Как работает мозг

Третья статья издержек – это ресурсы. Обработка информации требует энергии. Это очевидно для любого, кто пытался растянуть заряд аккумулятора ноутбука, снизив скорость работы процессора и ограничив его доступ к информации на диске. Мышление тоже обходится нам дорого. Методы функциональной визуализации мозговой деятельности (позитронно-эмиссионная томография и магнитно-резонансная томография) основаны на том, что работающие ткани мозга вызывают прилив к ним крови и потребляют больше глюкозы.

Любой интеллектуальный агент, воплощенный в материальной форме, функционирующий в реальном времени и подчиняющийся законам термодинамики, неизбежно должен быть ограничен в своем доступе к информации. Допускать к нему следует только информацию, релевантную для решаемой в данный момент проблемы. Это не означает, что агент должен носить шоры на глазах или страдать амнезией. Информация, нерелевантная в данный момент и для данной цели, может оказаться релевантной в другое время и для другой цели. Следовательно, необходимо распределение информации. Информация, которая всегда нерелевантна для того или иного вычислительного процесса, должна быть постоянно изолирована от него. Информация, которая иногда релевантна, а иногда нерелевантна, должна быть доступна для вычислительного процесса, когда она релевантна – в той мере, в которой это можно спрогнозировать заранее. Это техническое требование объясняет, почему сознание как доступ к информации существует в человеческом мышлении, а также позволяет нам понять некоторые его особенности.

Сознание-доступ имеет четыре явные отличительные черты. Во-первых, мы в той или иной степени осознаем огромное разнообразие чувственных ощущений: цвета и формы окружающих нас объектов, звуки и запахи, в которых мы купаемся, давление и боль в тканях кожи, костей и мышц. Во-вторых, отдельные фрагменты этой информации могут оказываться в центре внимания, попадать в краткосрочную память и исчезать из нее, давая пищу для размышлений. В-третьих, ощущения и мысли не существуют без эмоциональной окраски: они могут быть приятными или неприятными, интересными или отвратительными, волнующими или успокаивающими. Наконец, существует некий исполнительный элемент, «Я», который делает выбор и нажимает на рычаги поведения. У каждой из этих особенностей есть четкая роль в адаптивной организации мысли и восприятия в целях принятия рациональных решений и осуществления рациональных действий.

Давайте начнем со сферы восприятия. Джекендофф, проанализировав разные уровни ментальных репрезентаций, используемые разными модулями, задался вопросом о том, какой из уровней соответствует осознанию настоящего времени. Например, обработка зрительной информации начинается с колбочек и палочек на сетчатке и, проходя через промежуточные уровни репрезентации контуров, глубины, поверхности, заканчивается распознаванием объектов, находящихся у нас перед глазами. Понимание языка начинается с непосредственно воспринимаемого звука и через репрезентации слогов, слов и словосочетаний идет к пониманию смысла высказывания.

Джекендофф заметил, что сознание-доступ использует промежуточные уровни. Люди не осознают нижние уровни чувственного восприятия. Мы ведь не проводим всю жизнь, размышляя, как герой Пруста, над каждой крошкой пирожного «мадлен» и каждым оттенком настойки из липового цвета. Мы в буквальном смысле не видим «светлоту» угля при солнечном свете и «темноту» снежка в помещении, не видим бледного серо-зеленого оттенка «черных» точек на телеэкране или «резиновых» параллелограммов, которые проецирует на нашу сетчатку движущийся квадрат. Мы «видим» продукт тщательной обработки: поверхности объектов, их цвета и фактуру поверхности, их глубину и наклон. Звуковая волна, которую улавливают наши ушные раковины, состоит из искаженных и смешанных в одну кучу слогов и слов, но мы не слышим этой непрерывной акустической ленты, мы «слышим» цепочку из четко отделенных друг от друга слов. Вместе с тем непосредственно осознаваемое нами не представляет собой и исключительно верхний уровень представления данных. Высшие уровни – содержимое окружающего мира или суть сообщения – обычно остаются в долгосрочной памяти целые дни и годы спустя, но в самом процессе восприятия мы осознаем только изображение и звуки. Ведь когда мы видим лицо, мы не думаем отвлеченно «Лицо!»; мы воспринимаем его полутона и изгибы133.

