В 1986 году я подолгу размышлял над вопросом, что означает «понимать что-либо». Я стремился найти ответ на терзавший меня вопрос: если мозг не генерирует поведение, чем он тогда занимается?

Задумайтесь и вы: чем занимается ваш мозг, когда вы пассивно слушаете чью-то речь? А непосредственно сейчас, во время чтения данной книги? Информация поступает в ваш мозг, но не выходит оттуда. Что с ней происходит? Ваше внешнее поведение в данный момент остается на базовом уровне – вы дышите и совершаете движения глазными яблоками. В то же время, как вы понимаете, ваш мозг проделывает колоссальную работу, благодаря которой возможны чтение и понимание прочитанного. Понимание является результатом деятельности нейронов. Но какой деятельности? Чем именно занимаются нейроны в процессе осознания?

Зайдя сегодня в свой офис, я увидел знакомые стулья, окна, вазоны, ручки и так далее. Я увидел сотни самых различных предметов и объектов вокруг. Когда я осматривался, то одно лишь зрительное восприятие не побудило меня ни к какому действию. Тем не менее я «воспринял» комнату и находящиеся в ней объекты. Я совершил то, чего не могла сделать «Китайская комната», и мне не нужно было ничего подавать через щель в стене. Я понял, но не совершил никакого действия, доказывающего этот факт. Что же означает «понял»?

Я долго бился над этой дилеммой, и тут на меня снизошло озарение. Я задался вопросом: что бы случилось, если бы в комнате появился какой-либо новый предмет, которого я здесь раньше никогда не встречал. Например, синяя кофейная чашка.

Ответ кажется очевидным – я бы заметил новый объект как не принадлежащий к привычной обстановке. Мне не пришлось бы сознательно себе задавать вопрос о том, является данный объект новым или нет. Осознание факта происходит само по себе. В основе кажущегося тривиальным ответа лежит очень важная концепция. Чтобы заметить изменения в обстановке, некоторые нейроны моего мозга, до этого пребывавшие в пассивном состоянии, должны были активизироваться. Откуда этим нейронам стало известно, что синяя чашка – новый объект, а сотни других предметов – старые? Я не устаю восхищаться ответом на данный вопрос. Наш мозг использует сохраненные воспоминания для того, чтобы постоянно осуществлять прогноз относительно всего, что мы видим, слышим, чувствуем. Когда я осматриваюсь в комнате, мой мозг формирует прогноз того, что он ожидает воспринять, причем делает это еще до того, как я оценю реальную обстановку комнаты. Подавляющее большинство прогнозов продуцируются неосознанно. Каждая часть мозга как бы ведет беззвучный диалог: «Стоит ли компьютер на столе? Да. Он черного цвета? Да. Лежит ли словарь на том же месте, где его оставили? Да. Стоит ли лампа в правом углу стола? Да. Имеет ли окно в комнате прямоугольную форму, вертикально ли расположены стены? Да. Попадает ли солнечный свет из направления, обычного в такое время суток? Да». А когда на сцене появляется визуальный объект, память о котором в данном контексте отсутствует, происходит нарушение ожидаемой модели. Мое внимание сразу сосредоточивается на ошибке.

Конечно, мозг не разговаривает сам с собой, составляя прогнозы, и он не составляет прогнозы, в серийном виде. Кроме того, он не составляет прогнозы относительно каких-то отдельных объектов, как, например, кофейная чашка. Мозг составляет прогнозы о самой структуре мира, в котором мы живем, и делает это, используя параллельные формы. Он с одинаковой готовностью распознает непривычную поверхность, деформированный нос или неожиданное движение. Сразу становится понятным, насколько распространенными являются такого рода несознательные прогнозы и почему на них так долго не обращали никакого внимания. Они происходят без малейших заминок, автоматически, и нам непросто уловить, что происходит внутри нашего черепа. Надеюсь, это открытие поразит вас не меньше, чем меня. Прогностическая функция настолько органична для мозга, что наше восприятие мира не основывается исключительно на сигналах, которые мы непрерывно получаем от органов чувств. На самом деле восприятие действительности является комбинацией наших ощущений и прогнозов, составляемых мозгом на основе воспоминаний.

Пораженный своим открытием, минутой позже я придумал мысленный эксперимент, его подтверждающий, и назвал его «Опытом измененной двери». Вот описание эксперимента.

Возвращаясь домой, вы каждый день проходите через входную дверь. Вы протягиваете руку, беретесь ею за ручку, заходите внутрь и закрываете дверь за собой. Это глубоко укоренившаяся привычка, вы делаете это постоянно, совершенно не задумываясь. Представьте, что, пока вас не было дома, я проник в ваш дом и изменил что-то в вашей двери. Изменение может быть каким угодно. Я мог заменить круглую ручку на прямоугольную (или медную на хромовую). Я мог бы изменить вес двери – скажем, вместо тяжелой дубовой поставить железную полую, или наоборот. Я мог бы установить скрипящие плохо смазанные шарниры вместо хорошо смазанных и работающих безупречно. Я мог бы покрасить дверь в другой цвет, повесить колокольчик вместо электрического звонка, я мог бы изменить ширину дверной коробки или добавить глазок. Другими словами, я мог бы предпринять тысячи всевозможных изменений, о которых вы пока не знаете. Когда вы придете домой и попробуете открыть дверь, то быстро поймете: что-то не так. Размышления о том, что именно изменилось, могут занять у вас всего лишь несколько секунд, но в любом случае вы очень быстро найдете ответ. Например, протянув руку к ручке, вы поймете, что она сдвинута в другое место. Или заметите глазок на том месте, где его никогда не было. Если изменилась масса двери, вы толкнете ее слишком сильно или слишком слабо и очень удивитесь. Я веду к тому, что вы в несколько мгновений распознаете любое из тысячи возможных изменений.

