстрактной модели – наполнение ее нейробиологическими и психологическими предсказаниями, возвращающее ее к наблюдаемой реальности.

Принципиальную модель, пытающуюся дать универсальное описание когнитивных систем, я обозначил как теория когнитома. Математическим аппаратом, который, на мой взгляд, наиболее подходит для ее формализации, является разработанная в алгебраической топологии теория гиперсетей. Отсюда формальная модель – теория нейронных гиперсетей. И, наконец, субстанциальная модель, обогащенная нейробиологическими предсказаниями, – это гиперсетевая теория мозга.

ТРИ ВОПРОСА, НА КОТОРЫЕ ОТВЕЧАЕТ ТЕОРИЯ КОГНИТОМА

В своей концептуальной части теория обращается к трем принципиальным вопросам: «что такое мозг?», «что такое разум?» и «как соотносятся мозг и разум?». Теория отвечает на них следующим образом.

1. Предварительно любой мозг может быть представлен как нервная сеть. В таком тезисе нет ничего нового – так полагали в нейронауке на протяжении последних 120–150 лет.

2. Любой разум можно также предварительно представить как сеть. Этот тезис менее тривиален, и в когнитивной науке он еще недостаточно разработан. Хотя существуют понятия языковых и семантических сетей, они пока далеки до емкого теоретического наполнения.

3. Вопрос о соотношении мозга и разума решается в теории через введение понятия нейронной гиперсети: согласно теории разум – это нервная (нейронная) гиперсеть.

Необходимо отметить, что концепция гиперсети не просто обогащает, а радикально трансформирует предварительные ответы на первые два вопроса. Это связано с тем, что нервная гиперсеть не просто формируется на основе нервной сети, она при этом трансформирует свойства ее элементов, образуя из них сеть более высокого порядка, узлы и связи в которой имеют иные свойства и принципы организации.

Что касается когнитивных или психологических процессов – таких, как мышление и сознание, – то они представляют собой специфические виды динамики в нервной гиперсети и появляются только с ее образованием.

В концепции нервной гиперсети важно, что, если нервная сеть образуется в ходе развития мозга и с точки зрения количества нейронов готова почти полностью у новорожденного, то нейронная гиперсеть, начинаясь с небольшой врожденной архетипической закладки, растет всю жизнь. В ней формируются самые разные виды когнитивных элементов, и в детстве они накапливаются потрясающими темпами: пиковые фазы ребенок способен приобретать по одному новому узлу гиперсети – например, слову или понятию – в час.

ПЕРВЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕОРИИ

В своей фундаментальной основе теория нейронных гиперсетей проста. Это естественно: нервная система возникла в эволюции более 500 млн лет назад, начавшись с очень простых клеточных сетей, и развилась в многообразные формы организации, поддерживающие широкий спектр видов разумного поведения. Генерация разумов огромной сложности и разнообразия осуществляется и при индивидуальном развитии мозга, начинающегося с эмбрионального скопления небольшого числа прогениторных нервных клеток. Следовательно, обязаны существовать простые начальные предпосылки – базовые общие принципы, определяющие формирование когнитивной системы. Теория утверждает, что для возникновения обладающего разумом когнитивного существа необходимы три начальных условия.

I. Первое. Агент – автономная адаптивная система – должен состоять из комплекса функциональных систем: саморегулирующихся объединений взаимосодействующих элементов, обеспечивающих достижение полезных приспособительных результатов в соотношениях со средой[322]. Важнейшее свойство такой саморегуляции в том, что при недостижении результата существующим способом, функциональные системы запускают поиск новых способов его достижения – перебор степеней свободы и формирование вторичных функциональных систем, удовлетворяющих модели результата первичной функциональной системы – ее акцептору результата действия.

II. Второе. Функциональные системы должны «поселиться» в глубокой интегрирующей сети агента. У биологических систем таким глобальным интегратором стала нервная сеть – великое изобретение эволюции. Она позволила сложному многоклеточному организму объединять свои элементы в соотношениях со средой – собирать их степени свободы на достижение фокусированных адаптивных результатов функциональных систем. Но чтобы у организма возникла