Преимущества осознания промежуточного уровня заметить несложно. Наше неизменное восприятие формы и освещения независимо от условий наблюдения позволяет выявить присущие объекту свойства: кусок угля всегда остается твердым и черным, даже если мы передвигаем его или усиливаем освещение, и поэтому в нашем восприятии он всегда выглядит одинаково. Нижние уровни восприятия нам не нужны, а одних только высших уровней недостаточно. Необработанные данные и этапы вычислительного процесса, лежащие в основе этого постоянства, изолированы от нашего восприятия: несомненно, потому что они, будучи основаны на извечных законах оптики, не имеют нужды в обмене информацией с остальными компонентами когнитивной деятельности. Продукты вычисления становятся доступны для общего потребления задолго до установления тождества объекта, потому что для того, чтобы идти по жизни, нам нужно нечто большее, чем краткие сведения об окружающей обстановке. Поведение – это игра в дюймы, в которой геометрия и структура каждой поверхности должна быть доступна механизмам принятия решений, планирующим наш каждый следующий шаг. Аналогичным образом в процессе понимания предложения нам ничего не даст вслушивание в каждый шум и свист звуковой волны; звуки должны быть декодированы в слоги прежде, чем они будут соотнесены с чем-то значимым в нашем ментальном словаре. Декодер речи использует специальный ключ, неограниченный по сроку действия, поэтому ему не должны мешать в этом ответственном деле непрошеные советчики – остальные компоненты мышления. Однако, как и в случае зрения, остальные компоненты мышления не может удовлетворить один только конечный продукт – в данном случае, общий смысл сказанных слов. Подбор слов и интонация тоже несут информацию, которая позволяет нам слышать дополнительный смысл между строк.

Следующая примечательная характеристика сознания как доступа к информации – это фокусировка внимания. Она служит наиболее ярким доказательством того, что неосознаваемая параллельная обработка данных (при которой несколько входов обрабатываются одновременно, каждый – отдельным мини-процессором) имеет ограниченные возможности. На начальном этапе параллельная обработка выдает максимально возможный результат и передает дальше представление данных, из которого более стесненный в средствах и перегруженный работой процессор должен выбрать нужную ему информацию. Психолог Энн Трисман придумала несколько простых и теперь уже ставших классическими опытов, показывающих, где заканчивается неосознаваемая и начинается осознаваемая обработка данных134. Людям показывали на экране цветные формы – например, крестики и нолики, и просили нажать кнопку, когда они увидят указанную цель. Если целью поиска был нолик, и на экране появлялся один нолик среди целого моря крестиков, испытуемый реагировал быстро. Неважно, сколько вокруг крестиков, люди все равно утверждают, что нолик прямо-таки бросается в глаза (этот феномен, известный теперь как «эффект выскакивания», прекрасно иллюстрирует процесс неосознаваемой параллельной обработки). Аналогичным образом зеленый нолик «выскакивает» из огромного количества красных ноликов. В то же время, если экспериментатор просит человека найти зеленый нолик, и при этом он будет располагаться среди множества перемешанных между собой зеленых крестиков и красных ноликов, человеку приходится сознательно искать нужный символ по всему экрану, символ за символом, и проверять каждый из них на соответствие этим двум критериям одновременно. Задание превращается в аналог детского комикса «Где Уолдо?», в котором главный герой, одетый в полосатую бело-красную кофту, прячется среди толпы людей, одетых в красную, белую или полосатую одежду.