Как вам это удается? Как вы замечаете изменения? В качестве возможного решения разработчики искусственного интеллекта предложили бы составить список всех свойств двери и сформировать базу данных. Каждое поле соответствовало бы определенной характеристике двери, а вводимые данные могли бы служить ее описанием. В момент вашего приближения к двери компьютер запрашивал бы базу данных относительно формы ручки, ширины дверного проема, цвета двери, положения ручки, веса, звуков и так далее. На первый взгляд, это очень похоже на то, как биологический мозг сопоставляет все мириады своих прогнозов относительно реальной обстановки, но в действительности здесь присутствует большая разница, влекущая значительные расхождения. Стратегия, используемая искусственным интеллектом, ненадежна. Во-первых, невозможно внести в базу данных все качества, которыми может обладать дверь (список атрибутов имеет реальные шансы стать бесконечным). Во-вторых, в случае реализации такой программы нам нужны были бы подобные списки свойств каждого объекта, который мы встречаем на своем пути ежесекундно, – очевидно, что эта задача не осуществима. В-третьих, ничего из того, что нам известно о мозге и нейронах, не наводит на мысль, что именно так они и работают. И наконец, последний аргумент: нейроны попросту не столь быстродействующи, чтобы эффективно использовать базы данных, аналогичные компьютерным (в приведенном примере с дверью вам бы пришлось потратить добрых двадцать минут, а не двадцать секунд, чтобы заметить изменения).

Вашу реакцию на измененную дверь можно объяснить только следующим образом: каждый миг ваш мозг формирует низкоуровневые сенсорные прогнозы относительно того, что он ожидает увидеть, услышать, почувствовать, причем эти прогностические процессы протекают параллельно. Все зоны неокортекса одновременно прогнозируют свои ожидаемые ближайшие ощущения. Зрительные зоны составляют прогнозы о формах, расположении и перемещении объектов окружающей среды. Слуховые зоны предугадывают источники, высоту, громкость и другие характеристики звуков. Соматосенсорные зоны прогнозируют тактильные ощущения, а следовательно – поверхность, контуры и температуру предметов. Вернемся к примеру с дверью. В процессе прогнозирования нейроны, задействованные в восприятии двери, активизируются еще до того, как получают входные сенсорные сигналы. При получении сенсорных сигналов мозг сравнивает их с ожидаемыми. По мере приближения к двери кора головного мозга формирует ряд прогнозов на основе вашего предыдущего опыта. Когда вы протягиваете руку, она прогнозирует, что вы почувствуете пальцами, когда прикоснетесь к двери, каким будет угол касания. Когда вы начинаете толкать дверь, ваш мозг прогнозирует, какую силу имеет сопротивление двери и какой звук она издаст. Если все эти ожидания оправдаются, то вы войдете в дверь, даже не осознавая, что прогнозы были проверены. Однако, если предположения окажутся ошибочными, вы обратите на дверь более пристальное внимание. Правильные прогнозы обеспечивают понимание: с дверью все в порядке. Некорректные прогнозы приводят мозг в замешательство, тем самым вынуждая вас задуматься: в чем же дело? Возможно, задвижка на двери не там, где должна быть, дверь слишком светлая, дверь смещена от центра, форма ручки изменилась и так далее. Мы пребываем в процессе постоянного параллельного формирования прогнозов для всех органов чувств.

Но это еще не все. Я рискую высказать еще более радикальное предположение. Прогнозирование, по моему мнению, – это не просто одна из функций коры головного мозга. Это первичная функция неокортекса и основа интеллекта. Кора головного мозга является органом предвидения. Если мы хотим понять, что такое разум, что такое творчество, как работает наш мозг и как научиться создавать разумные машины, нам нужно постичь природу прогнозов и понять, каким образом кора головного мозга их формирует. Даже поведение можно лучше всего представить как промежуточный продукт процесса прогнозирования.

Не знаю, кто первым выдвинул предположение, что прогнозирование является основой понимания интеллекта. В науке и производственной сфере не бывает совершенно новых открытий. Чаще всего люди просто изменяют угол зрения. Составляющие нового подхода, как правило, витают в воздухе научного дискурса еще до их непосредственного открытия. Новой является та обобщающая форма, в которую облекают уже известные мысли. Точно так же и мысль о том, что первичной функцией коры головного мозга является прогнозирование, не нова. Тем не менее до сих пор никто не отводил ей надлежащее ключевое место в теории интеллекта.

По иронии судьбы некоторые из пионеров искусственного интеллекта представляли себе, что компьютеры должны создавать модель мира и использовать ее для формирования прогнозов. Например, в 1956 году Д. М. Макай высказал предположение, что разумные машины должны располагать «внутренним механизмом соответствия», предназначенным для того, чтобы «сверять полученную информацию». Он не употребил терминов «память» или «прогнозы», но мыслил как раз в таком ключе.

