Почему мозг сравнивают с компьютером. Наверно, потому что мы стали "обмениваться сообщениями" вместо живого общения.

Происхождение мышления

Евгений Корниенко

От ощущений, к осознаваемым символьным процессам, и к действиям над символами.

В последние годы изучением природы сознания занимаются не только психологи и философы, но и компьютерные специалисты, кибернетики, разработчики роботов. Оказалось, что многие функции интеллекта, такие как работа с символами, способность к логическим обобщениям, являются проявлениями сознания, и поэтому их не требуется воспроизводить в кибернетической системе техническими средствами. Подход к конструированию интеллектуальных машин изменяется.

Многие считают, что высокий уровень интеллекта - это способность к символьному (ещё говорят - абстрактному) мышлению, к логическим умозаключениям. Именно этим человек отличается от животных. Животные тоже способны к логике. Иногда они поступают не менее разумно, чем человек.

Человек, животные и даже отдельный нейрон обладают ассоциативно-временной (индуктивной) памятью, связывающей события по порядку их следования. Это получается потому, что действие следует из текущего состояния, которое обусловлено предшествующими процессами.

Имеются ли в мозге человека особые структуры, позволяющие переходить от чисто временных ассоциаций к логическому мышлению? Или способность к логическому мышлению, связывающему символы по их содержательному смыслу, следует из индуктивной природы памяти?

Меня интересует не столько фактическое устройство мозга, сколько вопрос о принципиальной необходимости специальных структур, обеспечивающих возможность символьного мышления. Может быть такие структуры у человека есть. Но можно ли обойтись без них при разработке достаточно интеллектуального самообучающегося робота? Достаточно ли только временных ассоциативных связей для развития мышления?

Важность этого вопроса обусловлена тем, что уже известна конструкция "ассоциативного мотора", использующего временные ассоциации и дающего возможность самообучения простейшему роботу. Эта конструкция проверена в эксперименте на компьютере. А особая структура мозга или системы управления, необходимая для символьного мышления, остаётся загадкой.

В этой статье я хочу показать, что если некое существо (животное или машина) способно воспроизводить свои собственные действия под давлением ассоциативной цепочки событий, то есть в соответствии с индуктивной логикой, то это существо способно изобрести и использовать символы, и способно при помощи учителя освоить манипуляцию с известными символами в дедуктивно-логическом смысле. Не исключено, что этот вывод давно известен.

У меня не было такой цели и я не претендую на сколько-нибудь полное понимание природы мышления человека. В этой статье мышлением считается не умение решать логические задачи, а только умение представлять себе какую-то реальную сцену в виде последовательной смены образов. Если время представления каждого образа короче времени реального процесса, который он отображает, то такой образ можно считать упрощённым символом, обозначающим соответствующий процесс. Это не операции с символами, на бумаге, а лишь "символьное мышление". Причём не обязательно, чтобы мыслитель отдавал себе отчёт о том, что он именно думает.

Такая постановка проблемы довольно далека от психологии и философии. Это ближе к поиску алгоритма, который позволит роботу использовать символы примерно так, как это делает человек или животное. Многие рассмотренные вопросы относятся к тонкостям алгоритма: о механизме подражания, о постепенном сжатии длинных процессов в короткие процессы-символы, о возможности ассоциативного управления машиной без доступа её "мозга" к данным о внешнем мире, о конструкции органов, обеспечивающей минимальный информационный поток.

Идея о том, что для разработки интеллектуальной машины достаточно придумать правильную конструкцию и нет необходимости привлекать представления о сознании, справедлива. К сожалению, эта идея неправильно интерпретируется теми, кто плохо представляет себе разделение функций между сознанием и мозгом. Искусственный мозг часто пытаются снабдить функциями, выполняемыми сознанием. При этом, естественно, возникают большие или непреодолимые технические проблемы.

Логика встроена не в мозг, а во внешний мир.

Сознание хранит логику, в том числе "правила логического вывода", в индуктивном виде, в виде ассоциативной связи внешних событий. Правила работы с данными и сами "данные" не хранятся, как в компьютерной памяти, а каждый раз ассоциативно восстанавливаются при взаимодействии с реальным миром, к которому они относятся. То, что хранится в мозге, тоже не правила и не данные о внешнем мире, а опыт взаимодействия мозга с органами через нервные каналы связи.

