Как работает мозг - Стивен Пинкер

Журналисты говорят, что когда собака кусает человека, это не новость, а вот когда человек кусает собаку— это новость. Композициональность ментальных репрезентаций – вот что позволяет нам воспринимать новости. Мы готовы принять любые нелепые и удивительные новые идеи, какими бы невообразимыми они ни казались. Корова перепрыгнула через луну; Гринч украл Рождество; Вселенная началась с Большого Взрыва; пришельцы высадились в Гарварде; Майкл Джексон женился на дочери Элвиса Пресли. Благодаря математике комбинаторики у нас никогда не будет недостатка в новостях; в мире есть сотни миллионов триллионов мыслей, которые еще никогда и никому не приходили в голову.

Вы, вероятно, подумали, что композициональность легко воспроизвести в модели нейронной сети: просто включить узлы «ребенок», «есть» и «слизняк». Но если бы процессы, происходящие в нашем мозге, ограничивались этим, мы бы не могли знать наверняка, что произошло: ребенок съел слизняка, слизняк съел ребенка или ребенок и слизняк поели. Концепты должны быть привязаны к ролям (в логике их называют «аргументами»): кто является едоком, а кто съеденным.

Тогда, может быть, можно прикрепить отдельный узел к каждой комбинации концептов и ролей? У нас получится узел «ребенок-ест-слизняка» и узел «слизняк-ест-ребенка». Ведь в мозге огромное количество нейронов, скажете вы, почему бы не поступить так? Одна из причин, почему так поступить нельзя, – в том, что для этого нужно не просто огромное, а огромное-преогромное количество. Количество комбинаций растет пропорционально допустимому размеру, приводя к комбинаторному взрыву, в результате которого количество комбинаций превысит возможности мозга даже по самым оптимистичным оценкам. Легенда гласит, что визирь Сисса Бен Дахир попросил у короля Инди Ширхама скромную награду за изобретение шахмат. Он просил всего лишь положить на первую клетку шахматной доски одно зернышко пшеницы, на вторую – два зернышка пшеницы, на третью – четыре, и так далее. Они не успели даже дойти до последней, шестьдесят четвертой клетки, когда король обнаружил, что, сам того не зная, потратил все запасы зерна в королевстве. Награда составила четыре триллиона бушелей – это количество зерна, произведенного во всем мире за две тысячи лет. Точно так же комбинаторные способности мыслей могут легко превзойти количество нейронов в мозге. Сотню миллионов триллионов значений предложений нельзя впихнуть в мозг, в котором всего сто миллиардов нейронов, отводя для каждого значения собственный нейрон.

Впрочем, даже если бы это и было возможно, сложные мысли все равно не хранились бы в мозге в готовом виде, по одной на каждый нейрон. На это указывает то, что наши мысли связаны между собой. Представим, что у каждой мысли есть собственный узел. Тогда нужно было бы иметь отдельные узлы для случаев, когда ребенок съел слизняка, слизняк съел ребенка, курица съела слизняка, слизняк съел курицу, ребенок увидел слизняка, слизняк увидел ребенка, курица увидела слизняка и т. д. Отдельные узлы пришлось бы выделить для каждой из этих мыслей и для многих других мыслей; ведь любой человек, способный подумать о том, что ребенок увидел курицу, также способен подумать о том, что курица увидела ребенка. И все же в этом арсенале мыслеблоков есть кое-что подозрительное: в нем сплошь и рядом встречаются совпадения. То ребенок что-то увидел, то слизняк что-то увидел, то слизняк что-то съел, то ребенок что-то съел, и т. д. Мысли сами собой выстраиваются в ячейки, образующие ряды, колонны, уровни, гиперряды, гиперколонны и надуровни обширной матрицы. Но эта замечательная система может показаться сложной для понимания, только если допустить, что мысли – это очень большой набор отдельных узлов, а эти узлы – совокупность изолированных фактов, никак не связанных друг с другом. Когда природа представляет нашему вниманию объекты, идеально подходящие для заполнения такого прямоугольного модуля ячеек, она как бы подсказывает нам, что эти объекты наверняка состоят из меньших компонентов, соответствующих рядам и колоннам. Именно так периодическая система химических элементов привела к пониманию структуры атома. По аналогичным причинам мы можем сделать вывод, что канву всех наших мыслей составляют образующие их концепты. Мысли состоят из концептов; они не хранятся в мозге в готовом виде112.