Начиная с середины девяностых годов XX века в научной номенклатуре появились такие термины, как «инференция», «генеративные модели» и «прогнозирование». Все они взаимосвязаны. Например, Родольфо Ллинас (Медицинская школа Нью-йоркского университета) в своей книге i of the vortex, изданной в 2001 году, пишет: «Способность предвидеть результаты предстоящих событий, что является критическим для успешного передвижения, скорее всего, является первичной и наиболее универсальной из всех фундаментальных функций мозга». Такие ученые, как Дэвид Мамфорд (Браунский университет), Раджеш Рао (Вашингтонский университет), Стивен Гроссберг (Бостонский университет), а также многие другие высказывали мысль о значении обратной связи и прогнозирования. Существует целый раздел математики, посвященный сетям Байеса. Названы они были в честь Томаса Байеса, английского министра, жившего в XVIII веке, которого считают пионером статистики. Составление прогнозов в сетях Байеса осуществляется на основе теории вероятности.

Чего не хватало всем нашим предшественникам, так это собрать все крупицы знаний в одни логически обоснованные теоретические рамки. Доселе никто этого не сделал, и именно эта задача является целью написанной мною книги.

Прежде чем перейти к подробному рассмотрению прогностической функции коры головного мозга, давайте обсудим еще несколько примеров. Чем больше вы будете размышлять над указанной идеей, тем больше преисполнитесь убеждения, что прогнозирование вездесуще, оно является основой нашего понимания мира.

Сегодня я жарил блины. В какой-то момент я протянул руку, чтобы открыть дверцу кухонного шкафчика. Интуитивно, не поднимая глаз к дверце, я знал, что сейчас почувствую и когда именно это произойдет. Так и случилось: я действительно ощутил, когда прикоснулся к ручке шкафчика. Я покрутил крышку контейнера для молока, зная, что откручу ее. Я поставил сковородку на плиту, приложив ровно столько силы, сколько необходимо, чтобы ее поднять. Я повернул включатель на плите, ожидая через пару секунд увидеть вспышку газового пламени. Находясь на кухне, я ежесекундно совершал сотни движений, каждое из которых состояло из множества прогнозов. Я знаю это, ведь если бы какое-либо из привычных движений вызвало не соответствующий моим ожиданиям результат, то я бы это заметил.

Каждый раз во время ходьбы пешком ваш мозг прогнозирует, в какое мгновение ваша нога прекратит движение и какое давление вы почувствуете, ступив на определенную поверхность. Если, спускаясь по лестнице, вы вдруг не попадете ногой на ступеньку, то мгновенно почувствуете: что-то не так. Когда вы опускаете ногу и там, где ожидали ощутить ступеньку, ее не оказывается, вы сразу осознаете, что у вас проблемы. Ваш мозг составил прогноз, который не оправдался. Компьютеризированный робот однозначно с грохотом полетел бы вниз, не осознавая того, что чего-то не хватает. Вы же, напротив, осознаете это через долю секунды после того, как ваша нога минует точку, где, согласно прогнозам мозга, она должна была остановиться.

Наслаждаясь звучанием знакомой мелодии, вы слышите следующую ноту еще до того, как она прозвучала. Прослушивая любимый сборник песен, вы слышите начало каждой следующей песни за несколько секунд до того, как оно действительно воспроизводится техникой. Что происходит? Нейроны вашего мозга передают импульс о звуках мелодии заблаговременно (в ответ на воспоминание о музыкальном произведении), еще до того, как вы их действительно слышите. Именно таким образом вы «слушаете» песню в своей голове. Такие воспоминания могут быть на удивление продолжительными. Мозг автоматически воспроизводит следующую песню после окончания предыдущей даже в случае, когда вы не слушали музыкальный сборник много лет. Поэтому прослушивание любимого компакт-диска в режиме произвольного проигрывания создает чувство приятного ожидания. Ведь вы никак не можете предугадать, какая мелодия станет следующей.

В беседе вы часто можете предвосхитить (или, по крайней мере, думаете, что можете) то, что ваш собеседник скажет дальше. А порой мы слушаем, но не слышим: не вникаем в смысл слов другого человека, просто слышим то, что нам хочется услышать (со мной в детстве это приключалось настолько часто, что моя мать даже дважды показывала меня врачу-отоларингологу, чтобы убедится, что с моим слухом все в порядке). Отчасти подобное происходит потому, что люди часто используют в устной речи общие фразы и выражения. Если я скажу: «Ну вот, опять двадцать…», ваш мозг активизирует нейроны, отвечающие за слово «пять» еще до того, как я его произнесу. Разумеется, мы не всегда знаем, что человек произнесет дальше. Прогнозы не всегда сбываются. Точнее, наш мозг составляет вероятностные прогнозы того, что должно случиться. Иногда мы знаем наверняка, что произойдет, иногда наши ожидания рассеяны между несколькими возможными вариантами событий. Если мы с вами обедаем за одним столом и я вас попрошу: «Простите, вы не могли бы мне подать…», ваш мозг будет готов услышать не только «соль», но и «горчицу», и «перец». В определенном смысле он спрогнозировал все три варианта сразу. Но скажи я вам: «Простите, вы не могли бы мне подать тротуар для пешеходов», вы мгновенно озадачились бы.

