Исследуя нейроны и отделы мозга, разум не понять? Отрывок из книги Дугласа Хофштадтера

В издательстве АСТ вышла книга "Я — странная петля", в которой когнитивист и философ Дуглас Хофштадтер рассуждает об устройстве сознания. ТАСС публикует отрывок о том, что обычно имеют в виду под "устройством мозга" и как его, по мнению автора, на самом деле стоило бы понимать

Хофштадтер — один из самых известных специалистов в своей области. Как писатель он прославился в 1979 году, когда вышла его первая книга "Гёдель, Эшер, Бах". За нее ему присудили Пулитцеровскую премию. Но Хофштадтер убежден, что главное послание книги почти никто не понял. Так в 2007 году появилась "Я — странная петля", где он с помощью концепта, описанного еще в "Гёделе, Эшере, Бахе", разбирается с понятием "Я".

Узнав, что мои исследования сводятся к поиску скрытой механики человеческого мышления, меня часто спрашивают: "О, так вы изучаете мозг?"

Одна часть меня хочет ответить: "Нет, нет, я размышляю о мышлении. Я размышляю о том, как связаны идеи и слова, что такое "думать по-французски", чем обусловлены оговорки и прочие языковые ошибки, как одно событие с легкостью напоминает о другом, как мы распознаем написанные слова и буквы, как мы понимаем невнятную, неразборчивую, жаргонную речь, как мы отбрасываем бессчетное множество новых, но смертельно скучных аналогий, чтобы прийти потом к искрометным и оригинальным, как наши принципы незаметно и непредсказуемо изменяются на протяжении жизни и так далее. Я ни минуты не думаю о мозге — предоставляю неопрятную, влажную, спутанную паутину мозга нейрофизиологам".

Другая часть меня, впрочем, хочет ответить: "Конечно, я думаю о человеческом мозге. Я по определению думаю о нем, раз именно он и есть механизм, производящий человеческое мышление".

Это забавное противоречие заставило спросить себя самого: "Что имею в виду я и что имеют в виду другие под "изучением мозга"?" Что само собой привело к вопросу: "Об изучении каких именно структур в мозгу мы вообще говорим?" Большинство нейробиологов, спроси я их об этом, привели бы мне список, включающий (не обязательно все) следующие пункты (примерно отсортированные по их физической величине):

аминокислоты

нейротрансмиттеры

ДНК и РНК

синапсы

дендриты

нейроны

нейронные соединения Хебба

столбцы зрительной коры

зона 19 зрительной коры

зрительная кора

левое полушарие

Хотя это все реальные и важные объекты нейрологического изучения, как по мне, этот список выдает узость мышления. Говорить, что изучение мозга сводится к изучению подобных физических объектов, то же самое, что требовать от литературных критиков сосредоточиться на бумаге и переплетах, на чернилах и их химическом составе, на размере страниц, отступах, шрифтах, ширине абзацев и так далее. Но как же высокие абстракции, сердце литературы — сюжет и персонаж, стиль и характер повествования, ирония и юмор, аллюзии и метафоры, чувственность и сдержанность, как же с этим быть? Куда делись эти важнейшие вещи из списка предметов исследования литературных критиков?

Моя позиция проста: абстракции крайне значимы, говорим мы о литературе или об изучении мозга. Поэтому предлагаю список абстракций, которыми "исследователи мозга" должны быть озабочены в равной степени:

понятие "собака"

ассоциативная связь между "собака" и "лаять"

файлы объектов (предложенные Энн Трисман)

фреймы (предложенные Марвином Минским)

пакетная организация памяти (предложенная Роджером Шанком)

долговременная и кратковременная память

эпизодическая память и мелодическая память

мосты аналогий (предложенные моей исследовательской группой)

ментальные пространства (предложенные Жилем Фоконье)

мемы (предложенные Ричардом Докинзом)

эго, ид и суперэго (предложенные Зигмундом Фрейдом)

грамматика родного языка

чувство юмора

"Я"

Можно продолжать сколько угодно, но этим наброском я лишь хочу донести тезис о том, что "устройство мозга" должно включать понятия такого рода. Нет нужды говорить, что некоторые из вышеперечисленных теоретических предположений не пройдут проверку временем, тогда как другие могут многократно подтвердиться в ходе разнообразных исследований. Как предположение о "генах", невидимой сущности, которая позволяет передавать черты от родителей к потомку, появилось и изучалось задолго до того, как некий физический объект был признан действительным носителем этих черт; как предположение об "атомах", кирпичиках, из которых состоят все физические объекты, появилось и изучалось задолго до того, как атом удалось изолировать и прощупать изнутри, — точно так же любое предположение из списка выше может быть законно признано невидимой структурой, физическое воплощение которой в человеческом мозге исследователям только предстоит найти.

