Язык, человек и искусственный интеллект

Фрактал – это способ увидеть бесконечность.

Если вы когда-нибудь разглядывали снежинку, лист папоротника или соцветие капусты романеско, вы точно знакомы с фракталами. Они стали важным понятием в физике, биологии, лингвистике, компьютерной графике и искусстве. Язык, являясь отражением мира и способом взаимодействия с ним, повторяет в себе фрактальные свойства природы благодаря рекурсии.

Эмерджентность: от простого к сложному

В языке понимание целого текста нельзя полностью вывести из значений его отдельных слов. Например, фраза «он пустил корни» буквально означает действие растения, но в контексте речи может значить, что человек обосновался на новом месте или привык к ситуации. Если рассматривать слова по отдельности, смысл этого выражения будет непонятен. Только целое сочетание в конкретном контексте рождает новый смысл, которого нет в частях. Это приводит нас к понятию эмерджентности.

Эмерджентность – это такое свойство системы, при котором целое приобретает новые качества, не сводимые к сумме свойств его частей. То есть результат взаимодействия элементов не предсказуем на основе лишь их отдельных характеристик.

Эмерджентность особенно наглядна в природе. В химии в результате соединения водорода и кислорода возникает вода, обладающая новыми свойствами – такими, как текучесть и прозрачность, – которых нет у отдельных элементов.

Поведение отдельного муравья кажется простым. Он движется, оставляет феромонный след и реагирует на запах. Но в совокупности из этих элементарных действий складывается сложная система. Колония муравьёв находит кратчайшие пути к пище, строит разветвлённые гнёзда и распределяет роли между рабочими и солдатами. Ни один муравей не обладает знанием целого, но вместе они формируют организм более высокого порядка.

Похожим образом действует пчелиный улей. Каждая пчела лишь собирает нектар и подаёт простые сигналы – например, особый «танец», указывающий направление к источнику пищи. Но в целом улей оказывается высокоорганизованной системой, где поддерживается температура, координируется работа и производится мёд.

Сходные процессы можно наблюдать у птиц в стаях или у рыб в косяках. Каждая особь следует элементарным правилам: держать дистанцию, двигаться в одном направлении, избегать столкновений. Но в итоге рождаются синхронные манёвры и сложные фигуры, которые выглядят так, будто ими управляет невидимый дирижёр. Эмерджентность – это общий принцип природы.

В устройстве человеческого мозга эмерджентность проявляется столь же очевидно. Миллиарды нейронов вместе создают феномен мышления – свойство, которого нет у отдельной клетки.

Язык – это одна из самых ярких иллюстраций эмерджентности. Его элементы по отдельности не обладают теми свойствами, которые проявляются в целом. Звуки не несут значения сами по себе, но их комбинации образуют морфемы и слова. Слова соединяются в предложения, предложения формируют тексты, а тексты создают миры смыслов и культурных значений. На каждом уровне возникает нечто новое, что нельзя было предсказать исходя только из нижнего уровня.

Русское выражение «казнить нельзя помиловать» показывает, как смысл высказывания формируется не словами, а структурой и даже пунктуацией. Английская идиома spill the beans («рассыпать бобы») также не равна сумме значений своих сло: она означает «выболтать секрет» и существует как устойчивый культурный образ, не связанный с буквальным действием. Японское слово wa («гармония») выражает идею социального баланса и согласия, которая выходит за пределы простого словарного определения. Поэтические строки рождают новые образы, где музыка и символика слов складываются в эстетическое качество, отсутствующее у отдельных элементов.

Когнитивные лингвисты подчёркивают, что язык – это не статичный код, а динамическая система, где смысл возникает из взаимодействия формы, контекста и опыта. Именно в этой способности порождать новое и заключается эмерджентность. Язык открывает пространство для бесконечного числа высказываний, культурных значений и интерпретаций, выходящих за рамки словаря и грамматики.

Чуть позже мы узнаем, что именно эмерджентность языка открывает путь к созданию больших языковых моделей искусственного интеллекта, когда смысл возникает не из слов по отдельности, а из их взаимодействия и контекста.

Общие черты естественных и искусственных языков

В терминах классической лингвистики естественные языки – это те, которые развиваются сами по себе, естественным образом. К ним относятся русский, английский, китайский и другие. Считается, что языки появляются постепенно, передаются от поколения к поколению и меняются со временем.

Искусственные языки создаются людьми специально для решения самых разных задач – например, для логических рассуждений, записи музыкальных композиций, описания химических формул, программирования и так далее. В отличие от естественных, искусственные языки обычно не меняются случайно, а развиваются более контролируемо.

