Неужели предполагается, что нейронные сети приведут к интеллектуальным машинам? 6 страница

Представьте песню «Somewhere over the Rainbow». Возможно вы впервые услышали ее в исполнении Джуди Гарленд в фильме «Волшебник страны Оз», но если у вас нет абсолютного слуха, то возможно вы не сможете даже вспомнить тональность, в которой она ее исполняла (Ля минор). Если я сяду за фортепиано и начну играть песню в такой тональности, в которой вы ее никогда не слышали – скажем, в Ре миноре – она будет звучать как точно та же самая песня. Вы не заметите, что все ноты отличаются от нот в той версии, с которой вы знакомы. Это означает, что ваша музыкальная память должна быть в форме, игнорирующей высоту ноты. Память должна хранить существенные отношения между нотами, но не сами ноты. В данном случае существенными отношениями являются относительная высота ноты, или «интервал». «Somewhere over the Rainbow» начинается с октавы вверх, затем полутон вниз, затем большая терция вниз и т.д. Интервальная структура мелодии одна и та же при исполнения в любой тональности. Ваша способность легко узнавать песню в любой тональности показывает, что ваш мозг хранит ее в форме, инвариантной к высоте нот.

Аналогично, память о лице вашей подруги также должно храниться в форме, не зависящей от особенностей точки зрения. Что делает ее лицо узнаваемым, так это его относительные размеры, относительные оттенки цвета, относительные пропорции, а не то, как оно выглядело в последний вторник в обед. Есть некоторые «пространственные интервалы» между чертами ее лица, также как и «высотные интервалы» между нотами в песне. Ее лицо шире относительно ее глаз. Ее нос короче относительно ширины ее глаз. Цвет ее волос и цвет ее глаз связаны подобным отношением, которое остается постоянным даже если при различном освещении их абсолютные цвета значительно изменяются. Когда вы запоминаете ее лицо, вы запоминаете эти относительные атрибуты.

Я верю, что подобное абстрагирование формы возникает во всем кортексе, в любой его области. Это общее свойство неокортекса. Память хранится в форме, которая фиксирует суть отношений, а не конкретные детали. Когда вы видите, чувствуете или слышите что-либо, кортекс получает детальную, высоко специфическую информацию и конвертирует ее в инвариантную форму. Именно инвариантная форма хранится в памяти, и любая новая информация сравнивается именно в инвариантной форме. Хранение, вспоминание и узнавание происходят в инвариантной форме. В вычислительной технике нет эквивалентной концепции.

* * *

Это поднимает интересную проблему. В следующей главе я докажу, что важной функцией кортекса является использование памяти для предсказания. Но исходя из того, что кортекс хранит воспоминания в инвариантной форме, каким образом он делает конкретные предсказания? Вот некоторые примеры, иллюстрирующие проблему и ее решение.

Вообразите, что сейчас 1980 год и вы в пограничном городке в Западной Америке. Ваша возлюбленная едет поездом из Восточной Америки, чтоб встретиться с вами в новом пограничном городке. Конечно же, вы хотите встретить ее на станции, когда она приедет. За несколько недель до приезда вы узнаете, когда поезд выходит и приходит. Расписания нет, и пока вы можете сказать, что поезд никогда не прибывает и не убывает в одно и тоже время дня. С такой позиции вы никогда не сможете предсказать, когда приедет ее поезд. Но затем вы замечаете, что есть некая структура в том, как поезд прибывает и убывает. Поезд с востока прибывает через четыре часа после того, как уедет на восток. Этот четырехчасовой перерыв остается постоянным изо дня в день, хотя конкретное время изменяется. В день ее прибытия вы отслеживаете поезд, уходящий на восток, и засекаете время. Через четыре часа вы возвращаетесь на станцию и встречаете ее поезд прямо в момент прибытия. Эта притча иллюстрирует и проблему распознавания лиц неокортексом, и то, как он ее решает.

Мир, ощущаемый вашими органами чувств никогда не повторяется; также как время отправки и прибытия поезда, он все время разный. Способ, которым вы понимаете мир, заключается в том, чтоб найти инвариантную структуру в постоянно изменяющемся потоке информации. Однако, этой инвариантной структуры самой по себе не достаточно для использования в качестве основы для предсказаний. Знание только того, что поезд приходит через четыре часа после отправки, не позволяет вам появиться на платформе вовремя для встречи возлюбленной. Чтоб сделать конкретное предсказание, мозг должен совместить знание инвариантной структуры с самыми последними деталями. Предсказание времени прибытия требует выявления четырехчасовой структуры в расписании поезда и комбинации ее с детальным знанием того, во сколько ушел последний поезд на восток.