Что же происходит на самом деле? Представьте, что поле зрения усеяно тысячами крохотных процессоров, каждый из которых различает один цвет или простую форму – кривую, угол или линию – каждый раз, когда этот элемент появляется в месте расположения процессора. Результат работы совокупности таких процессоров выглядит следующим образом: красный красный красный красный зеленый красный красный красный и т. д. Результат работы другой совокупности процессоров выглядит следующим образом: прямая прямая прямая кривая прямая прямая прямая и т. д. На эти процессоры накладывается уровень детекторов лишнего элемента. Каждый из них охватывает группу детекторов цвета или линий и «маркирует» любой участок в поле зрения, который отличается от соседних по цвету или очертаниям. Зеленый в окружении красного получает маленький дополнительный флажок. Все, что нужно, чтобы увидеть зеленый среди красного, – это заметить флажок, а эта задача под силу даже самому примитивному демону. Нолик среди крестиков можно обнаружить точно так же. С другой стороны, тысячи процессоров, выстроившихся рядами по всему полю зрения, слишком глупы, чтобы обнаружить конъюнкцию двух условий: например, участок, который одновременно зеленый и кривой или красный и прямой. Конъюнкцию может обнаружить только машина с программируемой логикой, которая смотрит на каждую часть поля зрения поочередно через узкое подвижное окошко и передает свой ответ остальным элементам системы восприятия.

Почему визуальное вычисление делится на стадию неосознанной параллельной обработки данных и осознанной серийной обработки данных? Конъюнкция – элемент комбинационной логики. Было бы невозможно расположить детекторы конъюнкций на каждом участке поля зрения, потому что существует слишком много видов конъюнкций. Участков поля зрения миллион, поэтому количество требуемых процессоров составило бы миллион, помноженный на количество логически возможных конъюнкций: количество цветов, которые может различать человек, помноженное на количество фигур, помноженное на количество вариантов глубины, помноженное на количество направлений движения, помноженное на количество скоростей, и так далее. Цифра, полученная в результате, будет просто астрономической. Параллельное неосознанное вычисление прекращается после того, как присвоит каждому участку пометку с цветом, формой, глубиной, направлением движения. Затем начинается осознанное вычисление комбинаций, по одному участку за каждый момент времени.

Данная теория позволяет сделать поразительный вывод. Если процессор осознанного вычисления фокусируется на одном участке, характеристики других участков должны просто существовать не связанными между собой. Например, человек, не уделяющий намеренно внимания какой-либо области экрана, не должен знать, есть ли на ней красный крестик и зеленый нолик или зеленый крестик и красный нолик, – цвет и форма должны существовать независимо друг от друга в разных плоскостях до тех пор, пока процессор осознанной обработки не свяжет их воедино в определенной точке. Трисман обнаружила, что именно так и происходит. Если испытуемых отвлечь от некоторых цветных букв, они могут назвать буквы и могут назвать цвета, но ошибаются, говоря о том, какого цвета была какая буква. Эти ошибки – замечательное проявление ограничений неосознанной обработки визуальной информации, и в повседневной жизни они тоже встречаются нередко. Когда мы смотрим на слова мельком или уголком глаза, буквы иногда сами собой меняются местами. Один психолог начал изучать данное явление после того, как однажды, проходя мимо автомата для продажи кофе, с удивлением подумал, почему на нем написано «Худший кофе в мире» (англ. World's Worst Coffee). Конечно, на самом деле на автомате было написано «Лучший кофе в мире» (англ. World's Best Coffee). Как-то примерно то же самое случилось со мной, когда мне показалось, что на рекламном щите я увидел надпись «бордель» (англ, brothel); на самом деле, конечно, это был отель под названием Brothers’ Hotel. Однажды, просматривая журнал, я увидел заголовок об антисемитских фотоаппаратах (англ, anti-semitic), которые на самом деле были просто антикварными (англ, semi-antique)135.