Искусственные языки имеют свою лексику, могут иметь морфологию и конечно же, имеют собственный синтаксис. Как и естественные языки, они совершенно не могут обходиться без семантики. Например, в информационных технологиях программа может быть написана синтаксически правильно, но семантически неверно. То есть она сработает, но сделает не то, что от неё требуется.

Несмотря на различия в происхождении и назначении, у естественных и искусственных языков есть много общего. Оба вида представляют собой символические системы. Оба оперируют знаками, которым приписываются значения. В каждом языке существуют строгие правила, которые определяют, как можно и как нельзя соединять единицы. Каждый из этих языков имеет многоуровневую организацию – от отдельных символов и простых элементов к более сложным конструкциям, высказываниям и, в конечном счёте, смыслам. Ещё одно общее свойство – универсальность и воспроизводимость. Одна и та же команда или фраза может быть воспроизведена разными исполнителями – человеком или машиной – и при этом давать одинаковый результат.

В более широком смысле под языком следует понимать не только разговорную речь, но и любую систему знаков и символов с набором правил, через которую мы выражаем свои идеи, размышляем, творим и строим взаимопонимание.

Язык не обязательно должен быть вечным или зафиксированным в словарях. Он может быть временным, ситуативным. Например, когда мать разговаривает с ребёнком перед прогулкой, они вместе договариваются о правилах поведения: куда можно идти, что можно делать, когда возвращаться. Это своего рода язык – набор условностей и знаков, понятных только этим двум людям в конкретной ситуации. Такой язык не задокументирован, его никто не будет использовать при других обстоятельствах, и, возможно, о нём через час забудут. Но он создаётся в нужное время для определённой ситуации и выполняет свою роль.

Получается, что язык – это не обязательно что-то масштабное и универсальное. Это может быть даже короткий, однократный способ договориться и понимать друг друга.

Естественные и искусственные языки – это механизмы, задающие параметры целой системы, которая определяет, что можно выразить, как это можно структурировать и насколько это будет доступно другим. Любой язык – это форма, вокруг которой мы строим свою реальность.

Физиология человека: вторая сигнальная система

Чтобы понять, почему язык обладает такой силой воздействия на человека, необходимо обратиться к физиологии. Уникальность человеческого восприятия заключается в существовании второй сигнальной системы – способности оперировать знаками и словами как самостоятельными стимулами. Язык существует не только как культурный феномен, но и как конкретный нейрофизиологический процесс, встроенный в архитектуру мозга. Слово способно запускать те же механизмы внимания и эмоциональных реакций, что и непосредственный опыт. В этой главе мы рассмотрим, каким образом язык становится внутренним инструментом восприятия и мышления, связывая сенсорный опыт, воображение и память в единую когнитивную систему.

Сигнальные системы

Советский физиолог Иван Петрович Павлов ввёл понятие сигнальных систем как способа описания того, как живые существа воспринимают и обрабатывают информацию из окружающей среды. Он различал две такие системы – первую и вторую, каждая из которых играет ключевую роль в поведении и адаптации организма.

Первая сигнальная система – это реакция на непосредственные стимулы из внешнего мира. Она включает зрительные, слуховые, обонятельные, вкусовые и тактильные сигналы, которые вызывают определённые поведенческие реакции. Этой системой обладают все животные с развитой нервной системой. Так, громкий звук может вызвать настороженность, вкус пищи – выделение слюны, а вид хищника запускает инстинктивную реакцию «бей, беги или замри». Эта система основана на безусловных и условных рефлексах, формирующихся в ответ на реальные раздражители.

Вторая сигнальная система – это механизм знаков и символов, прежде всего речевых, который формируется только у человека. В ней слово становится сигналом не меньшей силы, чем физическое воздействие. Благодаря этой системе человек способен осознавать и описывать абстрактные понятия, такие как «вера», «свобода» или «справедливость». Она позволяет моделировать будущее и рассуждать о прошлом, создавать символические конструкции – от языка до науки и религии, а также обобщать информацию и передавать знания через речь, текст и другие знаковые формы.

Благодаря языку мир человека «удваивается». У него появляется внутренний виртуальный мир, где слово позволяет мысленно оперировать предметами даже в их отсутствие. Животные действуют преимущественно в рамках первой сигнальной системы. Их реакции ограничены конкретными стимулами и опытом. Они могут запоминать и различать отдельные сигналы, даже реагировать на отдельные слова в процессе дрессировки, но лишены абстракции в человеческом смысле.