Когда вы слушаете знакомую мелодию, исполняемую на фортепиано, ваш мозг предсказывает следующую ноту до того, как она будет сыграна. Но песня, как мы видели, хранится в памяти в форме, инвариантной к высоте нот. Ваша память говорит вам, какой интервал будет следующим, но не говорит ничего о конкретной ноте. Для предсказания точной ноты требуется комбинация следующего интервала с последней конкретной нотой. Если последний интервал это большая терция и последней нотой, которую вы слышали, было До, то вы можете предсказать, что следующей нотой будет Ми. Вы слышите в вашей голове Ми, а не «большую терцию». И если вы не ошибаетесь с идентификацией песни и пианист не спотыкается, ваши предсказания будут верными.

Когда вы видите лицо вашей подруги, ваш кортекс заполняется и предсказывает мириады деталей ее уникального изображения в данный момент. Он сверяется, что ее глаза правильные, что ее нос, губы и волосы точно такие, какие должны быть. Ваш кортекс делает эти предсказания с большой специфичностью. Он может предсказать низкоуровневые детали ее лица даже если вы никогда не видели ее в такой конкретной ориентации или в таком окружении. Если вы точно знаете, как располагаются глаза и нос вашей подруги, и вы знаете структуру ее лица, то вы можете точно предсказать, как должны располагаться ее губы. Если вы знаете, что ее кожа имеет оранжевый оттенок в свете заката, то вы знаете, какой оттенок должны приобрести ее волосы. И снова ваш мозг делает это путем комбинации памяти о инвариантной структуре ее лица с особенностями текущего опыта.

Пример с расписанием поезда всего лишь аналогия того, что происходит в вашем кортексе, но мелодия и лицо – нет. Комбинирование инвариантного представления и текущей информации для детального предсказания – это именно то, что происходит. Это повсеместный процесс, происходящий в каждой области вашего кортекса. Именно так вы делаете конкретные предсказания относительно комнаты, в которой вы сейчас сидите. Именно так вы способны предсказать не только слова, которые вам говорят другие, но также и интонацию, с которой они это скажут, каким тоном они это скажут и из какой части комнаты вы должны услышать голос. Именно так вы точно знаете, когда ваша нога коснется пола, и что она почувствует, когда вы будете подниматься по ступенькам. Именно так вы способны написать свое имя ногой или поймать брошенный мяч.

Три свойства кортикальной памяти, рассмотренные в этой главе (хранение последовательностей, авто-ассоциативность и инвариантное представление), являются необходимыми ингредиентами для предсказания будущего на основе памяти о прошлом. В следующей главе я покажу, что предсказание – это суть интеллекта.

Новая структура интеллекта

Однажды в апреле 1986 года я размышлял над тем, что значит «понимать» что-либо. Несколько месяцев я бился над фундаментальным вопросом, Чем же занимается мозг, если он не продуцирует поведение? Что делает мозг, когда он пассивно слушает речь? Что делает ваш мозг прямо сейчас, когда он читает? Информация поступает в мозг, но не выходит из него. Что с ним происходит? Ваше поведение в данный момент возможно элементарное – вроде дыхания или движения глаз – но, как вы уже знаете, ваш мозг делает гораздо больше, чем это, поскольку вы читаете и понимаете. Понимание должно быть результатом нервной активности. Но какой? Что нейроны делают, годна они понимают?

Когда я оглядел мой офис в тот день, я увидел знакомые стулья, плакаты, окна, растения, карандаши и т.д. Вокруг меня были сотни вещей. Мои глаза видели их, когда я мельком оглядывался, но просто созерцание их не вызывало у меня никаких действий. Никакого поведения не осуществлялось и не требовалось, но как-то я «понимал» комнату и ее содержимое. Я делал то, чего не могла сделать Китайская Комната Серла, и мне не требовалось возвращать что-либо через прорезь. Я понимал, но никакие действия не могли доказать этого. Что означало «Понимать»?

Как раз когда я размышлял над этой дилеммой, у меня появилось озарение, один из тех эмоционально сильных моментов, когда то, что было путаницей, неожиданно становилось ясным и понятным. Все что я сделал – это спросил, что произошло бы, если бы в комнате появился новый объект, которого я никогда раньше не видел – скажем, синяя кофейная чашка.