Наши способности к логике - это заслуга цивилизации (культуры), которая обеспечивает лучшее самочувствие тех, кто более способен к логике. Правила логики "содержатся" в нашем опыте, а не в каких-то частях мозга. В опыте - значит и в окружающем мире тоже. Именно в этом смысле логикой пользуется сознание, а не мозг сам по себе.

Правильность запоминания и интерпретации "опыта" подтверждается тем, что мы берём какие-то объекты внешнего мира и воспроизводим с их помощью нужные нам действия. Можно что-то мастерить, сочинять, можно говорить или думать об этих объектах. В отсутствие объектов, о которых можно рассуждать или с которыми можно что-то делать, опыт тоже исчезает. Жизненный опыт, сводящийся к опыту ощущений - это и есть сознание - идеальная надстройка над прожитой материальной жизнью.

Знания выражаются не только в умении обращаться с предметами, но и в применении лучшего интеллектуального инструмента - языка. Живой язык достаточно хорошо структурирован, годится для выражения известных знаний и для обсуждения спорных вопросов. До сих пор непонятно, в каком виде это сокровище хранится в голове.

Синтез символа из бессмысленных шаблонов.

Ребёнок (или попугай) способен произнести фразу (последовательность звуков), которую он много раз слышал. Для успешного обучения нужно предварительно научиться использованию своего голоса, и уловить связь между произнесением звуков и тем, что при этом слышится. Сначала попугай издаёт звуки, на которые он технически способен, и прислушивается к ним. Это этап гуления у ребёнка. Ребёнок инстинктивно обучается использованию своего голоса без специальной цели обучиться произносить что-то конкретное.

Постепенно ребёнок научится произносить последовательности звуков, часть из которых похожа на слоги. Он слышит сам себя и различает похожие и непохожие звуки. Играя своим голосом, он иногда многократно повторяет один и тот же похожий звук.

Ребёнок произносит одинаковые шаблоны не совсем одинаково и приучается узнавать их похожесть. Действия, звуки, поведение ребёнка контролируются и корректируются взрослыми путём поощрения, наказания, примера, повтора и других видов стимуляции или игры. Но для простоты рассуждения допустим, что ребёнок самостоятельно научился произносить "агу" и какие-нибудь другие слоги. И теперь попробуем создать условия, в которых ребёнок произнесёт первое слово. Для этого подберём такое слово, которое состоит из уже освоенных слогов. Желательно, чтобы переходы между нужными слогами тоже были освоены. Например, ребёнок уже научился говорить: ма, ба, да, ага, агу, аба, ада. Теперь довольно легко, благодаря нашему поощрению, он научится говорить "баба".

Слово "баба" имеет смысл. Это и есть символ, который ребёнок применяет уместно, благодаря правильному ассоциативному привязыванию к различным внешним процессам, которое должны обеспечить родители. Также и попугай повторяет нужные фразы в нужных обстоятельствах. Он тоже усвоил смысл этих фраз, но только в той ограниченной степени, которую позволили ему учителя, собственный опыт и врождённые инстинкты.

Для индуктивной машины действие или звучащее слово является процессом. Смысл символа-процесса - это его ассоциативная привязка к другим процессам. Логические связи тоже можно представить в виде процессов манипуляции с логическими символами.

Научившись повторять, ребёнок освоил использование символов, смысл которых был известен ранее. Однако и без повтора (без изображения знака, без произнесения звука) использование известного символа возможно. Например, использованием символа можно признать понимание его значения с соответствующей коррекцией поведения. Также без повтора начинается использование впервые придуманного символа.

Какую информацию обрабатывает мозг?

Откуда вообще появилась логика и способность создавать и использовать символы?