Хоть я и убежден, что, обнаружив точное физическое воплощение любой из этих структур в "человеческом мозге" (только ли одной из них?), мы сделаем невероятный шаг вперед, я все же не понимаю, почему физическая карта местности должна представлять собой альфу и омегу нейрологических изысканий. Если удастся установить разного рода явные связи между вышеозначенными пунктами списка (до или после их физиологической идентификации), неужели нельзя будет столь же правомерно назвать это исследованием мозга? Ведь точно так же проходила научная работа над генами и атомами за много десятилетий до того, как гены и атомы были признаны физическими объектами и изучены изнутри.

Простая аналогия между сердцем и мозгом

Хочу предложить простую, но ключевую аналогию между изучением мозга и изучением сердца. Все мы сейчас принимаем за аксиому, что наши тела и органы сделаны из клеток. Сердце тоже сделано из миллиардов клеток. Но если рассматривать сердце на клеточном уровне, хоть это и, несомненно, важно, можно упустить общую картину, в которой сердце — это насос. Соответственно, мозг — это механизм мышления, и если нам интересно понять, что такое мышление, не стоит вглядываться в деревья (или их листья!), упуская из вида лес. Общая картина сложится только тогда, когда мы сосредоточимся на крупномасштабной архитектуре мозга, а не будем все более углубляться в изучение кирпичей.

Однажды, где-то миллиард лет назад, естественный отбор со свойственной ему случайной непринужденностью натолкнулся на клетки, которые ритмически сокращались, и крохотные создания с такими клетками почувствовали себя хорошо, потому что сокращения помогали перемещать полезные штуки по их организмам туда-сюда. Так случайно появились насосы, и из абсолютно всех возможных проектов таких протопомп природа одобрила те, что были спроектированы наиболее эффективно. То есть обнаружилось то, как именно пульсирующие клетки формируют насосы, и внутренности самих клеток перестали иметь решающее значение. Появилась новая игра, в которой уже архитектуры сердец соперничали между собой и становились главными претендентами на победу в естественном отборе, и на этом новом уровне стали быстро развиваться еще более сложные системы.

По этой причине кардиохирурги думают не о деталях сердечных клеток, они сосредоточены на общем архитектурном устройстве сердца; как и покупатели машин думают не о физике протонов и нейтронов, не о химии сплавов, они сосредоточены на высоких абстракциях вроде комфорта, безопасности, эффективности расхода топлива, маневренности, сексуальности и так далее. Подведу итог моей аналогии между сердцем и мозгом: слишком сильное приближение может быть — или почти обязательно будет — неверно выбранным масштабом для изучения мозга, если мы ищем объяснения таким невероятно абстрактным явлениям, как идеи, мысли, прототипы, стереотипы, аналогии, абстракции, память, забывчивость, смущение, сравнение, творчество, сознание, симпатия, эмпатия и тому подобные.

Умеет ли туалетная бумага думать?

Какой бы простой ни была эта аналогия, увы, ее суть, похоже, проплывает мимо многих философов, исследователей мозга, психологов и других заинтересованных в связи между мозгом и мышлением людей. Рассмотрим, например, случай Джона Сёрла, философа, который большую часть своей карьеры посвятил насмешкам над исследованиями в области искусственного интеллекта и вычислительных моделей мышления. С особым удовольствием он высмеивал машины Тьюринга.

Короткое отступление… Машиной Тьюринга называется крайне простой совершенный компьютер, чья память представляет собой бесконечно длинную (то есть произвольно удлиняемую) "ленту" из так называемых "ячеек", каждая из которых просто квадрат, либо пустой, либо с точкой внутри. Машина Тьюринга также снабжена подвижной "головкой", которая смотрит на один квадрат в один момент времени и может "прочитать" ячейку (то есть сообщить, есть в ней точка или нет) или "записать" в нее (то есть поставить или стереть точку). Наконец, в "головке" машины Тьюринга хранится заранее заданный список инструкций, которые говорят, при каких условиях ей сдвинуться на ячейку влево, на ячейку вправо, поставить новую или стереть старую точку. Хотя базовые операции всех машин Тьюринга крайне тривиальны, для вычислений любого рода можно построить соответствующую машину (числа представляются последовательностью заполненных точками ячеек, так, "●●●", отделенное пробелами, соответствует натуральному числу 3).

Теперь вернемся к философу Джону Сёрлу. Он выжал все, что мог, из того факта, что машина Тьюринга — теоретическая модель и, в принципе, может быть выполнена из абсолютно любых материалов. Отпуская шутки в стиле, который, на мой взгляд, может развеселить только третьеклассников, но, к сожалению, привлек бесчисленное множество его коллег, Сёрл безжалостно потешался над идеей, что мышление может быть реализовано в системе из таких неподходящих физических сущностей, как туалетная бумага и галька (лентой служил бесконечный рулон туалетной бумаги, галька на квадратике бумаги играла роль точки), или детский конструктор, или огромная куча соединенных друг с другом пивных банок и шариков для пинг-понга.