Ответ казался простым. Я должен был заметить новый объект, как несоответствующий. Он должен был поймать мое внимание, как нечто новое. Мне не надо было бы спрашивать себя сознательно, является ли кофейная чашка новой. Это просто должно было возникнуть, как несоответствие. Кажущийся тривиальным, лежащий в основе ответ является мощной концепцией. Чтобы заметить, что что-то отличается, некоторые нейроны в моем мозгу, которые не были активны до этого, должны были стать активными. Как эти нейроны узнали, что кофейная чашка является новой, а сотни других предметов – нет? Ответ на этот вопрос до сих пор для меня является неожиданным. Наш мозг хранит воспоминания, чтобы постоянно делать предсказания обо всем, что мы видим, чувствуем, слышим. Когда я оглядываю комнату, мой мозг использует память для формирования предсказаний о том, что он ожидает почувствовать, прежде чем я почувствую это. Громадное количество предсказаний возникает за пределами понимания. Это как если бы отдельные части моего мозга говорили: «Посреди стола есть компьютер? Да. Он черный? Да. В правом углу стола есть лампа? Да. Лежит ли словарь там, где я его оставил? Да. Прямоугольно ли окно, вертикальны ли стены? Да. С того ли направления светит солнце для данного времени дня? Да». Но когда поступает некоторый визуальный паттерн, которого я не помню в этом контексте, предсказание нарушается. И ошибка привлекает мое внимание.

Конечно, мозг не разговаривает сам с собой, когда делает предсказания, и он делает предсказания не последовательным образом. Он также не просто делает предсказания о различных объектах вроде кофейной чашки. Ваш мозг постоянно совершает предсказания о структуре того самого мира, в котором мы живем, и делает он это параллельным образом. Это будет верным и когда мы быстро обнаруживаем необычную текстуру, уродливый нос или необычное движение. Сразу не скажешь, насколько обширны эти в основном подсознательные предсказания, что, возможно, является причиной того, почему мы так долго упускали их важность. Они происходят настолько автоматически, настолько легко, что мы ошиблись в оценке того, что происходит в наших головах. Я надеюсь убедить вас в могуществе этой идеи. Предсказания настолько обширны, что наше «восприятие» - то есть, каким мы видим мир – происходит не только от наших органов чувств. То, что мы воспринимаем – это комбинация того, что мы чувствуем, и предсказаний, основанных на памяти нашего мозга.

* * *

Несколько минут спустя я провел мысленный эксперимент, чтоб помочь выразить то, что я понял в тот момент. Я называю его экспериментом с измененной дверью. Вот он.

Когда вы приходите каждый день домой, вам обычно нужно несколько секунд, чтоб войти через парадную дверь или ту дверь, какую вы используете. Вы подходите, поворачиваете ручку, входите и захлопываете ее за собой. Это крепко устоявшаяся привычка, то, что вы делает все время и уделяете этому мало внимания. Предположим, пока вас не было, я прокрался в ваш дом и заменил что-то в вашей двери. Это может быть что угодно. Я мог бы передвинуть ручку на дюйм, заменить вращающуюся ручку на шпингалет, или заменить бронзовую на хромированную. Я мог бы изменить вес вашей двери, заменив сплошную древесину на полую, или наоборот. Я мог бы сделать петли скрипучими и тугими, или сделать их легко скользящими. Я мог бы сделать шире или уже дверь и дверной проем. Я мог бы изменить ее цвет, добавить дверное кольцо туда, где должен быть дверной глазок, или добавить окошко. Я могу вообразить тысячи изменений, которые мог бы сделать с вашей дверью без вашего ведома. Когда вы вернетесь домой в тот день и попытаетесь открыть дверь, вы быстро обнаружите что что-то не так. Может пройти несколько секунд, пока вы поймете, что именно не так, но сам факт изменения вы заметите очень быстро. Когда ваша рука потянется к дверной ручке, вы обнаружите, что она не на своем месте. Или когда вы увидите новое дверное окошко, что-то покажется странным. Или если вес двери изменился, вы толкнете ее с неправильным усилием и будете удивлены. Суть в том, что вы заметите любое из тысячи изменений за очень короткий промежуток времени.