Мозг посылает органам сигналы. Мышца сокращается под действием электрического или химического сигнала-раздражителя. В наше компьютерное время кажется естественным интерпретировать эти сигналы как команды. Однако по нервным волокнам ничего другого, кроме нервных импульсов, не проходит. В частности, поэтому, конструкция мозга не предусматривает "команды для обработки команд". Все команды равноправны. Как же возникает иерархия смыслов, которая, начинаясь от непосредственных чувств и действий, доходит до абстрактных понятий?

Если мозг - это компьютер, и внутри мозга происходит переработка информации, то должны быть правила переработки и соответствующий язык, используемый системами внутри мозга. В противном случае мозг - это химический реактор, а не компьютер. А почему он должен быть компьютером? Только потому, что мы сами стали похожи на компьютеры, и предпочитаем переписку живому общению?

Мы используем язык или символы, имеющие приписанный смысл. Сервер тоже использует язык, смысл которого понимают какие-то сознательные существа. Без такого "внешнего" понимания язык серверов теряет смысл и превращается в передачу тока по проводам. Обмен электрическими импульсами можно считать обменом сообщениями при наличии "объясняющей" такое толкование теории. Никем неосознаваемые потоки сигналов внутри мозга тоже, возможно, когда-то мы будем интерпретировать, как язык. Но пока для этого нет достаточных знаний.

Хотя, среди некоторых кибернетиков и психологов распространена такая точка зрения, что мозг думает на особом внутреннем "языке мыслей", другим специалистам эта гипотеза представляется наивной и имеющей кучу дефектов. Она похожа на гипотезу о "гомункулусе", который живёт в голове и думает за нас. А кто думает за него?

Я тоже считаю, что мозг скорее похож на химический реактор, усилитель, а не калькулятор. Его функция состоит не в поиске смысла и не в обработке осмысленной структурированной информации, а в преобразовании сигналов.

Можно представить, что мозг конструктивно приспособлен к преобразованию сигналов хотя бы потому, что нейронная сеть похожа на электронную схему. Но как неопытный мозг может приобрести насыщенный смыслами внутренний язык, идеально приспособленный к работе с образами внешнего мира, которого новорожденный ребёнок ещё не видел?

У новорожденного мозга не может быть изначальных знаний, которые требуются для структурного разбора поступающих данных. Смысл логических данных заключён не в них самих, а в их источнике и в их интерпретации. Данные отражают и символьно обозначают свойства объективного источника. Поскольку источники могут иметь самую разную природу, то невозможно иметь семантический алгоритм на все случаи жизни. Не удивительно, что до сих пор не изобрели "универсальный язык", лишенный внутренних противоречий, присущих натуральным языкам.

Правильный семантический разбор требует понимания сущности источника данных. Понимание возможно только у субъекта способного проверить своё понимание. Должна быть выработана гипотеза об устройстве источника, выполнена "формализация" этой гипотезы, сделан модельный "расчёт" данных. И если этот расчёт совпадёт с реальными данными, то гипотеза оправдается, и соответствующий формальный (семантический) метод будет годиться для семантического разбора. Такая задача часто не под силу реальному разуму. Что уж говорить об отдельном нейроне или нейронной сети.

Поэтому алгоритмы, требующие составления словаря, анализа фраз (поиск одинаковых контекстов, частых повторений, сочетающихся слов, и т.д.), синтеза фраз и подобные, могут годиться только для конкретной ограниченной задачи. Например, для шахматной программы. Такие алгоритмы моделируют способ рассуждений сознательного существа. Они не моделируют мозг и не подходят для моделирования разума, обладающего универсальной способностью к решению любых задач. Сознательное существо в своей деятельности использует объекты внешнего мира. Одной только правильной конструкции мозга недостаточно для развития интеллекта.

Если смириться с тем, что внутренний язык мозгу не нужен, то не нужно требовать, чтобы логический нейрон или другой структурный элемент искусственного мозга "понимал" входной поток данных. По аналогии с живым нейроном он только должен уметь как-то правильно обрабатывать, преобразовывать входные сигналы в соответствии со своим опытом. Отсутствие необходимости в структурном разборе данных не усложняет, а упрощает универсальный мозг.

Создание смыслов - результат обычной работы мозга.