У человека речь становится внутренним инструментом мышления. Слова запускают эмоциональные, физиологические и поведенческие реакции. Формируется внутренний диалог, рефлексия, способность к самонаблюдению. Постепенно на этой основе складывается мировоззрение и система ценностей, определяющая отношение к реальности. Вторая сигнальная система соединяет память, эмоции, внимание и воображение, превращая язык в универсальный инструмент творчества и воздействия.

Нейронная грамматика: внимание, память и воображение

С физиологической точки зрения обработка языка в мозге – это сложный и многоуровневый процесс. В нём участвуют несколько ключевых отделов: зона Брока (в лобной доле, обычно в левом полушарии) отвечает за продуцирование речи, синтаксис и построение грамматических структур; зона Вернике (в височной доле) связана с пониманием речи и смысловой интерпретацией услышанного; слуховая кора обрабатывает звуки речи, помогая различать слова и интонации; теменная и префронтальная кора участвуют в абстрактном мышлении, планировании речи и интеграции языка с другими когнитивными процессами. Кроме того, подкорковые структуры, включая базальные ганглии и мозжечок, играют роль в автоматизации речевых паттернов, что позволяет нам говорить бегло и без постоянного осознания каждого слова.

Важную роль в работе языка и мышления играет семантическая память – система хранения и актуализации знаний о мире. В ней закреплены не отдельные слова, а их значения, взаимосвязи и категории: что такое «животное», «движение», «чувство». Благодаря ей человек способен понимать обобщённые смыслы, устанавливать аналогии и переносить значения между разными контекстами.

Семантическая память является лишь одним из элементов более широкой когнитивной архитектуры. Она взаимодействует с вниманием, которое отбирает и усиливает значимую информацию, с рабочей памятью, где смыслы удерживаются и комбинируются в текущем мышлении, и с эпизодической памятью, связывающей знания с личным опытом. Эмоциональные системы придают информации ценность и усиливают запоминание, а воображение позволяет свободно комбинировать сохранённые смыслы, моделируя новые ситуации и образы. Согласованная работа этих механизмов формирует «нейронную грамматику» сознания, в которой язык становится инструментом организации опыта.

Семантическая память тесно связана с лексической: именно через слова мы чаще всего обращаемся к смысловым структурам. Лексическая память мозга, или ментальный лексикон – это внутренняя база данных, в которой хранятся слова вместе с их значениями, грамматическими свойствами и связями с другими словами. В отличие от словаря на бумаге, это не список, а динамическая сеть, где слова связаны по фонологическим, семантическим и морфологическим признакам.

Давайте рассмотрим, как язык влияет на работу лексической памяти, на примере английского. В нём есть глаголы, которые подчиняются правилам морфологии, – правильные глаголы. Они образуют прошедшую форму и причастие прошедшего времени путём добавления окончания – ed. Например:

• walk → walked (прошедшее время и причастие).

• play → played.

Эти правила прозрачны для восприятия. Человек автоматически их применяет и получает нужную форму слова. Такой морфемный процесс выглядит вполне предсказуемо.

Неправильные глаголы не подчиняются этому принципу. Их формы часто меняются полностью и не выводятся из инфинитива по правилам. Их приходится запоминать как отдельные слова. Например:

• go → went → gone

• eat → ate → eaten

• be → was/were → been

Между этими формами нет понятного морфологического шаблона. Например, ничто в слове go не подсказывает, что прошедшее время от него будет went. То же самое с eat и ate. Это превращает каждую форму в отдельную единицу памяти, как будто это три разных слова с близким значением. В этом случае, человек не «конструирует» формы неправильных глаголов, а извлекает их как отдельные слова, что демонстрирует разницу между морфологическим правилом и лексической памятью.

Лексическая память может также работать как ассоциативная сеть. Например, услышав слово «море», мы мгновенно активируем в памяти такие образы, как «волна», «берег» и «путешествие».

Мозг человека настолько тесно связан с языком, что даже при внутреннем проговаривании мыслей активируются те же зоны, что при устной речи. Слова способны вызывать чувства даже тогда, когда мы сталкиваемся не с самим событием, а лишь с его названием. Слово «любовь» может вызвать тепло, а слово «опасность» – тревогу. Эмоционально окрашенные слова активируют не только языковые зоны мозга, но и центры эмоций, благодаря чему они запоминаются особенно прочно. Это делает язык мощным инструментом воздействия, что активно используется в литературе, политике и рекламе.

Восприятие речи невозможно без концентрации. Мозг распределяет внимание неравномерно. Начало высказывания часто воспринимается как особенно важное, затем внимание концентрируется на ключевых словах и смысловых акцентах. Внимание действует как прожектор, высвечивающий главное и отсекающий лишнее, что позволяет нам понимать речь даже в условиях перегрузки информацией.