Как вы это делаете? Как вы замечаете эти изменения? Специалисты в ИИ или компьютерщики подходят к этой проблеме так, что создается список свойств двери и заносится в базу данных, поля которой могут содержать отдельные записи для каждой конкретной двери. Когда вы подходите к двери, компьютер опросил бы всю базу данных, глядя на ширину, цвет, размер, положение ручки, вес, звук и т.д. Хотя поверхностно это звучит аналогично тому, как я описывал выше то, как мой мозг проверяем мириады предсказаний, когда я оглядываю мой офис, на самом деле есть далеко идущие отличия. ИИ-стратегия нереальна. Во-первых, невозможно заранее указать все атрибуты, которые могут быть у двери. Список потенциально бесконечен. Во-вторых, нам понадобились бы подобные списки для любых объектов, которые мы встречаем ежесекундно в нашей жизни. В-третьих, ничто из того, что нам известно о мозге и нейронах, не позволяет предположить, что они работают именно так. И наконец, нейроны просто слишком медленны, чтоб реализовать базы данных в компьютерном стиле. У вас бы заняло двадцать минут вместо пары секунд, чтоб заметить изменения в двери.

Есть только один способ интерпретировать вашу реакцию на измененную дверь: ваш мозг делает низкоуровневые предсказания по поводу того, что он ожидает увидеть, услышать, почувствовать в каждый момент, и делает он это параллельно. Все области вашего неокортекса одновременно пытаются предсказать, какими должны быть их следующие ощущения. Визуальные области делают предсказания по поводу краев, форм, объектов, расположения и движений. Слуховые области делают предсказания по поводу высоты звуков, направлений на источник и звуковых паттернов. Соматосенсорные области делают предсказания о прикосновениях, текстурах, контурах и температуре.

«Предсказание» обозначает, что нейроны, задействованные в восприятии вами двери становятся активными до того, как они получат сенсорную информацию. Когда поступает сенсорная информация, она сравнивается с тем, что ожидалось. Когда вы подходите к двери, ваш кортекс формирует массу предсказаний на основе предыдущего опыта. Когда вы подошли к ней, он предсказывает, что почувствуют ваши пальцы, когда вы прикоснетесь к двери, и в каком положении будут ваши суставы, когда вы действительно дотронетесь до двери. Когда вы начинаете открывать дверь, ваш кортекс предсказывает, какое сопротивление двери возникнет и как она будет звучать. Когда все ваши предсказания совпадут, вы войдете в дверь не осознавая, что эти предсказания были проверены. Но если ваши ожидания нарушены, ошибка заставит вас обратить внимание. Верные предсказания приведут к пониманию, что дверь нормальна, неверные предсказания приведут вас в замешательство и вынудят вас обратить внимание. Дверная защелка не там, где предполагается. Дверь слишком легкая. Дверь не по центру. Текстура ручки не та. Мы делаем непрерывные низкоуровневые предсказания параллельно для всех органов чувств.

Но это не все. Я занимаю более строгую позицию. Предсказания не просто одна из вещей, которые делает ваш мозг. Это первичная функция неокортекса и фундамент интеллекта. Кортекс – это орган предсказаний. Если мы хотим понять, что такое интеллект, что такое творчество, как работает мозг и как построить интеллектуальные машины, мы должны понять природу эти предсказаний и как кортекс их делает. Даже поведение лучше понимать как продукт предсказаний.

* * *

Я не знаю, кто первым предположил, что предсказания это ключ к пониманию интеллекта. В науке и промышленности никто не изобретал что-то полностью новое. Наоборот, люди видели, как существующие идеи укладываются в новые рамки. Компоненты новой идеи обычно витают в среде научных обсуждений, прежде чем ее откроют. Что является новым, так это упаковка этих компонентов в единое целое. Аналогично, идея о том, что первичная функция неокортекса делать предсказания, не является полностью новой. Она витала в различных формах некоторое время. Но еще не предполагалось, что ее законное положение в центре теории о мозге и в определении интеллекта.

По иронии судьбы, некоторые из пионеров искусственного интеллекта уделяли внимание компьютерным моделям мира с использованием предсказаний. В 1956 году, например, Д.М.Маккэй утверждал, что интеллектуальные машины должны иметь «механизм внутреннего ответа» предназначенный для «сопоставления входной информации». Он не использовал слова «память» и «предсказание», но он размышлял в том же направлении.