Мозг обрабатывает, запоминает и воспроизводит потоки нервных сигналов, поступающих от органов-сенсоров, и управляющих органами-эффекторами. В похожей ситуации происходит воспроизведение похожих сигналов. Это приводит к повторению прежнего поведения или к мысленному воспроизведению наблюдавшегося ранее процесса. В этой схеме мозг работает, как своеобразный магнитофон.

Иногда воспроизводимый процесс получается длиннее, иногда короче из-за неточностей воспроизведения. Дефицит живого времени приводит к тому, что удлиненные экземпляры процессов не удаётся повторить, а укороченные иногда повторяются и, благодаря повторению запоминаются как "шаблоны", которые могут отличаться от процесса-оригинала, но удобнее в использовании благодаря малой продолжительности.

По мере накопления опыта обращения с укороченными процессами-синонимами развивается способность к "обдумыванию" в более быстром темпе, чем реальный физический процесс. Обдумывание происходит в темпе обычных действий. Например, внутренняя речь, обдумывание в словах происходит в темпе обычной речи. Мысли обгоняют обдумываемые физические процессы благодаря замене продолжительных действий короткими символами, образами, словами. Язык - быстрое средство обдумывания.

Однако использование языка не всегда требует наличия сознания или ощущений. Содержание служебных сообщений между сетевыми серверами ими не осознаётся, хотя эти сообщения используют язык. Если называть интеллектом умение решать "интеллектуальные" задачи, то у паука или улитки есть творчество, но почти нет интеллекта, а у сервера есть интеллект, и нет творчества и сознания. Кое в чём интеллект сервера превышает интеллект человека.

Язык - это формализованные знания.

Когда говорят об информационных объектах и их взаимосвязи средствами "языка", то это похоже на взаимодействие физических объектов через сформулированные законы природы. В обоих случаях действует некая семантика, например, грамматика или дифференциальные уравнения. Но сами физические объекты взаимодействуют в силу своих свойств, а не в точном соответствии с придуманной нами теорией.

Семантическая информация или физическое состояние предполагают такое положение вещей, когда то, что будет, зависит от того, что есть, а не от того, что было. Правильный ход в шахматной партии зависит от позиции на доске, а не от того, каким образом эта позиция возникла. Решение дифференциального уравнения зависит от начальных условий, а не от того, каким путём эти условия образовались.

Суть семантической информации заключается в том, что "начальные условия" имеют приписанный смысл. Используя начальные условия и семантические правила, можно вывести будущие условия, если в задаче нет слишком больших неопределённостей.

Органы чувств и действий, снабжённые памятью, тоже могли бы оперировать осмысленной (в терминах физического устройства каждого органа) информацией. На уровне каждого отдельного "физического" органа эта информация ещё сохраняет физический смысл. В частности, её можно было бы использовать для сравнения текущего опыта с прежним и для предсказания будущих ощущений данного органа.

Однако основная память сосредоточена не в органах, а в мозге. Это ускоряет координацию работы органов. Технология такой координации не может быть семантической, так как координирующий орган (мозг) изолирован от осмысленной физической информации. Кроме того, разные органы оперируют разными, физически несравнимыми воздействиями, например, теплом, силой и яркостью. Эти величины можно было бы сравнить, если подставить в уравнения с размерными, то есть осмысленными, коэффициентами.

Но мозг не решает физических уравнений, и не может содержать слишком много предопределённых смыслов о внешнем мире, к которому он не имеет физического доступа. Задача мозга - предсказать, что будет дальше: какие будут ощущения, и какие будут действия. Если эти предсказания оказываются правильными, а действия полезными, то такое существо в итоге выживает. Его способность к правильному прогнозу, зашитая в ДНК, передаётся следующим поколениям.

Мозг не может использовать семантику, то есть осмысленные символы, обозначающие состояние, и вынужден делать прогноз на основе динамики, истории, того, что было. Текущий процесс считается таким же, как некий хранимый в памяти похожий прежний процесс (совокупность сигналов от всех органов). Из прежних поведений мозг "предсказывает", то есть воспроизводит такое поведение, такое взаимодействие с органами, которое раньше приводило к лучшему результату.

