Читать книгу - "Рождение разума: Как интеллект зарождается в людях и нейросетях - Джей Макклелланд"

последней концепции, с которой мы часто сталкиваемся, различные аспекты разума зависят от отдельных «специалистов», каждый из которых располагается в своей специализированной области мозга. С этой точки зрения, мы двигаемся благодаря областям мозга, специализирующимся на движении; видим благодаря областям, отвечающим за зрение; чувствуем мотивацию благодаря областям, специализирующимся на мотивации; говорим благодаря языковым зонам – а в некоторых версиях этой теории мышление также осуществляется специализированными «мыслительными» областями.

Бесспорно, области мозга демонстрируют определенную степень специализации. Вопрос в том, откуда она берется. Согласно одному подходу, который отстаивает философ Джерри Фодор в книге «Модулярность разума» (The Modularity of Mind), специализация возникает благодаря особым внутренним свойствам этих областей мозга, отобранным эволюцией для выполнения специфических вычислений. Хотя области мозга действительно в некоторой степени различаются по внутренней структуре, в нашей книге мы представляем иную точку зрения: специализация в основном является следствием различий между входящими и исходящими связями разных областей мозга. Например, часть мозга, называемая зрительной корой, играет важную роль в зрительном восприятии именно потому, что получает особенно мощный сигнал от глаз. Это означает, что изменение входящих сигналов должно изменить и функцию данной области мозга. И действительно, у людей, слепых от рождения, зрительная кора не получает визуальной информации и перепрофилируется для невизуальных задач – обработки слуховых или тактильных сигналов, которые также частично поступают в эту область.

Вместо представления о разуме как наборе жестко специализированных модулей такой подход предлагает видеть его как гибкую систему, формируемую опытом, обучением и требованиями среды. Это помогает объяснить существование того, что некоторые ученые называют «областью визуальной формы слова», – области мозга, которая специализируется на чтении написанных слов. Было бы странно утверждать, что эволюция создала эту область специально для чтения, ведь письменность была изобретена всего около 5000 лет назад. 5000 лет – слишком малый срок для эволюции, чтобы путем естественного отбора сформировать специализированный модуль чтения.

И все же у людей, умеющих читать, эта область мозга действительно специализируется на чтении. Почему? Чтение требует различения тончайших визуальных деталей – например, различий между очень похожими буквами. Область визуальной формы слова получает мощные сигналы от нейронов зрительных областей мозга, обладающих максимальной чувствительностью к деталям, и потому вовлекается в процесс чтения. У людей, не умеющих читать, эта область специализируется на других задачах, также требующих различения мелких деталей, например на распознавании лиц. Такие факты подтверждают нашу точку зрения: специализация в мозге формируется опытом и зависит от входящих и исходящих связей областей мозга, а не от заранее заданных эволюцией функций.

Мы рассмотрели несколько концепций разума, каждая из которых обладает определенными недочетами. Теперь обратимся к концепции, которая открыла путь к гораздо более глубокому пониманию разума и сделала возможным развитие искусственного интеллекта: к представлению о разуме как о явлении, возникающем в нейронной сети.

Что такое нейронная сеть?

Осознав ограниченность привычных представлений о разуме, некоторые ученые и математики решили подойти к его пониманию совершенно по-новому. Они предположили, что, возможно, стоит начать с изучения продуктов деятельности разума, то есть мыслей и действий, путем отслеживания сигналов в сетях нейронов головного мозга. Мозг состоит из миллиардов клеток, которые называются нейронами. Нейрон – это базовый элемент, который обрабатывает и передает информацию в мозге и всей нервной системе.

На самом элементарном уровне функции нейронов вполне понятны. Они способны: 1) активироваться – то есть генерировать короткие электрические импульсы, называемые потенциалами действия; 2) передавать сигналы другим нейронам, с которыми соединены физически; 3) создавать новые связи с другими нейронами или изменять силу существующих.

Теперь попробуем представить себе сеть нейронов. Изображать настоящие нейроны довольно сложно, поэтому договоримся обозначать их кружками, которые будем называть элементами сети. Некоторые элементы связаны между собой, и эти связи мы можем показать стрелками. Элементы, которые активируются сигналами из внешнего мира, назовем входными; те, что передают сигналы во внешний мир, – выходными; а элементы без контакта с внешним миром – скрытыми. Мы изобразили нейронную сеть (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1. Примитивная модель нейронной сети

Как же такая нейронная сеть поможет нам понять разум? Чтобы показать возможности подобного подхода, представим автобус, несущийся на пешехода на переходе. Если рассматривать мозг пешехода как нейронную сеть, то сигналы, обнаруживающие большой движущийся объект, передаются через глаза к входным элементам. Те, в свою очередь, посылают сигналы скрытым элементам, которые активируют выходные элементы, заставляющие мышцы ног сократиться и унести тело с опасного места. Стрелки здесь показывают направление передачи сигналов: например, входные элементы воздействуют на скрытые, поэтому между ними идут прямые стрелки.

Обратите внимание: это объяснение основывается на том, что мы знаем о возможностях нейронов. Получается, что наши нейроны – каждый из которых сам по себе не способен «думать» о том, чтобы увернуться от несущегося автобуса, – совместными усилиями осуществляют это действие, обмениваясь сигналами и активируя друг друга. Согласно теории нейронных сетей, все мысли и действия разума возникают благодаря взаимодействию нейронов. Больше ничего нет.

Разумеется, передача сигналов между нейронами в мозге устроена сложнее, чем в нашем упрощенном примере. Но можно достичь существенного прогресса, сосредоточившись на нескольких ключевых аспектах этого процесса. Во-первых, нейроны способны менять частоту генерации потенциалов действия – это можно представить как градуированную степень активации. Во-вторых, каждый нейрон способен принимать сигналы от множества других нейронов. По крайней мере в первом приближении можно сказать, что нейроны суммируют поступающие к ним сигналы активации и чем больше эта сумма, тем сильнее активируется сам нейрон. В-третьих, нейроны создают и изменяют силу связей в зависимости от опыта. Например, знакомство с новым человеком может сформировать связи между нейронами, которые представляют его лицо, и нейронами, которые представляют его имя. При повторных встречах эти связи укрепляются. Прочная связь между двумя нейронами позволяет им сильнее воздействовать друг на друга.

На схеме крайне сложно отобразить множество нейронов, активирующихся с разной интенсивностью и одновременно влияющих друг на друга через связи различной силы. Но одному из нас, Джею Макклелланду, помогла визуальная аналогия, которая позволила ему осмыслить одновременную работу элементов нейронной сети (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2. Горный поток, падающий в природные резервуары, можно использовать как иллюстрацию некоторых аспектов одновременной работы нейронной сети

Джей был тогда молодым доцентом, который пытался понять разум не как систему, последовательно обрабатывающую разрозненные идеи, а как непрерывный процесс, подверженный множеству воздействий различной интенсивности. Во время похода по Йосемитскому национальному парку, там, где другие люди видели горный поток, каскадами падающий из одного природного резервуара в другой, Джей вдруг увидел метафору непрерывных процессов разума. Он представил, что разные резервуары соответствуют разным мыслям. Количество