Каждый язык мира по-своему организует порядок слов, и это называется синтаксической типологией. В английском языке основным является порядок SVO [Subject, Verb, Object] – подлежащее, сказуемое и дополнение. Например, фраза «Он любит музыку» будет звучать в той же последовательности и на английском: He loves music.

В русском, хоть и используется та же схема SVO по умолчанию, язык допускает более свободный порядок слов. Это делает следующие конструкции вполне приемлемыми благодаря развитой падежной системе, которая верно укажет, «кто кого любит», независимо от позиции в предложении: «Музыку он любит», «Он музыку любит» и «Любит музыку он».

В японском языке основным считается порядок SOV – подлежащее, дополнение, сказуемое: 彼は音楽が好きだ (kare wa ongaku o aishite iru), что буквально переводится как «Он музыку любит».

В арабском языке типичным является порядок VSO, то есть сказуемое ставится на первое место: Yuhibbu ar-rajul al-musiqa – «Любит мужчина музыку». Турецкий язык также использует схему SOV, и предложение O müziği sever переводится как «Он музыку любит».

Таким образом, хотя основные элементы предложения – подлежащее, сказуемое и дополнение – встречаются во всех языках, их порядок может существенно различаться, что придаёт каждому языку свою уникальную ритмику и структуру. Но важно то, что синтаксис, определяющий последовательность слов в предложении, будет влиять на распределение внимания и обработку этой последовательности мозгом.

Чаще всего первые слова автоматически получают больше внимания, даже если мы этого не замечаем. Соответственно, для разной последовательности слов интерпретация фактов будет немного отличаться. Попробуйте прочитать описание одного и того же события и уловить оттенки передаваемого смысла:

• Врач осмотрел пациента.

• Пациента осмотрел врач.

• Осмотрел пациента врач.

Чувствуете, как перемещается акцент и вместе с этим меняется смысл?

Наконец, язык не только отражает окружающий мир, но и расширяет его границы. С помощью слов мы можем воображать то, чего никогда не видели, строить картины прошлого и будущего, создавать целые вымышленные миры. Внутренняя речь становится инструментом творчества, она позволяет художнику создавать художественные образы, учёному – формулировать гипотезы, а ребёнку – придумывать игры. Язык связывает мышление и воображение, делая возможным абстрактное и творческое познание.

Левое и правое полушария

Мозг человека устроен асимметрично. Левое и правое полушария не дублируют друг друга полностью, а выполняют разные функции. Это особенно заметно в области языка.

Левое полушарие традиционно считается «рациональным центром». Оно отвечает за разбор грамматических конструкций, распознавание слов и их форм, а также за последовательное построение фраз и предложений. Здесь формируются строгие логические связи, работает аналитическое мышление, основанное на правилах и аргументации. Левое полушарие активно при чтении и письме. Оно обрабатывает письменную речь, орфографию и пунктуацию, контролируя точность и правильность языка. Благодаря ему речь становится связной, структурированной и понятной.

Правое полушарие можно назвать «интуитивным и художественным центром». Оно отвечает за восприятие интонации и эмоциональной окраски речи, помогает нам различить сарказм, радость, тревогу или иронию в голосе собеседника. Здесь же формируется способность понимать метафоры, шутки и иносказания, а также улавливать социальные намёки и контекст. Правое полушарие опирается не на строгие правила, а на ассоциативное и образное мышление. Оно позволяет воспринимать язык как живую ткань культуры, где значение часто передаётся намёком или интонацией, а не прямым смыслом.

Таким образом, левое полушарие можно представить как архитектора, создающего каркас речи, а правое – как художника, придающего ей эмоциональную выразительность. Их совместная работа делает человеческий язык не только системой правил, но и богатым инструментом творчества, где структура и эмоция образуют единое целое.

Обратите внимание, что правое полушарие работает широким охватом, с образами и эмоциональной окраской. Здесь отсутствуют понятия каких-либо абсолютных величин и фиксированных отношений. Это предполагает некоторую свободу мысли. В то же время левое полушарие ориентировано на обработку и создание фиксированных и структурированных логических конструкций. Это поможет нам в дальнейшем разобраться со свойствами человеческого восприятия и мышления.

Скорость мышления

Поговорим о двухсистемной модели мышления из когнитивной психологии, которая была упомянута в книге «Думай медленно… решай быстро» (англ. Thinking, Fast and Slow), написанной психологом Даниэлем Канеманом. В ней скорость мышления условно разделена на две категории: быструю и медленную. Первую автор обозначил, как «Система 1» (System 1), вторую – «Система 2» (System 2). Их не следует путать с первой и второй сигнальными системами.