Вернемся к музыке. Здесь тоже действуют вероятностные прогнозы. Даже при прослушивании незнакомой песни, ваш мозг формирует достаточно сильные ожидания. От западной музыки я ожидаю правильного такта, повторяющегося быстрого ритма, куплетов из одной строфы и окончания песни на высоком тоне. Вы можете не знать, что означают все эти понятия, но, если вы слышали подобную музыку, ваш мозг автоматически составляет прогнозы о такте, повторяющихся ритмах, окончании музыкальных фраз, окончании всей песни. Если в новой песне указанные принципы были нарушены, вы сразу поймете: что-то не так. Задумайтесь об этом на мгновение. Вы слушаете песню, которую раньше никогда не слыхали, ваш мозг получает сигналы, которые никогда не получал раньше, тем не менее вы составляете прогнозы, и можете определить «расхождения с правилами». Основой этих преимущественно бессознательных прогнозов является набор воспоминаний, хранящихся в коре вашего головного мозга. Ваш мозг не может в точности предвидеть звучание незнакомой песни, однако он прогнозирует, какие звуковые сигналы являются потенциально вероятными, а какие – нет.

Каждому из нас когда-либо приходилось замечать за собой, что мы не слышим постоянного фонового шума – например, стука дятла, сопровождающего вашу прогулку в лесу, или какого-нибудь заигранного мотивчика в маленькой кофейне. С другой стороны, как только он прекращается, мы сразу же это замечаем. Наши слуховые зоны спрогнозировали, что звук будет непрекращающимся, поэтому, когда он не менялся, вы не обращали на него ровным счетом никакого внимания. И вот звук исчез, ваши ожидания не оправдались, и это сразу привлекло ваше внимание. Приведу исторический пример: сразу после того, как в Нью-Йорке были отменены наземные поезда, многие жители города посреди ночи звонили в полицию и жаловались, что их разбудило грохотание. Как правило, звонки раздавались в те часы, когда наземный поезд должен был бы проходить мимо их домов.

Часто говорят, что верить и видеть сродни друг другу. Однако мы видим то, что ожидали увидеть, только тогда, когда действительно это видим. Наиболее ярким примером может служить явление, названное исследователями заполнением. Возможно, вы обращали внимание, что в каждом вашем глазу есть темная точка – здесь ваш зрительный нерв выходит из сетчатки через отверстие, называемое зрительным диском. В этой зоне нет фоторецепторов, поэтому она является постоянной слепой зоной в поле вашего зрения. Существуют две причины, по которым вы, как правило, не замечаете этих зон. Первая причина состоит в том, что эти два пятна никогда не пересекаются, поэтому один глаз компенсирует то, чего не увидел другой.

Но что любопытно – вы не замечаете темного пятна, когда у вас открыт только один глаз. Ваша зрительная система «заполняет» пробелы. Если вы закроете один глаз и будете разглядывать богато расшитый турецкий ковер, то целые узлы ковра будут ускользать из поля зрения вашей сетчатки, попадая в ваше слепое пятно. Однако ваш опыт цельного рисунка на ковре поможет вам создать непрерывный поток прогнозов, и вы легко восстановите цельное изображение.

Заполнение происходит во всех частях визуального изображения, а не только в слепых пятнах сетчатки глаза. Например, я покажу вам картинку побережья со скалами, на которых лежит бревно. Граница между скалами и бревном очень четкая и хорошо различимая. Увеличив изображение, мы увидим, что бревно и скалы практически неразличимы по цвету в точках их пересечения. При достаточно большом увеличении масштаба провести между ними границу вовсе не представляется возможным. Видимая четкость контуров бревна при взгляде на исходное изображение объясняется тем, что мы выделили их по отношению к остальной части рисунка. Когда мы смотрим на мир, то видим четкие контуры и границы объектов, хотя фактические сигналы, поступающие в зрительные зоны, преимущественно нечеткие и неоднозначные. Кора нашего головного мозга заполняет пробелы и выделяет четкие контуры, основываясь на своих ожиданиях. Мы же в конечном счете воспринимаем все как реальную картину.

Прогнозирование в зрительном восприятии является функцией движений ваших глаз. В главе 3 я упоминал о саккаде. Три раза в секунду ваши глаза фиксируются на одной точке, а потом перемещаются в другую. Вы не осознаете этих движений и не контролируете их сознательно. Всякий раз, когда ваши глаза фиксируются на новой точке, сигналы, поступающие в зрительную зону неокортекса, отличны от тех, которые сопровождали фиксацию на предыдущей точке. Получается, трижды в секунду ваш мозг видит новое изображение. Саккады глаз нельзя назвать совершенно непроизвольными. Когда вы рассматриваете лицо другого человека, то, как правило, ваш взор сначала останавливается на одном его глазу, потом на другом, затем перепрыгивает туда и обратно, время от времени фиксируясь на носу, ушах, рте и других чертах. Вы воспринимаете «лицо», но ваши глаза смотрят на один глаз, второй глаз, нос, рот, снова глаз и так далее. Скорее всего, вы этого совсем не осознаете. Вам кажется, что вы видите непрерывную картину мира, но первичные данные, поступающие в ваш мозг, настолько же беспорядочны, как и съемка на плохо настроенной цифровой видеокамере.

