Модели разума. Как физика, инженерия и математика сформировали наше понимание мозга - Lindsay Grace
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Можно сказать, что преподобный Байес не вполне заслужил посмертно подаренную ему империю. Не факт, что он вообще хотел бы ее получить. Правило Байеса не всегда пользовалось успехом среди ученых и философов. Подобно работе Гельмгольца о бессознательном умозаключении, это уравнение в разной степени недоиспользовалось и неправильно понималось. Изначально это было связано с трудностью его применения. Сам Лаплас смог использовать это правило для решения некоторых задач по измерению в астрономии, а также для поддержки давней гипотезы о том, что в среднем рождается чуть больше детей мужского пола, чем женского. Однако, в зависимости от задачи, применение правила Байеса могло включать в себя сложные вычисления, что делало этот подход обременительным до появления современных компьютеров.
Но настоящая борьба за правило Байеса началась позже - и была более глубокой. В то время как достоверность уравнения Лапласа не вызывала сомнений, вопрос о том, как интерпретировать это уравнение, занимал и разделял статистиков на протяжении десятилетий. По словам философа науки Дональда Гиллиса: "Спор между байесовцами и антибайесовцами был одним из главных интеллектуальных противоречий двадцатого века". Самой большой мишенью в прицеле антибайесовцев был предшественник. Откуда, - хотели они знать, - берется эта информация? Теоретически, это мировое знание. На практике - это чьи-то знания. Как сказал гигант статистики двадцатого века Рональд Фишер, предположения, которые используются при выборе предшественника, "совершенно произвольны, и не было предложено ни одного метода, с помощью которого такие предположения могли бы быть сделаны даже с последовательной уникальностью". Не предоставляя беспристрастной, повторяемой процедуры для получения заключения, правило Байеса не было правилом вообще. Из-за этого метод был отброшен в сторону и заклеймен - так, чтобы наверняка отпугнуть серьезных ученых, - как "субъективный".
Однако концептуальные проблемы имеют обыкновение меркнуть, когда их выставляют на свет практических доказательств. И во второй половине двадцатого века правило Байеса доказало свою состоятельность. Актуарии, например, осознали, что их ставки лучше рассчитывать, используя принципы обратной вероятности. В эпидемиологии Байес помог разобраться между курением и раком легких. А в борьбе с нацистами специалист по взлому кодов Алан Тьюринг использовал принципы Байеса, чтобы раскрыть сообщения, записанные с помощью "несокрушимой" машины Enigma. Правило Байеса становилось укротителем неопределенности везде, где она появлялась. С практической точки зрения, предварительная оценка представляла собой лишь небольшую проблему. Его можно инициализировать с помощью обоснованной догадки и обновлять в свете новых доказательств (или, при отсутствии каких-либо знаний вообще, каждой гипотезе просто дается равный шанс). Благодаря своему постоянному успеху, несмотря на активное движение против него, правило Байеса, безусловно, заслуживает титула, присвоенного ему в книге Шэрон МакгрэйнТеория, которая не умирает".
* * *
Когда правило Байеса вошло в психологию, это произошло не на ура, а наперегонки. Ни одна публикация не принесла его в психологию. Напротив, начиная с теории принятия решений в 1960-х годах, множество различных направлений исследований использовали и изучали его, пока в конце концов на рубеже XXI века не расцвела идея о том, что мозг - это Байес.
Некоторые из первых работ по изучению байесовских принципов в мозге появились в маловероятном месте: в космосе. Выполняя свою миссию по запуску космических путешествий, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) знало, что ему придется разрабатывать не только летные костюмы и реактивные двигатели. Оно также изучало "человеческие факторы" полета - например, как пилоты читают бортовое оборудование, чувствуют окружающую обстановку и взаимодействуют с органами управления. Исследуя эту проблему в 1972 году, инженер-авиаконструктор Ренвик Карри написал одну из первых работ, в которой человеческое восприятие рассматривалось в байесовских терминах. В частности, он использовал правило Байеса для объяснения закономерностей в восприятии человеком движения. Однако академические границы таковы, каковы они есть, что мало кто из психологов услышал об этом.
Экономика предложила еще один способ проникновения Байеса. Стремясь отразить человеческое поведение в компактной математической форме, экономисты обратились к правилу Байеса еще в 1980-х годах. В работе "Принимают ли люди решения по Байесу?", написанной Уильямом Вискоуси в 1985 году, было показано, что работники либо переоценивают, либо недооценивают рискованность конкретной работы, поскольку полагаются на свои предварительные убеждения о том, насколько рискованна работа в целом.
Психологи также заметили появление Байеса на горизонте через один из своих прежних источников вдохновения. Как мы видели в главе 3, на изучение мозга оказала влияние область формальной логики. К концу двадцатого века вероятность во многих отношениях стала новой логикой - усовершенствованным способом оценки мышления человека. Вместо жесткой дихотомии "истина-ложь", свойственной булевой логике, вероятность предлагает оттенки серого. Таким образом, она лучше согласуется с нашими собственными интуитивными представлениями о наших убеждениях. Как писал сам Лаплас: "Теория вероятностей - это не что иное, как здравый смысл, сведенный к вычислениям".
Конечно, вероятность немного лучше, чем это, потому что математически выработанные правила являются лучшей формой здравого смысла - и правило Байеса, в частности, является рецептом того, как лучше рассуждать.
Именно на этих основаниях Джон Андерсон официально представил байесовский подход к психологии в рамках метода, который он назвал "рациональным анализом". Эта идея пришла к нему в 1987 году, когда он находился в Австралииотпуске от работы в качестве профессора психологии и информатики в Университете Карнеги-Меллон. Рациональный анализ, по мнению Андерсона, основан на вере в то, что "существует причина того, как устроен разум". В частности, он утверждает, что понимание того, как работает разум, лучше всего вырастает из понимания того, откуда он взялся. Когда речь заходит о Байесе, рассуждения начинаются с того, что люди живут в беспорядочном, неопределенном мире. Тем не менее, - утверждает Андерсон, - люди эволюционировали в этом мире, чтобы вести себя как можно более рационально. Правило Байеса - это описание того, как рационально рассуждать в условиях неопределенности. Следовательно, люди должны использовать правило Байеса. Проще говоря, если эволюция выполнила свою работу, мы должны увидеть правило Байеса в мозге.
Детали того, как правило будет применяться и к каким проблемам, зависят от более конкретных особенностей окружающей среды. В качестве примера Андерсон предлагает байесовскую теорию запоминания. Она гласит, что вероятность того, что конкретное воспоминание окажется полезным в определенной ситуации, определяется