В «Системе 1» реакции происходят почти мгновенно, обычно в пределах 200–300 миллисекунд (0,2–0,3 секунды). Это мышление «по наитию» – например, узнать лицо, испугаться громкого звука, понять простое предложение, «угадать» эмоции. Оно используется в рефлексах, интуиции, автоматических реакциях. Например, когда вы видите надпись «Осторожно!», страх и понимание включаются за доли секунды, до осознанного анализа.

«Система 2» – медленная, но точная. Активируется в течение секунды или дольше, в зависимости от сложности задачи. В итоге может потребовать нескольких секунд или минут для принятия решения. Включается для сознательной умственной деятельности – например, при решении уравнений и логических задач или анализе текста. Когда вы читаете сложный текст или решаете в уме математический пример, мозг переключается на медленный и «энергоёмкий» режим мышления.

Исследования в области когнитивной нейробиологии и психологии показывают, что мозг начинает обрабатывать стимул бессознательно уже через 100–200 миллисекунд после его появления. Сознательная обработка стимула, как правило, возникает через 300–500 миллисекунд. В ряде экспериментов, например в работах Бенджамина Либета, наблюдалось, что мозг «принимает решение» о действии до того, как человек осознаёт, что принял его.

Итоговые результаты процесса восприятия во времени можно описать так. Примерно в первые 100 миллисекунд происходит первичная сенсорная регистрация – это полностью бессознательный этап. Затем, в интервале от 100 до 250 миллисекунд, подключается предварительная обработка информации и запускаются автоматические реакции. После 300 миллисекунд начинается осознанное восприятие, информация становится доступной рабочей памяти. И лишь спустя примерно полсекунды в процесс включается так называемая «Система 2» – анализ, логика и осознанное принятие решений.

Современная когнитивная наука подтверждает, что граница между бессознательным и сознательным мышлением проходит примерно на уровне 400 миллисекунд. Это означает, что всё, что происходит быстрее – работает почти автоматически, а всё, что требует осознанного внимания и размышлений – начинается после этого порога. Можно сказать, что сознательное (медленное, «Система 2») мышление человека работает со скоростью два слова в секунду.

«Система 1» работает быстро, но не всегда точно, может выдавать ошибки и искажения. «Система 2» медленная, но даёт более надёжные результаты, особенно при новых задачах, для которых отсутствует опыт в «Системе 1», либо в случае более сложных задач. Как в любой дуальности, свойственной миру и человеку, обе системы дополняют друг друга, и наша эффективность сильно зависит от баланса между автоматизмом и осознанностью.

Простота и сложность в освоении языков

Освоение родного языка детьми происходит удивительно быстро. Кажется, что этот процесс идёт без особых усилий. Уже к 3 годам ребёнок обычно владеет базовым словарным запасом, умеет строить простые фразы и понимать бо́льшую часть речи взрослых людей. Лингвисты считают, что наибольшая «чувствительность» к языку у человека наблюдается до 7 лет. Этот период называют критическим или сенситивным окном для освоения языка. В это время мозг особенно пластичен и способен автоматически усваивать грамматические структуры, произношение и интонационные особенности без сознательного анализа. После 7–8 лет пластичность мозга постепенно снижается. Изучение языка уже требует осознанного усилия, логического анализа и систематического повторения.

Взрослым людям освоение иностранного языка уже даётся заметно тяжелее, и это связано с несколькими факторами. Во-первых, из-за физиологических изменений мозга снижается способность к имитации произношения, сложнее формируются новые нейронные связи. Появляются психологические барьеры. Взрослые боятся ошибаться, стесняются говорить, чего практически не наблюдается у маленьких детей. А уже устоявшиеся языковые структуры мешают восприятию и воспроизведению чуждых грамматических и фонетических особенностей.

Отдельного внимания заслуживают билингвы – дети, выросшие в семьях, где родители говорят на разных языках. Такие дети осваивают оба языка с раннего детства и воспринимают их как равноправные средства общения. Это не означает, что оба языка будут развиты одинаково. Часто один из них становится доминирующим. Билингвы, как правило, обладают более высокой гибкостью мышления, лучшей способностью переключаться между задачами и более развитым чувством структуры языка. Но у них могут возникать свои трудности – например, смешение языков, когда элементы одного языка проникают в речь на другом, либо временное отставание в лексическом развитии по сравнению с монолингвами. Но со временем эти различия обычно нивелируются. Вероятно, билингвы – идеальные кандидаты на роль международных посредников, потому, что сочетают в себе уникальную комбинацию двух менталитетов.