А теперь представьте себе, что вы встретили кого-то со вторым носом на месте одного глаза. Ваши глаза сначала фиксируются на одном глазу, потом перепрыгивают к другому, но там вместо глаза вы видите нос. Вы сразу понимаете: что-то не в порядке. Ваш мозг сформировал определенное ожидание, или прогноз, того, что вы должны были увидеть, но оно не оправдалось. Вы предвидели еще один глаз, а вместо этого увидели нос, и это привлекает ваше внимание. Именно поэтому так трудно не пялиться на людей, обладающих физическими особенностями. Легко ли вам было бы отвести свой взгляд от человека с двумя носами? Естественно, если бы вы пожили вместе с ним некоторое время, то привыкли бы к двум носам и не воспринимали бы эту его особенность как нечто из ряда вон выходящее.

А сейчас проведите самоанализ. Какие ожидания формируются у вас в данный момент, в процессе чтения этой книги? Когда вы переворачиваете страницы, у вас есть ожидания касательно того, как они будут переворачиваться. Ожидания относительно страниц книги отличаются от ожиданий от переворачивания обложки книги. Если вы сидите, значит, у вас есть ожидание, что ощущение давления на тело не исчезнет. Если сидение под вами вдруг станет мокрым, или начнет отодвигаться назад, или же с ним начнут происходить другие непредвиденные изменения, вы отвлечетесь от чтения до тех пор, пока не выясните, что происходит. Понаблюдав за собой таким образом, вы наверняка поймете, что ваше восприятие и понимание мира самым непосредственным образом связано с прогнозированием. В вашем мозге хранится модель мира, которая подвергается постоянному сопоставлению с реальностью.

Прогнозирование действует не только в отношении сигналов сенсорной информации низшего порядка. До сих пор я ограничивал наш анализ такими примерами, потому что это самый простой путь найти рамки понимания интеллекта. Если придерживаться принципа Маунт-кастла, принципы восприятия информации зонами низшего порядка справедливы и для высших зон коры головного мозга. Мозг человека обладает более высоким интеллектом, чем мозг животных, поскольку способен составлять прогнозы для более абстрактных типов сигналов и более длинных их последовательностей. Чтобы спрогнозировать, что жена скажет мне при встрече, я должен знать, что она говорила мне в прошлом, а также учитывать, что сегодня пятница и что мусор нужно выносить в контейнер в пятницу вечером, чего я не сделал на прошлой неделе, а ее лицо в таких случаях принимает характерное выражение. Еще до того как она откроет рот, у меня есть обоснованные предположения о том, что она скажет. Разумеется, я не уверен стопроцентно, но с большой долей вероятности могу утверждать, что она будет напоминать мне, чтобы я не забыл выбросить мусор в контейнер. Высший интеллект по признаку процесса формирования не отличается от интеллекта перцептивного. Они оба базируются на одной и той же системе памяти коры головного мозга и на общем прогностическом алгоритме.

Обратите внимание, что наши тесты на определение коэффициента интеллекта (IQ) по своей сути являются прогностическими задачами. Предназначенные для вычисления IQ людей всех возрастных категорий – от дошкольников до аспирантов, – эти тесты оценивают прогностическую способность. Вам предлагают определить, какое число будет следующим в представленной вам последовательности. Вам предлагают три разные проекции одного предмета и спрашивают, какой из предложенных рисунков является еще одной проекцией того же предмета. Или предлагают найти слово, которое относится к слову В так же, как и слово А относится к слову Б.

По сути, даже наука основана на прогнозировании. Мы расширяем свои знания о мире путем формулирования гипотез и их проверки. Эта книга является прогнозом того, что такое интеллект и как функционирует мозг. Даже разработка дизайна товара тоже является прогностическим процессом. При создании нового фасона одежды или типа мобильных телефонов дизайнеры и инженеры пытаются предвидеть запросы потребителей, возможные действия конкурентов, стоимость нового проекта и прочее.

Интеллект определяется способностью запоминать и предвидеть различные аспекты внешнего мира, включая язык, математику, физические свойства объектов, социальные ситуации. Ваш мозг получает сигналы из внешнего мира, сохраняет их в форме воспоминаний, и на основе того, что случилось раньше, и того, что происходит сейчас, составляет прогнозы о будущем.

Сейчас вы, наверное, подумаете: «Ладно, допустим, я согласен, что мой мозг непрерывно занят прогнозированием и может проявлять интеллект, даже когда я лежу в потемках и ни о чем не думаю. Как вы отметили, мне не надо действовать, чтобы осознавать или проявлять интеллект. Но разве подобная ситуация не является исключением? Вы в самом деле полагаете, что интеллект и разумное поведение совершенно независимы? В конце концов, разве не поведение, а прогнозирование является главным проявлением нашего разума? Ведь именно поведением определяется возможность выживания».