Сёрл живо описывает все это, и создается впечатление, что эти уморительные образы он набрасывает беспечно и непринужденно, хотя, по сути, он то ли методично и умышленно навязывает читателям ложное убеждение, то ли играет на уже сложившихся ранее предрассудках. Ведь "мыслящая туалетная бумага" действительно звучит дико (каким бы длинным ни был рулон, сколько бы к нему ни добавляли гальки), равно как "мыслящие пивные банки", "мыслящий детский конструктор" и так далее. Беспечные и непринужденные картинки, нарисованные Сёрлом смеха ради, в действительности тщательно продуманы таким образом, чтобы читатель отмахнулся не раздумывая, — и, к сожалению, часто это работает.

Пивная банка, которая хочет пить

Сёрл и правда далеко заходит в попытках карикатурно изобразить и высмеять определенные механизмы. Например, высмеивая мысль, что огромная система из взаимодействующих пивных банок может "иметь переживания" (вот и еще один термин для сознания), он берет в пример переживания жажду и затем, будто бы переход этот всем очевиден, закидывает идею о том, что в такой системе "выскакивала" бы (что это значит, не ясно, поскольку всю информацию о взаимодействии банок он благополучно опускает) одна конкретная банка с надписью "Я хочу пить!". Выскакивание одной-единственной банки (микроэлемента в обширной системе, сравнимой, скажем, с нейроном или синапсом в мозгу) должно обозначать испытывание жажды всей системой в целом. Сёрл очень придирчиво подобрал именно такую дурацкую иллюстрацию, поскольку знал, что она никому не внушит ни малейшего доверия. Как вообще пивная жестянка может испытывать жажду? И как ее "выскакивание" отразит собой жажду? И почему слова "Я хочу пить!" у нее на боку должны восприниматься серьезнее, чем каракули "Я хочу помыться!" на грязном грузовике?

Печальная правда заключается в том, что эта иллюстрация самым абсурдным образом искажает компьютеризированные исследования, цель которых — понять, как в мышлении работают когнитивные функции и ощущения. Ее можно критиковать как угодно, но главный трюк, на который я хочу обратить внимание, в том, как буднично Сёрл утверждает, что заявленное переживание всей системы сосредоточено в одной-единственной пивной банке, и как аккуратно он избегает допущений, что переживание системы можно искать в более сложных, более общих, высокоуровневых свойствах баночной конфигурации.

В серьезных размышлениях о том, как могла бы воплощаться пивнобаночная модель мышления или ощущений, ни "мышление", ни "чувства", даже сколь угодно поверхностные, не были бы явлением, сосредоточенным в одной лишь пивной банке. Они были бы обширными процессами, включающими миллионы, миллиарды, триллионы пивных банок, а состояние "переживания жажды" заключалось бы не в трех английских словах на боку выскакивающей банки, а в очень замысловатом паттерне из огромного количества банок. Короче говоря, Сёрл попросту высмеивает банальность собственного изобретения. Ни один солидный ученый, занимаясь моделированием мыслительных процессов, не сопоставил бы одну отдельную пивную банку (или нейрон) с одной идеей или ощущением, так что все дешевые нападки Сёрла просвистели мимо цели.

Стоит также заметить, что его представление о "пивной банке, испытывающей жажду", — это переиначенное повторение идеи, давно опровергнутой нейрологами, — идеи о "клетке бабушки". Идея состоит в том, что, если вы способны визуально различить свою бабушку, это происходит потому и только потому, что активируется определенная клетка мозга, в которой содержится физическое представление о вашей бабушке. Есть ли принципиальная разница между клеткой бабушки и пивной банкой жажды? Вовсе нет. И все же, благодаря способности Сёрла создавать живописные образы, за прошедшие годы его лицемерные идеи успели сильно повлиять на многих его научных коллег, выпускников и обычных людей.

Я не ставил себе целью по косточкам разобрать позицию Сёрла (из этого получилась бы отдельная занудная глава), я хочу показать, как широко распространено негласное предположение, что именно в простейших физических составляющих мозга и кроются самые сложные, неуловимые свойства разума. Подобно тому, как обилие свойств минерала (его прочность, цвет, магнетизм или его отсутствие, теплоемкость, скорость распространения в нем звуков и многие другие) происходит из взаимодействия миллиардов составляющих его атомов, из сформированных ими высокоуровневых систем, когнитивные свойства мозга хранятся не на уровне его одной-единственной крошечной составляющей, а на уровне обширных абстрактных паттернов, из них состоящих.

Подходить к мозгу как к многоуровневой системе крайне важно, если мы намереваемся хоть на шаг продвинуться в изучении таких неясных когнитивных явлений, как восприятие, идеи, мышление, сознание, "Я", свободная воля и так далее. Пытаться изолировать идею, ощущение или воспоминание (и т.д.) в единственном нейроне совершенно бессмысленно. Бессмысленно даже выделять под них структурную единицу более высокого уровня, например столбец зрительной коры (это небольшая структура из сорока последовательно соединенных нейронов, обладающая более сложным коллективным поведением, чем отдельно взятый нейрон), если мы говорим о таких аспектах мышления, как аналогии или внезапно всплывающие воспоминания о давно минувших днях.

Источник: ТАСС