Такой динамический прогноз работает благодаря тому, что "семантические", осмысленные уравнения тоже подчиняются динамическим законам. Уравнения, описывающие поведение физических объектов, например внутренних систем организма, имеют не только осмысленные начальные условия и решения, но и осмысленный процесс решения, то есть историю.

Динамику можно закодировать в виде протокола осмысленных последовательных значений, событий, составляющих "процессы", а затем использовать этот протокол для узнавания текущих процессов. Такое динамическое узнавание похоже на решение уравнений по таблицам. Можно найти синус числа из таблицы, а можно рассчитать его, используя волновое уравнение.

Конечно, семантическая информация более "ёмкая". Уравнение записывается гораздо короче, чем таблица решений этого уравнения, и содержит больше "знаний", чем может поместиться в таблицу. Поэтому, хорошо устроенные специализированные органы чувств, физически "решающие уравнения", сильно разгружают мозг, освобождая его от рутинной работы по детальному обслуживанию органа.

Развитие органов, их точное взаимодействие с миром, развивает и сознание - субъективную модель мира. Оно становится способным работать с языком и формулами, имеющими больший "приписанный" смысл. При этом мозг остаётся "динамическим решателем", как при хороших, так и при слабо развитых органах чувств.

Мозг не может сравнить физические параметры органов.

Идея о том, что мозг не способен обрабатывать символы и применять логические правила приводит к тому, что он не может и не обязан выполнять арифметические и логические операции над поступающими сигналами, если интерпретировать их, как потоки чисел.

Правильно устроенный "искусственный мозг" не должен использовать логические операции над поступающими из внешнего мира данными. Это получается не только потому, что мозг развивается из состояния полного отсутствия опыта. Главная причина в том, что физические (осмысленные) данные, которые можно представить в виде чисел, доступны физическим органам, но не мозгу.

Невозможно сравнить данные, поступающие от органа зрения и от органа осязания, потому что эти данные, даже преобразованные в числа, имеют разную размерность. Строго говоря, физическая природа каждого органа индивидуальна для мозга, так как он не может проверить и сравнить эту природу. Поэтому потоки данных, принимаемые органами, или управляющие органами, не сравнимы. Мозг даже не имеет средств проверки того, что оба глаза имеют одинаковый физический принцип действия. Неизвестно также, проходят ли по пучку нервных волокон данные от одного или от нескольких органов.

Если бы мозг учитывал физическое предназначение уха, то его универсальность была бы ограничена, и было бы невозможно получить зрительные образы при подаче зрительной информации через слух. Однако слепая женщина описывает своё ощущение, как зрение, хотя использует наушники с видеокамерой.

В моей модели сравнение возможно только в рамках одного органа. Орган сравнивает, а мозг только узнаёт от органа, похож ли текущий процесс на какие-то прежние процессы, сохраняемые в информационном протоколе данного органа. В каком виде хранятся данные в протоколе органа, как выполняется их сравнение, и что означает "похожесть" для данного органа - находится вне компетенции мозга.

Как же происходит сравнение физических данных, например, в органе зрения. При попадании фотона, имеющего определённый диапазон энергий, чувствительный к этому диапазону фотонейрон (колбочка) "возбуждается". Другие нейроны узнают об этом возбуждении по сигналам, которые распространяются вдоль нервных волокон.

При увеличении темпа поступления фотонов уровень возбуждения увеличивается слабее, чем в линейной пропорции благодаря отрицательной обратной связи. В частности, наступает насыщение в биохимических процессах, вырабатывающих сигнал возбуждения. При постоянном уровне физического воздействия на рецептор, его чувствительность снижается, а "нейтральное положение" смещается в сторону текущего значения этого воздействия.

Насыщение характерно и для отдельного нейрона, и для других сенсоров и органов. Если положить монетку на ладонь и закрыть глаза, то через минуту вам покажется, что на руке ничего нет. Но после быстрого движения рукой монетка вновь ощущается.

Из этого опыта видно, что абсолютные значения физических воздействий не так важны нашей сенсорной системе, как изменение этих воздействий. В примере с монеткой "сравнение", то есть обнаружение отличия, происходит в момент ощущения монетки, которое возникло при движении руки.

