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

когнитивность, такая сеть обязана обладать глубиной – содержать глубинные слои, в узлах которых сходятся многократно переработанные сигналы от конвергенций из других – как более ранних, так и более поздних – слоев этой сложной сети.

III. Третье. Внутри такой глубокой нервной сети, населенной функциональными системами, должны существовать механизмы эпигенетической пластичности ее узлов – ассоциативной долговременной памяти в клетках (или, говоря шире, ячейках) сети. Эта клеточная память позволяет связывать клетки в группы, а группы между собой, переводя системную динамику нейронной сети в новые высокоуровневые структуры внутри адаптивной системы.

Теория нейронных гиперсетей предсказывает, что когнитивность и ее материальный носитель – разум – будут возникать у любого адаптивного агента, который обладает тремя названными начальными условиями.

Необходимы только столкновения агента с проблемной средой и достаточное время для многократных итераций описываемого теорией накопительного процесса.

БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ

Любая теория, описывающая новый пласт ранее скрытой реальности, требует введения новых понятий. В теории нейронных гиперсетей вводятся три базовых понятия.

Первое – ког (Cognitive Group, CoG). С одной стороны, ког – это группа нервных клеток в нервной системе. С другой стороны, – это специфический элемент когнитивного опыта, представляющий тот или иной аспект соотношения агента с теми или иными аспектами мира. За счет того, что разум состоит из таких когнитивных монад, он дискретен и гранулярен.

Второе – лок (Link of Cogs, LoC). Это специфический вид связи между когами. За счет линкеров клеточные когнитивные группы специфически соотносятся между собой – разум увязан.

Третье – когнитом. Так обозначается высокопорядковый нервный комплекс из клеточных когнитивных групп и их связей, приобретающий качественно новые по сравнению с традиционной нервной сетью свойства. Он имеет другую организацию, другую топологию, другую структуру отношений своих элементов, доступов от одной группы к другой. Его системные свойства можно формализовать и измерять с помощью аппарата теории гиперсетей – высокопорядковых сетей головного мозга.

КОГИ И ЛОКИ КАК ДУАЛЫ

Разберем понятие «ког». В английском cog – «зубец», часть шестеренки, а также «малый элемент системы». В теории когнитома ког имеет два смысла: это и вершина гиперсети с уникальными когнитивными свойствами, и кооперативная группа распределенных нервных элементов, совместно создающих эти свойства.

Аналогично трактуется и лок: это, с одной стороны, когнитивная связь (ассоциация) между двумя элементами опыта – от «замыкания» (lock), а с другой – сокращение от «линкер общности когов», указывающее на его механизменную природу как клеточного элемента, входящего в состав обоих связанных когов.

Такое двойное определение кога и лока в теории не случайно, оно обращено к решению психофизиологической проблемы (mind—brain problem). Теория утверждает, что коги и локи – дуальные сущности. С одной стороны, они состоят из клеточных элементов нейронной сети, а с другой – их совокупность обладает новыми макросвойствами, лежащими на более высоком причинном уровне. Эта дуальность, согласно теории, принципиальное свойство любых элементов субъективного опыта. Другими словами, когнитивная информация – согласно гиперсетевой теории – материальна.

ФОРМАЛИЗАЦИЯ (МАТЕМАТИЗАЦИЯ) ТЕОРИИ

На этапе формализации адекватное математическое описание для сложной структуры когнитома предоставляет теория гиперсетей. Она решает две ключевые задачи: а) формально описывает n-арные отношения между элементами, составляющими ког (когнитивную группу) или лок (линкер когов); б) формально описывает когнитомы как многоуровневые структуры «часть—целое», интегрирующие свойства на микро- и макроуровнях. Рассмотрим эти пункты последовательно.

а) За последние десятилетия теория сетей стала мощным инструментом описания сложных систем, но она по определению фокусируется на парных отношениях между элементами[323]. Между тем в нервной системе большинство взаимодействий происходит между более чем двумя сущностями. Ранней попыткой формализации такого рода множественных взаимодействий стали гиперграфы: в них ребра – это множества вершин. Если порядок вершин имеет значение, ребра превращаются в более организованную структуру – симплекс. Симплексы можно представить многомерными многогранниками с n-вершинами. В отличие от гиперграфов, симплексы описывают и многомерную связность, и упорядоченность. Связанные через ребра многогранников симплексы образуют симплициальные комплексы – еще один шаг к описанию отношений между n-сущностями[324]. Это решает первую задачу – описания n-арных отношений, но не решает второй.

Марко Поло описывает мост, камень за камнем.

«Но какой камень поддерживает мост?» – спрашивает Хубилай-хан.

«Мост поддерживается не тем или иным камнем, – отвечает Марко, – а линией арки, которую они образуют».

Хубилай-хан молчит, размышляя. Затем он добавляет: «Почему ты говоришь мне о камнях? Для меня важна только арка».

Поло отвечает: «Без камней нет арки».

Итало Кальвино, «Невидимые города». 1978

б) Гиперсимплексы и гиперсети – системы связанных гиперсимплексов – завершают эту цепь формализаций. Они решают задачу описания многоуровневых структур: гиперсимплексы – это целые, сформированные частями-вершинами. Поэтому они позволяют описывать структуры «часть—целое»[325]. Если части существуют в системе на уровне N, то целое существует на более высоком уровне N+1. Поэтому в отличие от гиперграфов и симплициальных комплексов гиперсети описывают структуры более высокого уровня.

Таким образом, гиперсети расширяют свойства традиционных реляционных структур – графов, сетей, гиперграфов и симплициальных комплексов. Их отличительная черта – формализм многоуровневых систем, позволяющий впервые строго связать микро- и макроуровни в сложных системах. Это необходимо для формализованного описания дуальной структуры нейронной гиперсети, интегрирующей понятия мозга и разума.

Разберем формализацию когнитома как гиперсети подробнее.

Любой ког можно описать как гиперсимплекс в гиперсети: это упорядоченный набор вершин с явным n-арным отношением. Вершина гиперсимплекса возникает через реляционные отношения вершин его основания, создающие новые интегральные свойства, которые делают ее элементом сети более высокого уровня

Например, мост как специфическая сущность не возникает из простой суммы камней в основании гиперсимплекса – он образуется в результате их отношений, создающих новое качество. Поэтому такие гиперсимплексы иногда называют реляционными симплексами.

Если двигаться дальше, гиперсеть – это система связанных гиперсимплексов, своего рода «сеть сетей». В теории нейронных гиперсетей вводятся три правила генерации, по которым в гиперсети когнитивного агента возникают новые вершины-гиперсимплексы.

Первое правило – пролиферация оперонов – размножение функциональных систем агента. В теории опероны – это функциональные системы поведенческого уровня, обеспечивающие поведенческие акты когнитивного агента. Эти единицы действия могут быть как внешними, так и внутренними; важно, что они организованы по принципу функциональной системы. Новые опероны формируются, когда существующие функциональные системы сталкиваются с условиями, для которых не имеется готового способа достижения результата; тогда запускается поиск новой конфигурации активности. Сформировавшаяся при этом кооперативная группа, дающая необходимый результат, становится новым опероном. Сначала он связан с породившей его функциональной системой, является ее ответвлением и извлекается из памяти только ею. Но затем этот оперон может эмансипироваться и стать автономной функциональной системой с самостоятельной целью. Психология