Есть ряд препятствий, ограничивающих поток информации как извне, так и изнутри мозга. Когда мы пытаемся извлечь из памяти информацию, элементы воспоминаний всплывают в памяти по одному и очень часто – с мучительно длительными перерывами, если информация старая или редко встречающаяся. С тех самых пор, когда Платон впервые сравнил память с расплавленным воском, психологи считали, что нейронный носитель должен от природы быть резистентным к длительному хранению информации, и со временем информация будет стираться, если только ее не «вдолбить» в память накрепко. Вместе с тем отдельные воспоминания могут быть неизгладимо запечатлены в мозге – например, шокирующая новость и некоторые детали того, что происходило вокруг в тот момент, когда человек ее услышал136. Так что вполне возможно, что нейронный носитель информации тут ни при чем.

Психолог Джон Андерсон, осуществив обратное проектирование процесса извлечения воспоминаний из человеческой памяти, показал, что ограничения нашей памяти – это не побочный эффект того, что наш носитель информации слишком ненадежен. Как любят говорить программисты, «это не ошибка, а конструктивная особенность». В оптимально сконструированной системе поиска единица информации извлекается только в том случае, если его релевантность перевешивает затраты на ее поиск137. Любой, кто когда-либо использовал систему компьютеризированного поиска в библиотеке, быстро начинает проклинать поток названий, вываливающихся на экран при запросе. Живой библиотекарь, несмотря на наши якобы ограниченные возможности поиска информации, однозначно превосходит любой компьютер в способности найти в картотеке нужный элемент информации. Когда мне нужно найти статьи по какой-то теме в малознакомой мне сфере, я не использую библиотечную систему поиска, а посылаю электронное письмо знакомому специалисту по этой сфере.

Какой же должна быть оптимально спроектированная система поиска информации? Она должна выдавать информацию, которая с наибольшей вероятностью окажется наиболее полезной в момент запроса. Но как это можно знать заранее? Можно оценить вероятность, опираясь на общие законы касательно того, какого типа информация с наибольшей вероятностью может оказаться полезной. Если такие законы существуют, скорее всего, их следует искать в информационных системах в целом, а не только в человеческой памяти. Так, эти законы должны проявлять себя в статистике книг, на которые делаются запросы в библиотеке, или файлов, запрашиваемых в поисковой системе компьютера. Специалисты по информатике открыли несколько таких законов. Единица информации, которая в прошлом запрашивалась несколько раз, с большей степенью вероятности может понадобиться в данный момент, чем единица, которая в прошлом запрашивалась очень редко. Единица, которую запрашивали недавно, с большей степенью вероятности может понадобиться в данный момент, чем единица, которую не запрашивали в течение некоторого времени. Оптимальная система поиска информации, таким образом, должна быть предрасположена к тому, чтобы находить единицы информации, с которыми она недавно и часто имела дело. Андерсон отмечает, что именно так поступает поисковая система человеческой памяти: мы помним часто повторяющиеся и недавние события лучше, чем редкие и давно минувшие. В исследованиях, посвященных памяти, он нашел еще четыре хорошо известных явления, соответствующих недавно установленным требованиям к компьютерным системам обнаружения информации.

Третья примечательная черта сознания как доступа к информации – это эмоциональная окрашенность переживаемого. Мы не только замечаем события – мы отмечаем их для себя как приятные или болезненные. Это заставляет нас стремиться к первым и избегать последних – как в данный момент, так и в будущем. Все это ни для кого не секрет. На уровне вычислительных процессов репрезентации запускают целевые состояния, которые, в свою очередь, запускают демонов, ответственных за сбор информации, решение проблем и выбор поведения, и рассчитывающих, как достичь, избежать или модифицировать эмоционально заряженную ситуацию. С эволюционной точки зрения, нет ничего загадочного в том, почему мы стремимся к тем целям, к которым стремимся, – почему, к примеру, любой человек предпочтет заняться любовью с привлекательным партнером, а не получить удар по животу мокрой рыбой. Вещи, которые становятся объектом нашего желания, – это вещи, которые обычно приводили к увеличению шансов на выживание и продолжение рода в тех условиях, в которых нам приходилось эволюционировать: вода, еда, безопасность, секс, положение в обществе, превосходство над силами природы, благосостояние детей, друзей и родственников138.