Возможно, механизм запоминания в нейронах похож на механизм привыкания и настройки на вес монетки как на "нейтральное" ощущение. Каждое новое нейтральное состояние нейрона обеспечивается вполне определённым внутренним состоянием. Диапазон функциональных состояний ограничен тем, что какие-то предельные состояния уже нарушают жизненные функции нейрона.

Чувствительность органа к изменению приводит к тому, что от этого органа в нервную систему не поступает информация об абсолютной величине воздействия.

"Калибровка" абсолютных масштабов и взаимосогласование физических параметров внешнего мира происходит средствами внешнего мира. Живой организм постоянно "уточняет" внешние калибровки, используя ощущение изменения и взаимозависимость между физическими свойствами внешних объектов. Например, нельзя говорить об "объективном" сравнении ощущений тепла и яркости, но у организма могут быть похожие реакции на тепло и на яркость. Или, между яркостью и теплом могут быть закономерные связи во внешнем мире. Это и служат "калибровочными" преобразованиями разноразмерных физических данных.

Глазное яблоко постоянно движется, чтобы обеспечить изменение потока света. Неподвижный глаз не видит. В общем, вся сенсорика интерактивна. Конечно, многие сенсоры могут передавать достаточно большие изменения физических воздействий, но я хочу обратить внимание на важность малых диапазонов, важность определения изменения величины вместо самой величины.

Алгоритмическая польза отсутствия абсолютных шкал.

Механизм привыкания к текущему воздействию приводит к ощущению только изменения воздействия. Это уменьшает информационный поток от рецептора при сохранении достаточно большого рабочего динамического диапазона восприятия физических воздействий. Создавая искусственные рецепторы, мы можем заранее позаботиться о максимальном увеличении динамического диапазона, если оставим функцию калибровки внешнему миру, и позволим датчику реагировать только на изменение воздействия, но не на его абсолютную величину. Ещё больший динамический диапазон будет у датчика "изменения изменений", но здесь могут возникнуть трудности, похожие на трудности дифференцирования недостаточно гладких функций. Практически, у любого датчика, в том числе и у "датчика изменений" есть предельно допустимые значения, как изменения, так и абсолютной величины измеряемого параметра. Но это уже относится к реализации.

Чувствительность к изменению величины приводит к возможности адаптироваться в большом абсолютном диапазоне этой величины. Если некое существо обучилось правильному поведению в диапазоне величин какого-то воздействия 2-5, то эти навыки годятся для поведения в диапазоне 22-25 или 202-205, так как соответствующий орган чувств не воспринимает абсолютную величину воздействия, а воспринимает только её изменение, относительную величину. При этом информация об абсолютных величинах не теряется, так как калибровка воздействий выполняется во внешнем мире и существует логическая цепочка изменений во внешнем мире, переводящая уровень 2 в уровень 20 и в уровень 200.

Чем меньше диапазон величин принимаемых и управляющих сигналов, тем реальнее перебрать все значения внутри этого диапазона в поиске оптимального поведения. В результате, безразличие органов чувств к абсолютным величинам ускоряет обучение.

Происхождение смысла.

Итак, мозг, в силу его устройства, стремится воспроизвести такие сигналы, которые ему когда-то удавалось создать для обеспечения хорошего самочувствия, то есть, для обеспечения некоторого инстинктивно желательного биохимического состояния мозга.

Мозг, как и другие органы, - это биохимический процессор. Он поддерживает ассоциативные процессы в своей нейронной сети с целью "воспоминания хорошего". Это эволюционно выработанная цель, целевая функция, а не осознаваемая цель. Мозг устроен так, чтобы воспроизводить свой удачный опыт в виде ассоциативно обусловленной последовательности сигналов (процесса) управления эффекторами.

При наблюдении или при обдумывании мозг выполняет ассоциативное блуждание в окрестности какого-то узнаваемого процесса. "Блуждание" - это просто не очень точное узнавание. Неточность вызвана нарушением запоминания и тем, что в природе ничего точно не повторяется. Обратите внимание, что неточное запоминание оказывается полезно для творчества. Можно "вспомнить" что-то более интересное или полезное, чем было на самом деле.