С середины 90-х такие термины, как умозаключение, порождающие модели и предсказание прокрались в научную номенклатуру. Все они ссылались на подобные идеи. Например, в 2001 году в своей книге «I of the vortex» Рудольфо Ллинас из Нью-Йоркского Медицинского Университета писал: «Способность предсказывать исход будущих событий – критическая для успешного продвижения – вероятнее всего является предельной и наиболее общей из всех функций мозга». Такие ученые, как Дэвид Мамфорд из Университета Брауна, Раеш Рао из Вашингтонского Университета, Стивен Гроссберг из Бостонского Университета и множество других писали и теоретизировали о роли обратных связей и предсказании. Есть целый подраздел математики, посвященный байесовским сетям. Названные в честь Томаса Байеса, английского министра, родившегося в 1702 году, пионера статистики, байесовские сети используют теорию вероятностей для предсказания.

Чего не хватало, так это собрать эти несопоставимые куски в согласованную теоретическую основу. Я утверждаю, что этого не было сделано ранее, и это является целью данной книги.

* * *

Прежде чем мы приступим к детальному изучению того, как кортекс делает предсказания, давайте рассмотрим несколько дополнительных примеров. Чем больше вы будете думать над этой идеей, тем больше вы осознаете, что предсказания сильно распространены и являются базисом для понимания мира.

Этим утром я готовил оладьи. На одном из этапов этого процесса я потянулся не глядя к дверце шкафчика. Я интуитивно знал, не видя, что я должен почувствовать – в данном случае ручку дверцы шкафчика – и когда я должен ее почувствовать. Я поворачивал крышку молочной канистры, ожидая, что она должна повернуться и открыться. Я повернулся к плите, ожидая небольшого нажатия и поворота с определенным усилием. Я ожидал услышать звук загоревшегося пламени через несколько секунд. Каждую минуту на кухне я делал дюжины или сотни движений и каждое содержало множество предсказаний. Я знал это, потому что если какое-либо из этих движение привело бы к другому результату, я бы обратил внимание.

Каждый раз, когда вы ставите ногу при ходьбе, ваш мозг предсказывает, когда ваша нога должна прекратить движение и каким эластичным должен быть материал, на который вы наступите. Если когда-нибудь вам попадется лестничный пролет с отсутствующей ступенькой, вы знаете, как быстро обнаружите, что что-то не так. Вы опускаете ногу и в тот момент, когда она «проходит сквозь» ожидаемую ступеньку, вы знаете, что у вас проблема. Нога ничего не чувствует, но ваш мозг делает предсказание и предсказание не сбывается. Робот с компьютерным управлением конечно же упадет, не осознавая, что что-то неправильно, тогда как вы узнаете об этом, как только ваша нога продвинется хоть на долю дюйма за тот предел, на котором мозг ожидал ее остановки.

Когда вы слушаете знакомую мелодию, вы слышите следующую ноту прежде, чем она возникнет. Когда вы слушаете любимый сборник, вы слышите начало каждой следующей песни за несколько секунд до того, как она начнется. Почему так происходит? Нейроны вашего мозга, которые должны возбудиться, когда вы услышите следующую ноту, возбуждаются до того, как вы действительно ее слышите, таким образом вы «слышите» песню в своей голове. Нейроны возбуждаются в ответ на память. Эта память может быть удивительно долгой. Не удивительно услышать музыкальный сборник впервые за несколько лет и все еще автоматически слышать следующую песню после окончания предыдущей. Создается забавное ощущение небольшой неопределенности, когда вы слушаете любимый компакт-диск в случайном порядке; вы знаете, что ваше предсказание следующей песни будет ошибочным.

Когда вы слушаете говорящего человека, вы часто знаете, что он собирается сказать, прежде чем он закончит говорить – или, по крайней мере, вы думаете, что знаете! Иногда мы даже не слышим, что он действительно говорит, а вместо этого слышим то, что ожидаем услышать (это часто происходило со мной, когда я был ребенком, так что мать дважды водила меня к врачу для проверки слуха). Вы это частично ощущаете, потому что люди склонны использовать общие фразы или выражения в своем общении. Если я скажу «How now brown…,» ваш мозг активирует нейроны, представляющие слово cow прежде, чем я его скажу (хотя, если английский не является вашим родным языком, вы не поймете, о чем я говорю). Конечно, вы не можете постоянно знать, что собираются сказать другие. Предсказания не всегда точны. Наоборот, наш разум работает, делая вероятностные предсказания, касающиеся того, что вот-вот должно произойти. Иногда мы точно знаем, что должно произойти, а иногда наши ожидания распределены по нескольким возможным исходам. Если мы будем ужинать за столом и я скажу, «пожалуйста, передайте мне…», для вашего мозга не будет неожиданностью, если я скажу «соль», «перец» или «горчицу». В некотором смысле предсказывает все эти возможные исходы одновременно. Однако, если я скажу, «пожалуйста, передайте мне тротуар», вы поймете, что что-то не так.