Такие вопросы закономерны. В конечном счете для выживания животного поведение действительно является определяющим. Прогнозирование и поведение не являются независимыми, но связь между ними очень тонкая и трудноуловимая. Во-первых, кора головного мозга появилась у млекопитающих лишь тогда, когда их поведение развилось до уровня достаточно сложных форм. Таким образом, влияние неокортекса нужно рассматривать с точки зрения усовершенствования заведомо существовавших моделей поведения животных. Разумное поведение возникло прежде интеллекта. Во-вторых, подавляющее большинство наших ощущений в значительной мере зависят от того, что мы делаем и как передвигаемся в этом мире. Прогнозирование и поведение тесно связаны друг с другом. Давайте остановимся на этом более подробно. У млекопитающих развилась большая кора головного мозга, потому что это создавало дополнительное преимущество для выживания, и это преимущество в конечном счете закрепилось в поведении. Однако вначале кора головного мозга служила для извлечения наибольшей пользы из существующих моделей поведения, а не для создания принципиально новых моделей. Чтобы лучше понять данный тезис, нам стоит рассмотреть, как развивался человеческий мозг.

Простейшие нервные системы развились у многоклеточных еще сотни миллионов лет назад. Но вот история появления настоящего разума начинается со времен наших предшественников – рептилий. Рептилии очень успешно завоевывали все новые и новые территории. Они распространились по всем континентам и стали родоначальниками множества видов. У них были хорошо развиты органы чувств и мозг, обеспечивающий их сложными моделями поведения. Их прямые потомки – современные рептилии – обладают точно такими же характеристиками. У аллигатора, например, органы чувств настолько же хорошо развиты, как у вас или у меня. Он использует сложные модели поведения, включая умение плавать, прятаться, охотиться, загорать, обустраивать гнездо и спариваться.

Насколько велика разница между мозгом человека и мозгом рептилии? С одной стороны, невелика, с другой – огромна. Невелика, потому что в грубом приближении все, что имеется в мозге рептилии, присутствует и у человека. Огромна, потому что кора головного мозга человека гораздо больше, чем у пресмыкающегося.

Доводилось ли вам слышать упоминания о «старом», или «простейшем», мозге? Эта часть мозга находится в основании черепа и отвечает за функции жизненно важные функции организма: репродуктивные, инстинкт самосохранения, циркуляцию крови, дыхание, сон, сокращение мышц в ответ на внешнюю стимуляцию. Когда вы стоите, передвигаетесь или держите равновесие, то в значительной мере это происходит благодаря «старому» мозгу. Так чем же тогда занята кора головного мозга, если она не является незаменимой для того, чтобы видеть, слышать и передвигаться?

Млекопитающие умнее рептилий благодаря коре головного мозга – неокортексу, развившемуся десятки миллионов лет назад, позже всего в процессе эволюции (именно поэтому его называют «новым мозгом»). Неокортекс присутствует только у млекопитающих, причем стремительное увеличение коры головного мозга у человека произошло всего лишь пару миллионов лет тому назад. Кора головного мозга у разных видов в целом однородна. Слой вашего неокортекса имеет ту же толщину и почти ту же структуру, что и ткань коры головного мозга ваших млекопитающих сородичей. Любые значительные эволюционные изменения, происходящие в короткий промежуток времени, обеспечиваются заимствованием существующих структур. Существует распространенное, но ошибочное мнение, что человеческий мозг является кульминационным результатом миллиардов лет эволюционного развития. Подобное мнение верно для нервной системы в целом, но кора головного мозга является относительно новой структурой и существует не так давно, чтобы стало возможным продолжительное эволюционное усовершенствование. Мы умнее за счет увеличения количества повторяющихся элементов универсального алгоритма коры головного мозга.

В этом и состоит сущность моего подхода к пониманию неокортекса – к признанию системы памяти и прогностической функции главными ключами к тайне разума. В мозге рептилии отсутствует неокортекс. Согласно эволюционной теории, появление в головном мозге коры знаменует переход к умению прогнозировать. Представьте себе, что «старый» мозг рептилий занимается тем же, что и всегда, но теперь сенсорные сигналы одновременно поступают и в кору головного мозга. Кора головного мозга сохраняет полученную сенсорную информацию в своей памяти. В будущем, если животное сталкивается с такой же или подобной ситуацией, память распознает сигналы как похожие на полученные в прошлом и вспоминает, что случилось. Вызванное воспоминание сравнивается с потоком поступающей сенсорной информации. Оно дополняет настоящий поток сигналов и прогнозирует, что случится дальше. Сравнивая поступающие сенсорные сигналы с вызванным воспоминанием, животное не только понимает происходящее, но и может предвидеть, что случится в будущем. А теперь представьте себе, что кора головного мозга не только помнит то, что увидело животное, но помнит также и то, какую модель поведения использовал «старый» мозг в подобных ситуациях. Не следует считать, что кора головного мозга проводит различие между ощущениями и поведением. Для неокортекса как первое, так и второе – всего лишь сигналы. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, оно не только прогнозирует будущее, но и вспоминает, какая модель поведения привела к подобному прогнозу будущего. Таким образом, память и прогнозирование позволяют животному использовать существующие модели поведения (хранящиеся в «старом» мозге) более разумно.