В результате неточного воспроизведения формируются более длинные и более короткие ассоциативно связанные процессы, синонимы различных потоков ощущений в различных органах. Короткие процессы закрепляются в памяти благодаря повторению. Длинные - забываются, так как их повторение требует времени, которого всегда не хватает.

Более быстрые аналоги реальных процессов оказываются практически полезными. Поэтому они чаще воспроизводятся и закрепляются как формы сознания (сжатые образы).

Цепочка превращений от процесса в реальном темпе до сжатого образа и до короткого "слова" очень долгая. Вдоль этой цепочки, зависящей и от персонального и от социального опыта, происходит переход от "материальных" физических процессов, от прямых ощущений, к "идеальным" осознаваемым символьным процессам, к действиям над символами, например, размышлениям в словах.

Развитые формальные языки способны сжать в один символ то, что нужно изучать в институте в течение 5 лет.

Благодаря культуре (передаче опыта от поколения к поколению) человеку не нужно изобретать каждый символ самостоятельно. Мы используем то, что изобрели и сохранили для нас сотни тысяч людей. Поэтому интеллект образованного человека в сотни тысяч раз мощнее, чем интеллект "биологического человека" - Маугли.

Язык создал цивилизацию, так как он позволил накапливать и передавать знания в сжатом виде. Мы осваиваем язык, а затем и другие достижения цивилизации, сначала благодаря способности повторять, затем в школе при помощи специалиста по передаче знаний - учителя. Способность к обучению речи при помощи повторения слов - это другая сторона ассоциативного воспроизведения мозгом исполнявшихся ранее процессов. Однако мозг воспроизводит сенсорные сигналы как сенсорные, а управляющие как управляющие. Как же удаётся произнести услышанное слово?

Механизм подражания - обратная временная ассоциация.

Подражание звукам происходит благодаря особой обращённой во времени ассоциации. Парадоксальная обратная временная ассоциация позволяет произнести продолжение услышанного звукового шаблона.

1. Адаптирующаяся система через эффекторы вырабатывает некоторые, например, случайные действия E(t) по отношению к внешнему миру.

2. Посредством сенсоров наблюдает их результат S(t).

3. Со временем, для каждого действия E(t) в памяти накапливаются образцы прямой временной ассоциации E(t) -- > S(t).

4. Благодаря протяжённости процессов E(t) и S(t) возникает также ассоциация между участками процессов. Некоторые фрагменты e(t), расположенные позже во времени, могут восприниматься, как ассоциативные последствия предшествующих по времени фрагментов s(t). Возникают образцы обратной ассоциации s(t) -- > e(t).

5. Пусть теперь в объектном мире происходит процесс, близкий к наблюдавшемуся ранее процессу S(t), но не связанный с действием E(t).

6. В момент узнавания фрагмента s(t) система может вспомнить ассоциацию s(t) -- > e(t) и, начиная с повтора фрагмента e(t), воспроизвести окончание процесса E(t). При этом причиной, возбудившей процесс E(t), является событие, которое раньше было результатом этого процесса.

7. Чем меньше задержка между E(t) и S(t), тем более полным будет повтор процесса E(t) в ответ на стимул S(t).

Временная последовательность
      событий при узнавнии и повторении звука

Маловероятно, чтобы мозг изобрёл то, что он потом узнает из объектного мира, то есть весь процесс S(t). Практически ассоциации со своими действиями создаются мозгом в виде коротких достаточно случайных процессов. Сначала ребёнок приучается произносить отдельные звуки, слоги и короткие слова.

При повторении внешнего процесса S(t) мозг обращается к разным участкам памяти и компилирует продолжительный образ, исполняемый эффектором E(t), из коротких шаблонов e(t), воспроизводимых под ассоциативным давлением знакомых образов s(t). После нескольких попыток повтора действия E(t) накапливаются немного различающиеся экземпляры этого процесса, и образ E(t) уже может ассоциироваться с S(t) целиком.