Композициональность, как ни странно, представляет большие сложности для коннектоплазмы. Все напрашивающиеся для решения проблемы методы оказываются недостаточными. Предположим, что мы отвели по одному узлу для каждого сочетания одного концепта и одной роли. Допустим, один узел будет означать «ребенок ест», а другой – «слизняк съеден», или, допустим, один узел будет означать «ребенок выполняет действие», а другой – «слизняк является объектом действия». Это позволит значительно сократить число комбинаций – но лишь за счет новой неопределенности относительно того, кто совершил какое действие и над кем. Мысль «Ребенок съел курицу, когда пудель съел слизняка» будет невозможно отличить от мысли «Ребенок съел слизняка, когда пудель съел курицу». Проблема в том, что блок «ребенок ест» не содержит информации о том, что ребенок съел, а блок «слизняк съеден» не содержит информации о том, кто его съел.

Шагом в правильном направлении будет встроить в систему способность различать концепты (ребенок, слизняк и др.) и роли, которые они выполняют (деятель, объект действия и т. д.). Допустим, мы создадим отдельные фонды узлов – один для роли деятеля, а другой для роли объекта действия. Чтобы представить суждение, каждый фонд узлов дополняется шаблоном для выполняющего роль в данный момент концепта, поступающим из отдельного раздела памяти. Если бы мы соединили каждый узел с соседними узлами, мы бы получили автоассоциатор для суждений, способный немного работать с комбинаторными мыслями. Мы бы могли хранить в готовом виде суждение «ребенок съел слизняка»; в этом случае, получая любые два компонента в форме вопроса (скажем, «ребенок» и «слизняк» в форме вопроса «Каково отношение между ребенком и слизняком?»), система дополняла бы шаблон, включив узлы, соответствующие третьему компоненту (в данном случае «съел»).

Ведь так? Увы, нет. Рассмотрим такие мысли:

Baby same-as baby. (Ребенок то-же-самое-что ребенок.)

Baby different-from slug. (Ребенок отличное-от слизняк.)

Slug different-from baby. (Слизняк отличное-от ребенок.)

Slug same-as slug. (Слизняк то-же-самое-что слизняк.)

Никакое сочетание весов связей, при котором элемент «ребенок» в первой ячейке и элемент «то-же-самое-что» в средней ячейке активизируют элемент «ребенок» в третьей ячейке, а элемент «ребенок» и «отличное-от» активизируют элемент «слизняк», а элемент «слизняк» и элемент «отличное от» включают элемент «ребенок», не позволит элементам «слизняк» и «то-же-самое-что» активизировать элемент «слизняк». Это все та же самая проблема «исключающего ИЛИ», только в другом обличье. Если связи, соединяющие элементы «ребенок» и «ребенок» и элементы «то-же-самое-что» и «ребенок» сильны, они активизируют элемент «ребенок» в ответ на «ребенок то-же-самое-что____» (что хорошо), однако они включат элемент «ребенок» и в ответ на «ребенок отличное-от – ____» (что плохо), и в ответ на «слизняк то-же-самое-что____» (что тоже плохо). Можно как угодно жонглировать весами связей, но вы никогда не найдете такой вариант, который будет работать для всех четырех предложений. Любой человек безошибочно поймет все четыре предложения, следовательно, человеческий мозг представляет суждения в более замысловатой форме, чем совокупность связей концепта с концептом или концепта с ролью. Мозгу нужна репрезентация для самого суждения. В нашем примере модели нужен дополнительный уровень – более конкретно, уровень, на котором суждение было бы представлено полностью, независимо от концептов и их ролей в суждении113.

Рисунок внизу показывает в упрощенной форме разработанную Джеффри Хинтоном модель, которая позволяет справиться с предложениями.

Узлы в модуле «суждений» активизируются произвольным образом, получается что-то вроде серийных номеров, которыми помечаются полноценные мысли. Этот модуль функционирует как сверхструктура, благодаря которой концепты в каждом суждении остаются каждый в своей ячейке. Обратите внимание, как точно архитектура этой сети воспроизводит стандартный, напоминающий естественный язык, мыслекод! Выдвигались и другие версии композициональных сетей, которые не так очевидно имитируют естественный язык, но все они непременно включали в себя специальные компоненты, которые задуманы для того, чтобы отделять концепты от их ролей, и для того, чтобы правильно увязывать каждый концепт с его ролью. Чтобы сеть могла выполнять функции, свойственные мышлению, нужно вернуть в нее такие компоненты логики, как предикат, аргумент и суждение; одних только ассоциаций явно недостаточно114.