Рассмотрим еще один пример. Представьте крысу, впервые попавшую в лабиринт и пытающуюся найти из него выход. Возбужденное голодом и неопределенностью животное использует врожденные качества своего «старого» мозга для исследования непривычной среды, т. е. слушает, смотрит, обнюхивает, осторожно передвигается вдоль стен. Получаемая сенсорная информация не только используется старым мозгом, но попадает в кору головного мозга, где и сохраняется. Когда некоторое время спустя крыса помещается в тот же лабиринт, ее кора распознает текущие сигналы как уже знакомые и вспоминает сохраненные сигналы, которые описывают то, что случилось в прошлом. По сути, кора помогает крысе увидеть наиболее краткий путь в будущее. Если бы животное могло говорить, то, скорее всего, сказало бы: «О, узнаю этот лабиринт, и вот этот угол я тоже хорошо помню». Крыса помнит, где лежит сыр и как она добралась до него в прошлый раз. «Если я поверну здесь, то знаю, какой поворот будет следующим. В конце того коридора лежит кусочек сыра. Я вижу его в своем воображении». Пробираясь через лабиринт вслепую, переставляя лапки или шевеля усиками, крыса полагается на старые примитивные структуры мозга. Благодаря своей относительно большой коре головного мозга крыса способна запомнить места, в которых побывала, и узнать их в будущем, а также спрогнозировать дальнейшие события. У ящерицы отсутствует кора головного мозга, поэтому ее способности запоминать прошлое намного более ограничены. Сколько бы раз не оказалась ящерица в лабиринте, ей приходится искать выход по-новому. Крыса же благодаря системе памяти коры головного мозга имеет образ мира и прогнозирует будущее. В мозге животного всплывают яркие образы опасностей и вознаграждений, стоящих за каждым принятым решением, поэтому крыса, обладая способностью предвидения, существует в мире более эффективно.

Обратите внимание: крыса не следует никакой сверхсложной или принципиально новой модели поведения. Она не сконструировала себе дельтаплан, чтобы долететь до вожделенного сыра в конце коридора. Кора головного мозга крысы составляет прогнозы о сенсорных сигналах, которые позволяют ей предвидеть будущее, но палитра моделей поведения животного остается неизменной. Ее способности подпрыгивать, красться, исследовать помещение почти такие же, как и у ящерицы.

По мере развития и увеличения в процессе эволюции кора головного мозга обретала способность запоминать все большие и большие объемы информации о мире, соответственно, совершенствовалась ее прогностическая функция. Сложность воспоминаний и прогнозов тоже возросла. Но произошло еще одно чрезвычайно важное событие, которое привело к появлению у человека истинного разумного поведения.

Человеческое поведение значительно превосходит старый базовый репертуар ориентирования, свойственный крысе. Эволюция коры головного мозга человека вышла на качественно новый уровень. Только человеческие существа в состоянии были создать разговорную речь и письменность. Только люди готовят себе пищу, шьют одежду, летают на самолетах, сооружают небоскребы. Наши моторные способности и умение планировать намного превосходят способности наших ближайших животных сородичей. Как удается коре головного мозга, изначально предназначавшейся для составления сенсорных прогнозов, генерировать сложные модели поведения, присущие лишь человеку? Откуда могли появиться эти модели столь неожиданно? Есть два возможных ответа на поставленный вопрос. Первый: алгоритм функционирования коры головного мозга чрезвычайно мощный и гибкий. Путем незначительных изменений способа соединения, что присуще только человеку, она может создавать новые сложные модели поведения. Второй: поведение и прогноз являются двумя сторонами одной и той же медали. Кора головного мозга действительно может предвидеть будущее, но ее сенсорные прогнозы будут отличаться точностью лишь при учете текущих моделей поведения.

Вспомните пример с крысой, мечущейся по лабиринту в поисках сыра. На любом перекрестке у животного есть выбор: повернуть направо или налево. Только благодаря одновременному воспоминанию о месте расположения сыра и правильной модели поведения оно составляет правильный прогноз, который и приводит к сыру. Конечно, это примитивный пример, но он прекрасно демонстрирует тонкую связь между поведением и сенсорными прогнозами. Наше поведение оказывает огромное влияние на то, что мы слышим, видим и чувствуем. Большинство наших сиюминутных ощущений зависят от наших действий. Проведите рукой перед лицом. Чтобы спрогнозировать вид руки, мозг учитывает, что он приказал руке двигаться. Если ваш мозг увидит движущуюся руку, не давая такой моторной команды, вы будете очень удивлены. Сначала кора головного мозга приказала руке двигаться, а потом спрогнозировала то, что должна увидеть. Я полагаю, такое объяснение неверно. По-моему, кора головного мозга прогнозирует увидеть руку, именно этот прогноз заставляет моторные команды осуществить ожидания. Сначала вы думаете, это заставляет вас действовать, и таким образом ваши мысли осуществляются.

А сейчас давайте разберемся, какие изменения привели к значительному расширению репертуара моделей поведения человека. Существуют ли физические различия между корой головного мозга обезьяны и человека, которые могли бы объяснить, почему только у людей существует язык, а также другие сложные модели поведения. Объем человеческого мозга превышает объем мозга обезьяны приблизительно в три раза. Однако дело здесь вовсе не в том, что больше – всегда лучше. Ключом к пониманию качественного прыжка человеческого поведения является форма связи между зонами неокортекса и «старым» мозгом. У человека и животных эти формы связи различны.

Давайте рассмотрим данную особенность более подробно. Вам наверняка известно, что головной мозг делится на правое и левое полушария. Но существует и другая форма разделения, используя которую мы лучше сможем понять, чем отличается человек от остальных животных.