Если повтор или попытка повтора влияет на самочувствие системы, на величину её целевой функции, то факт непроизвольного частичного повтора может привлечь внимание системы. В результате последующие повторения могут выполняться осознанно, то есть путём усилия воли, или механически, если мозг по своему устройству приспособлен для повторения своих действий. Это закрепит новый навык. Однако точное воспроизведение начала процесса E(t) должно вызвать "физические" трудности, похожие на заикание, так как требуется исполнить начало процесса без прямого ассоциативного давления, то есть без использования ранее освоенных ассоциаций.

Строго говоря, как у действия E(t), так и у восприятия S(t) нет точного момента начала и окончания. Активность и восприятие непрерывны. Поэтому указанные физические трудности не так уж велики.

Некоторое время повторение звука (слова, фразы) и тренировка произношения конкретного звука может происходить в скрытом виде, если напряжение голосовых связок не сопровождается достаточным потоком воздуха.

Таким образом, синтезированное на основе S(t) поведение E(t) становится самостоятельным узнаваемым и применяемым образом. Оно может быть использовано при поиске правильного поведения в отсутствие "источника" S(t) или через некоторое время после завершения S(t), что и будет повторением в обычном смысле слова.

Способность к повтору помогает обучаться.

Для повышения эффективности обучения при помощи повтора надо, чтобы мозг был способен, в силу своей конструкции, повторять свои собственные ранее освоенные действия при поиске нового поведения. И даже, чтобы такой поиск поведения был обычным, в отличие от случайного (панического, творческого) перебора действий.

Повтор очень коротких событий, полная продолжительность которых меньше, чем задержка между действием и восприятием его результата, невозможен потому что не получается обратной временной ассоциации. Однако и без механизма подражания правильные короткие действия могут быть освоены самостоятельно как фрагменты продолжительных действий или при случайном поиске. Чем короче действие, тем легче обнаружить его случайно путём перебора небольшого количества команд, управляющих коротким процессом.

Система особенно способна к повтору действий другой такой же системы, так как физические воздействия одинаковых систем на внешний мир близки, а значит, близки и физические проявления этих действий, которые наблюдают обе системы.

После большого количества повторений можно достичь "неулучшаемого" качества репетируемого поведения.

Освоенное поведение становится автоматическим.

Ассоциативный мозг, в поиске оптимального поведения, обеспечивает способности к обучению и к творчеству. После обучения, когда требуемые навыки освоены до автоматизма, и их применение не приводит к проблемам, они больше не требуют творчества и становятся автоматическими. Можно считать, что повышается порог их восприятия. Автоматическая работа органов не осознаётся, какой бы точной она ни была. А творческая работа и трудная учёба требует осознавания, какой бы малой ни была доля творческой работы в общей работе нервной системы.

Там где есть семантика хорошо понятые, формализованные и отлаженные связи между "осмысленными" объектами там - автоматическое поведение. Это то, что можно поручить компьютеру. Там где ненадёжное узнавание, ассоциации, поиск неизвестного - сознание.

Культура - это применение общепризнанных символов.

Почему математика (развитая логика) так полезна в физике? Потому что передовая физика работает с далёкими от здравого смысла новыми и непонятными объектами. Не "здравый смысл", а только логика позволяет обнаружить закономерности, характерные для этих объектов, ещё до того, как физик начнёт понимать, с чем же он имеет дело.

Искусство имеет дело с объектами, имеющими общепризнанный смысл. Связь между этими объектами достаточно формализована и понятна.

Искусство работает с хорошо освоенными культурными символами. Это высокоинтеллектуальная область деятельности. А физика работает с сырыми фактами, которые ещё только нужно понять и превратить в символы. Нужно изобрести неизвестные ранее понятия и символы. Это само творчество.

Заключение

Мы выполняем операции с логическими данными, с символами при помощи объектов внешнего мира, изображающих, обозначающих, или иначе материализующих эти символы. Поэтому совсем не обязательно предусматривать логические операции в конструкции робота, чтобы обеспечить его интеллектом. Достаточно дать ему способность к обучению и к внешней манипуляции символами, которые уже созданы цивилизацией.

2003-10-23