Четвертая особенность сознания – это способность направлять свои силы на достижение цели: нечто ощущаемое нами, как самость, воля, собственное «я». Мышление, по словам пионера искусственного интеллекта Марвина Минского, – это сообщество агентов. Дэниел Деннетт пишет, что это огромное множество черновых набросков, добавляя: «искать президента в Овальном кабинете мозга – это ошибка».

Сообщество мышления – это чудесная метафора, и я с удовольствием воспользуюсь ею, когда буду подробнее писать об эмоциях. И все же будет слишком, если, руководствуясь этой теорией, мы будем отрицать существование какой бы то ни было системы в мозге, которая предоставляет «право голоса» то одному, то другому агенту поочередно. Агенты мозга вполне могут быть и организованы в иерархию вложенных подпрограмм, снабженную совокупностью основных правил принятия решений, вычислительным демоном, или агентом, или добрым гомункулом, сидящим на верхнем уровне цепочки управления. Это будет не призрак в машине, а всего лишь еще одна совокупность правил поиска решений или нейронная сеть, которая передает управление самому быстрому или сильному агенту из расположенных уровнем ниже.

Мы даже знаем кое-что о структурах мозга, в которых содержится схема принятия решений. Невролог Антонио Дамасио отметил, что повреждение переднего отдела поясной борозды, принимающей входную информацию от многих расположенных выше зон восприятия и соединенную с более высокими уровнями моторной системы, приводит к странному состоянию: кажется, что пациент воспринимает происходящее, но он не отвечает на внешние стимулы. Эти результаты заставили Фрэнсиса Крика провозгласить, хотя и отчасти в шутку, что обнаружено место расположения воли140. Неврологам уже много десятилетий известно, что за проявление воли – за выработку и выполнение планов – отвечают лобные доли мозга141. Мне известен очень характерный, хотя и печальный пример: один человек обратился ко мне по поводу своего пятнадцатилетнего сына, перенесшего травму лобных долей мозга в результате автокатастрофы. Мальчик часами оставался в душе, потому что не мог решить, когда ему нужно выходить; не мог выйти из дома, потому что все время возвращался в комнату, чтобы проверить, выключил ли он свет.

Зачем же сообществу ментальных агентов нужен руководитель? Причина столь же понятна, как и старая еврейская пословица: «Нельзя плясать на двух свадьбах сразу, если у тебя всего одна задница». Неважно, сколько у нас в мозге агентов, главное, что у каждого из нас всего одно тело – не больше и не меньше. Забота о каждой его части должна быть поручена управляющему устройству, которое будет выбирать план из гула конкурирующих между собой агентов. Глазам нужно в каждый момент времени фокусироваться на каком-то одном объекте; им нельзя сосредоточиваться на пустом пространстве посредине между двумя интересными объектами или колебаться от одного к другому, как в перетягивании каната. Движение конечностей нужно скоординировать так, чтобы переместить тело или объекты на его траектории таким образом, чтобы достичь цели только одного из агентов мышления. В противном случае сообщество мышления будет поистине эгалитарным; эта альтернатива представлена в изумительно глупом фильме «Весь я» (All of Me). Лили Томлин играет в нем мнительную миллионершу, которая заказывает ритуал реинкарнации, чтобы ее душу переселили в тело другой женщины. Во время ритуала горшок с ее душой падает из окна и попадает прямо в голову прохожего, которого играет Стив Мартин. Дух героини Томлин находит себе место в правой половине его тела, в то время как контроль над левой половиной остается за ним. Теперь он передвигается зигзагом: сначала его левая половина идет широким шагами в одну сторону, потом правая половина, жеманно отставив пальчик на руке, семенит в другую.

Итак, с сознанием-доступом все более или менее ясно. А как же сознание в значении «чувственность»? Вероятно, чувственность и доступ представляют собой две стороны одной монеты. Наше субъективное переживание необходимо в качестве материала для рассуждений, речи и действий. Мы ведь не просто переживаем зубную боль: мы жалуемся на нее и идем к зубному врачу.