Возвращаясь к музыке, мы также можем найти здесь вероятностные предсказания. Если вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, у вас все равно могут быть достаточно сильные ожидания. В западной музыке я ожидаю услышать регулярный размер, повторяющийся ритм, я ожидаю услышать музыкальные фрагменты с одинаковым количеством долей, я ожидаю, что песня закончится тоникой. Вы можете не знать, что обозначают эти термины, но – полагая, что вы слышали подобные мелодии – ваш мозг автоматически предсказывает сильные доли, повторяющиеся ритмы, окончания фрагментов и конец песни. Если новая песня нарушает эти принципы, вы тут же чувствуете, что что-то не так. Задумайтесь об этом на несколько секунд. Вы слышите песню, которую никогда раньше не слышали, ваш мозг ощущает паттерны, которые он никогда раньше не ощущал, но тем не менее вы делаете предсказание и можете сказать, что что-то не так. Основанием для этих в основном бессознательных предсказаний являются воспоминания, хранящиеся в вашем кортексе. Ваш мозг не может точно сказать, что должно произойти после, но тем не менее он предсказывает, какой нотный паттерн скорее всего должен быть, а какой – нет.

У нас у всех должен быть опыт, когда мы неожиданно замечали, что источник постоянного фонового шума, такой как отдаленный отбойный молоток или приглушенная фоновая музыка, прекращается – хотя мы не замечали этого звука, пока он звучал. Ваши звуковые области предсказывают его продолжение, момент за моментом, и пока звук не меняется, вы не обращаете внимания. Прекратившись, он нарушает ваше предсказание и привлекает внимание. Вот исторический пример. Сразу после того, как в Нью-Йорке перестали ходить наземные поезда, люди вызывали полицию среди ночи, заявляя, что их что-то разбудило. Они имели тенденцию вызывать полицию как раз в то время, в которое раньше за пределами их квартир ходили поезда.

Иногда говорят, что видеть – значит верить. Иногда мы видим то, что ожидаем увидеть, так часто, как видим то, что реально видим. Один из наиболее восхитительных примеров этого является то, что исследователи называют замещением. Возможно вы ранее замечали, что у вас в каждом глазу есть небольшая слепая область, где ваш оптический нерв покидает сетчатку через отверстие, называемое оптическим диском. У вас нет фоторецепторов в этой области, так что вы постоянно слепы в соответствующей области визуального поля. Есть две причины, по которым вы обычно не замечаете этого, одна обычная, другая – весьма занимательная. Обычная причина это то, что слепые области не перекрываются, так что каждый глаз компенсирует другой.

Но интересно, что вы все равно не замечаете слепой области, когда открыт только один глаз. Ваша визуальная система «восполняет» отсутствующую информацию. Когда вы закрываете один глаз и смотрите на роскошно вытканный турецкий ковер или на волнистые контуры древесных волокон в полировке стола, вы не видите дыр. Целые узелки в ковре, целые темные прожилки древесных волокон постоянно выпадают из поля зрения вашей сетчатки, когда ваша слепая область попадает на них, но вы видите цельные участки текстуры и цвета. Ваш визуальный кортекс дорисовывает по памяти подобные паттерны и создает непрерывный поток предсказаний, которые восполняют любую отсутствующую информацию.

Замещение возникает во всех частях визуального изображения, не только в слепой области. Например, я показываю вам картину побережья с выброшенными на берег поленьями, лежащими на камнях. Границы между камнями и поленьями четкие и очевидные. Однако, если приблизить изображение, вы увидите, что камни и поленья имеют похожую текстуру и цвет в тех местах, где соприкасаются. В увеличенном виде края поленьев вообще неотличимы от камней. Если мы смотрим на картину целиком, края поленьев четкие, но в действительности мы домысливаем края по остальной части изображения. Когда мы смотрим на мир, мы воспринимаем четкие линии и границы, разделяющие объекты, но сырые данные, поступающие в глаз, часто зашумлены и неоднозначны. Наш кортекс заполняет отсутствующие или загрязненные участки тем, что мысленно там должно быть. Мы воспринимаем изображения недвусмысленно.