Головной мозг, особенно если он достаточно большой, разделяет кору головного мозга на переднюю и заднюю часть, антериорную и пастериорную. Их разделяет извилина, которую называют центральной бороздой. Заднюю часть коры головного мозга образуют зоны сенсорного восприятия, получающие входные сигналы от органов зрения, слуха и осязания. Передняя часть коры головного мозга включает зоны, осуществляющие мышление и планирование высокого уровня сложности. Сюда также входит моторная зона коры головного мозга, отвечающая за контроль над мышцами, т. е. за непосредственное поведение.

В процессе эволюции кора головного мозга (особенно ее передняя часть) у людей и приматов увеличилась. По сравнению с другими приматами и ранними гоминидами у нас непропорционально большой лоб, основное назначение которого – служить вместилищем для очень большой передней части коры головного мозга. Но одного этого факта недостаточно, чтобы объяснить улучшение наших моторных способностей по сравнению с другими живыми существами. Способность человека осуществлять сложнейшие движения связана с тем, что моторная зона коры головного мозга у homo sapience имеет намного больше связей с мышцами тела, чем у других млекопитающих. Поведение большинства животных генерирует «старый» мозг. А у человека передняя часть неокортекса узурпировала большую часть моторного контроля. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга крысы, она не почувствует существенных неудобств. Если вы повредите моторную зону коры головного мозга человека, он будет парализован.

Меня часто спрашивают о дельфинах: правда ли, что у них очень большой мозг. Да, это правда. С более простым строением, чем у человека (три слоя вместо шести), но в целом мозг дельфина довольно велик. Вполне возможно, что дельфин может запоминать и понимать большое количество информации, распознавать лица, сохранять в памяти события своей жизни. Не исключено, что он запоминает все уголки океана, в которых ему когда-либо случалось побывать. Но, несмотря на способность проявлять сложные модели поведения, возможности дельфина далеки от человеческих. Таким образом, приходим к выводу, что даже у этих удивительных созданий кора головного мозга не оказывает столь существенного влияния на поведение, как у человека. Кора головного мозга в первую очередь развивалась с целью запоминания мира. Животные с достаточно большой корой головного мозга воспринимают мир ничуть не хуже нас с вами. Однако то, что делает человека уникальным, – это доминирующая роль коры головного мозга в формировании поведения. Именно по этой причине у людей существует система речи, именно поэтому создаются замысловатые инструменты. Именно поэтому мы можем писать романы, находить информацию в Интернете, посылать исследовательские зонды на Марс и строить корабли, в то время как животные совершенно не способны на подобные виды деятельности.

Вот мы и подошли к тому, чтобы нарисовать полную картину. Природа создала рептилий со сложными органами чувств и сложными, но относительно устойчивыми моделями поведения. Потом она сделала открытие: если дополнить их мозг системой памяти, к которой подключить поток сенсорной информации, животное сможет запоминать свой прошлый опыт. Когда животное попадает в такую же или подобную ситуацию, происходит вызов воспоминания из памяти, а это ведет к прогнозированию того, что, вероятнее всего, должно случиться. Таким образом, разум и понимание начались с системы памяти, которая посылала прогнозы в поток сенсорного восприятия. Эти прогнозы являются сущностью понимания. Знать что-либо означает, что вы можете составлять об этом предположение.

Кора головного мозга развивалась в двух направлениях. Во-первых, она увеличилась, и, соответственно, научилась хранить более сложные воспоминания. Она могла запоминать больше информации и составлять прогнозы на основе более сложных связей. Во-вторых, кора начала взаимодействовать с моторной системой «старого» мозга. Чтобы спрогнозировать, что будет дальше, ей нужно учитывать текущие действия. В результате управление большей частью моторного поведения человека перешло к неокортексу. Уже не ограничиваясь составлением прогнозов на основе поведения, диктуемого «старым» мозгом, неокортекс человека управляет его поведением для удовлетворения своих ожиданий.

Кора головного мозга человека особенно велика, поэтому обладает большой запоминающей способностью. Она постоянно составляет прогнозы того, что вы почувствуете, услышите, увидите, причем вы этого не осознаете. Прогнозы – это наши мысли, а в сочетании с сенсорными входными потоками информации – наше восприятие. Я назвал такое видение мозга запоминающе-прогностическими рамками интеллекта.

Если бы «Китайская комната» включала подобную систему памяти, которая могла бы прогнозировать, какой иероглиф появится следующим, мы с полной уверенностью могли бы сказать, что она поняла китайский и поняла рассказ. Теперь нам понятна ошибка Алана Тьюринга. Прогнозирование, а не поведение является свидетельством наличия разума.

Теперь мы готовы к тому, чтобы углубиться в подробности идеи о запоминающе-прогностических рамках интеллекта. Для прогнозирования будущих событий коре головного мозга нужно сохранять последовательности сигналов. Для вызова соответствующего воспоминания ей нужно соотнести поступающие сигналы с подобными сигналами в прошлом (автоассоциативное воспоминание). Кроме того, воспоминания должны сохраняться в инвариантной форме, чтобы знание прошлых событий было применимо к новым подобным, но не обязательно идентичным ситуациям. В следующей главе мы поговорим о том, как кора головного мозга выполняет эти задачи, а также более подробно рассмотрим ее иерархическое строение.