Нед Блок попытался прояснить разграничение между доступом и чувственностью, придумав ситуации, в которых доступ может существовать без чувственности и наоборот. Примером доступа без чувственности может быть необычный синдром, известный как слепозрение. Если у человека обширное слепое пятно на сетчатке вследствие повреждения зрительной зоны коры мозга, он будет упорно отрицать, что что-либо видит, но если его заставить угадать, где находится объект, он справится гораздо лучше, чем если бы это была просто догадка. Одно из объяснений состоит в том, что «слеповидящий» имеет доступ к предметам, но не ощущает их чувственно. Правильно это объяснение или нет, оно показывает, что различие между доступом и способностью ощущать существенна. Способность ощущать без доступа может иметь место, когда вы поглощены разговором и вдруг замечаете, что за окном работает отбойный молоток и что вы уже в течение некоторого времени его слышите, но не замечаете. До своего прозрения вы чувственно ощущали шум, но не имели доступа к нему. Тем не менее Блок признает, что такие примеры немного неестественны, и полагает, что в реальной жизни доступ и чувственность идут рука об руку142.

Следовательно, нам, может быть, и не нужна отдельная теория относительно того, где в мозге возникает способность ощущать, как она вписывается в теорию мыслительных вычислений или в связи с чем она возникла в процессе эволюции. Вероятно, это дополнительное свойство некоторых типов доступа к информации. Что нам нужно – так это теория того, как из обычного доступа к информации возникают субъективные качества способности ощущать. Следовательно, чтобы покончить с этой историей, я должен представить теорию, которая ответила бы на следующие вопросы:

• Если мы когда-либо сможем воспроизвести процесс обработки информации в человеческом мышлении в форме огромной компьютерной программы, будет ли это означать, что компьютер, на котором выполняется эта программа, обладает сознанием?

• Что, если бы мы взяли эту программу и научили большое количество людей (скажем, все население Китая) держать в уме ее данные и выполнять выполняемые ею шаги? Можно ли сказать, что в этом случае над Китаем образовалось бы одно гигантское сознание, отличное от сознаний миллиарда отдельных людей? Если они будут воспроизводить состояние мозга, соответствующее состоянию организма, испытывающего мучительную боль, будет ли кто-то действительно испытывать боль, даже если каждый из участников программы будет весел и беззаботен?

• Предположим, что зона визуального восприятия в задней части мозга хирургическим путем отделена от остальной его части, но при этом продолжает функционировать внутри черепа и получать информацию от глаз. С точки зрения бихевиоризма, человек по всем параметрам слеп. Можно ли сказать, что в задней части черепа отдельно от всего остального мозга существует визуальное сознание – нечто немое, но полностью осознающее все происходящее? А что, если эту часть мозга удалить и поддерживать ее функционирование в лабораторной чашке?

• Может ли ваше восприятие красного быть таким же, как мое восприятие зеленого? Вероятно, вы называете траву «зеленой», а помидоры – «красными», как и я, но ведь вполне возможно, что на самом деле вы видите цвет травы таким, как я бы описал красный, будь я на вашем месте.

• Возможно ли существование зомби? То есть может ли существовать человекоподобное создание, которое действует так же разумно и эмоционально, как вы и я, но у которого «никого нет дома», кто мог бы по-настоящему что-либо чувствовать или видеть? Как я могу быть уверен в том, что вы – не зомби?

• Если бы кто-нибудь мог загрузить состояние моего мозга и воспроизвести его, используя другую совокупность молекул, обладал бы этот новый мозг моим сознанием? Если бы кто-нибудь уничтожил оригинал, а двойник продолжал бы жить моей жизнью, мыслить моими мыслями и чувствовать мои чувства – можно было бы сказать, что меня нет в живых? Можно ли сказать, что капитан Кирк прекращал свое существование и заменялся двойником всякий раз, как он входил в отсек телепортации?