Визуальное предсказание также лежит в основе того, как двигаются ваши глаза. В главе 3, я упомянул саккады. Около трех раз в секунду ваши глаза фиксируются в одной точке, затем неожиданно перепрыгивают на другую. Обычно вы не осознаете эти движения, и обычно сознательно их не контролируете. И каждый раз, когда ваши глаза фиксируются в новой точке, паттерн, поступающий из глаз в ваш мозг, полностью меняется по сравнению с предыдущей фиксацией. Таким образом три раза в секунду ваш мозг видит что-то полностью отличное. Саккады не совсем случайны. Когда вы смотрите на лицо, ваши глаза обычно фиксируются в первую очередь на одном глазу, затем на другом, перескакивая туда-сюда, изредка фиксируясь на носу, на рте, на ушах и на других чертах лица. Вы воспринимаете просто «лицо», но ваши глаза видят глаз, глаз, нос, рот, глаз и т.д. я отдаю себе отчет в том, что это для вас является неосознаваемым. Все, что вы осознаете – это непрерывное изображение мира, но сырые данные, поступающие в вашу голову, такие же отрывистые, как с видеокамеры в неумелых руках.

Теперь представьте, что вы встречаете кого-то с дополнительным носом на том месте, где должен быть глаз. Ваши глаза фиксируют сначала один глаз, затем совершают саккаду на второй глаз, но вместо того, чтоб увидеть глаз вы видите нос. Вы определенно знали бы, что что-то не так. Чтоб так произошло, у вашего мозга должны быть ожидания или предсказания того, что он должен увидеть. Когда вы предсказываете глаз, но видите нос, предсказание нарушается. Так несколько раз в секунду попутно с каждой саккадой ваш мозг делает предсказания о том, что он должен увидеть. Когда это предсказание нарушается, немедленно привлекается ваше внимание. Вот почему так трудно не смотреть на людей с физическими дефектами. Если б вы увидели кого-то с двумя носами, было бы трудно удержаться от того, чтоб не уставиться на него, так ведь? Конечно, если вы живете с этим человеком, то через некоторое время вы привыкните к двум носам и больше не будете замечать ничего необычного.

Теперь подумайте о самом себе. Какие предсказания вы делаете? Когда вы переворачиваете страницы этой книги, вы ожидаете, что страница согнется до определенной степени и перевернется предсказуемым образом, который отличается от того, как переворачивается обложка. Если вы сидите, вы предсказываете, что ощущение давления на ваш тело не будет изменяться; но если намокшее сиденье начало бы прогибаться, или подверглось другим неожиданным изменениям, вы бы перестали уделять внимание книге и попытались бы сообразить, что происходит. Если вы потратите некоторое время на наблюдения за собой, вы можете начать понимать, что ваше восприятие мира, ваше понимание мира сильно связано с предсказанием. Ваш мозг построил модель мира и постоянно сравнивает модель с реальностью. Вы знаете, где вы и что делаете благодаря обоснованности этой модели.

Предсказание не ограничено паттернами низкоуровневой сенсорной информации вроде зрения и слуха. До сих пор я ограничивался обсуждением таких примеров, потому что это простейший путь познакомить вас с системой взглядов для понимания интеллекта. Однако, согласно принципу Монткастла, что верно для низкоуровневых сенсорных областей, должно быть верным для всех кортикальных областей. Человеческий мозг интеллектуальнее, чем у других животных, потому что он может делать предсказания о более абстрактных видах паттернов и более длинных временных последовательностях паттернов. Чтобы предсказать, что скажет моя жена, когда увидит меня, я должен знать, что она говорила раньше, что сегодня пятница, что до пятничного вечера надо вынести мусор, что я не сделал этого в течение недели, и что у жены определенное выражение лица. Когда она откроет рот, у меня будут очень сильные предсказания по поводу того, что она скажет. В данном случае я точно не знаю, какие слова она скажет, но я знаю, что она напомнит мне о том, что надо вынести мусор. Важное замечание, что высокий интеллект не является каким-то видом процесса, отличающихся от процессов перцептивного мышления. Он работает на той же самой неокортикальной памяти и алгоритме предсказания.