Романтика реальности. Как Вселенная самоорганизуется, порождая жизнь, сознание и сложность Космоса - Бобби Азарян

у какого-то явления в природе есть вычислительное преимущество, то естественный отбор обычно находит способ задействовать его.

Хотя теорема Гёделя о неполноте сделала сознание более загадочным для Пенроуза, для Дугласа Хофштадтера самореференция стала ключом к решению головоломки.

Самореференция как источник «Я»

Хофштадтер сделал Гёделя частью поп-культуры благодаря своей получившей Пулитцеровскую премию книге «Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда», увидевшей свет в 1979 году, за десять лет до книги Пенроуза. Сегодня, более сорока лет спустя, она все еще дает свежие идеи философам, исследователям искусственного интеллекта и нейробиологам, стремящимся разобраться в вычислительных коррелятах сознания. Хофштадтер увидел в теореме Гёделя, что самореференция создает парадокс, поскольку символы в высказывании Гёделя обретают значение, когда они относятся к самим себе. Внезапно появляется нечто большее, чем просто синтаксис, появляется еще и семантика. В предисловии к юбилейному изданию книги Хофштадтер писал:

Нечто очень странное возникает из петли Гёделя – раскрытие причинной силы значения в строго упорядоченной, но лишенной значения Вселенной. И здесь вновь всплывает моя аналогия с мозгом и «Я», предполагающая, что закрученная петля самости, запертая внутри неодушевленной колбы, называемой мозгом, также обладает причинной силой. Или, иначе говоря, простой паттерн под названием «Я» может управлять неживыми частицами в мозге ничуть не в меньшей степени, чем неживые частицы в мозге могут управлять паттернами.

Итак, Хофштадтер считает, что «Я», сознательный наблюдатель, обладает истинной причинной силой по отношению к миру. Он также делает туманное, но эффектное замечание о том, как возникает этот наблюдатель, обладающий причинной силой. По его словам, «Я» возникает из самореференции «через своего рода вихрь, посредством которого паттерны в мозге отражают создаваемое мозгом отражение мира и, в конечном счете, отражают самих себя, после чего вихрь „Я“ становится реальной причинной сущностью».

Хофштадтер часто прибегает к интересной метафоре, объясняя то, как самореференция в форме самомоделирования создает нечто вроде души:

В качестве несовершенной, но яркой вещественной аналогии этому любопытному абстрактному явлению подумайте о том, что происходит, когда телекамера направлена на экран телевизора таким образом, чтобы отображать экран на нем самом (и экран внутри экрана на изображении, и так далее), – то, что в «ГЭБ» я назвал самопоглощающими телевизионными экранами, а в своих более поздних работах иногда называю кроссуровневой петлей обратной связи. Когда и только когда такая петля образуется в мозге или в любом другом субстрате, возникает личность – уникальное «Я». Более того, чем насыщеннее самореферентностью такая петля, тем более сознательным оказывается порождаемое ею «Я».

Эта зацикленная идея о том, что сознание возникает в результате самомоделирования, нашла поддержку среди некоторых влиятельных фигур в мире информатики. Джуда Перл, на каузальном анализе которого строятся математические описания высокоуровневой причинности, повторил слова Хофштадтера в интервью 2019 года ведущему подкаста MIT Лексу Фридману:

Это и есть сознание. У вас есть модель самого себя. Откуда она берется? Вы смотрите на себя как на часть окружающей среды… У меня есть схема самого себя, и на этом схематическом уровне я могу что-то менять. Я могу посмотреть на себя в зеркало и сказать: «Хм, если я внесу изменения в эту модель, то буду работать иначе». Это то, что мы подразумеваем под свободой воли.

Фридман развивает эту тему и спрашивает: «Как вы думаете, что такое сознание? Это просто рефлексия – включение себя в модель мира?»

«Верно, – подтверждает Перл. – Некоторые люди говорят: „Нет, это лишь часть сознания“, – а потом начинают рассказывать мне, что они на самом деле подразумевают под сознанием, но на этом я теряю их нить рассуждений. Для меня сознание – это наличие схемы вашего программного обеспечения».

На словах все просто. А что об этом говорит нейронаука?

Нейронные корреляты сознания

Чтобы понять, как петли обратной связи и самомоделирование создают сознание и наделяют системы подлинной свободой воли, мы должны сначала понять, как организован мозг. Для этого, несомненно, полезно представить мозг как тип компьютера, однако он сильно отличается от знакомых нам компьютеров (с архитектурой фон Неймана). Его параллельная конструкция означает, что вычисления мозга распределены по множеству модулей. В мозге около ста миллиардов нейронов, и каждый из них связан примерно с десятью тысячами других нейронов. В предыдущей главе мы говорили об иерархических модульных архитектурах в биологии. Клетки – это интегрированные комплексы из большого количества взаимодействующих биомолекул, многоклеточные организмы – это комплексы клеток, а общества – это комплексы организмов. Мозг, как сложная адаптивная система, построенная в результате эволюционных переходов, тоже организован иерархически как структурно (с точки зрения анатомии), так и функционально (с точки зрения обработки данных).

В этой иерархической архитектуре нейроны являются базовыми обрабатывающими единицами, и сообща они производят коллективные вычисления. Нейроны, обычно срабатывающие вместе, организуются в группы, называемые нейрональными ансамблями, которые образуют более крупные мозговые сети, обладающие специализированными функциями обработки информации. Например, в мозге есть область, отвечающая за обработку информации о лицах, называемая веретенообразной лицевой областью, и область, интерпретирующая речь, – речевая зона Вернике. Эти области осуществляют относительно высокоуровневую обработку, поскольку они получают информацию, которая передается вверх по иерархической лестнице из областей мозга, декодирующих более базовые свойства стимула, такие как форма и цвет. Помните, что не все состояния мозга сопровождаются сознательным опытом. Сознание растворяется, когда мы засыпаем, и отсутствует до тех пор, пока мы не погрузимся в сон. Так что же делает сознательные состояния особенными с точки зрения вычислений?

Если отбросить детали, то мозг генерирует сознательный опыт, когда скоординированная глобальная активность возникает в результате локальных электрических взаимодействий миллиардов нейронов – синхронное срабатывание этих нейронов интегрирует информацию из нескольких потоков обработки в единое поле опыта. Нельзя сказать, что любое синхронное срабатывание порождает сознательные состояния, поскольку мы также наблюдаем синхронизацию между удаленными участками мозга или группами нейронов при эпилепсии. Итак, правильнее сказать, что скоординированное глобальное срабатывание с определенной синхронностью (считается, что она приблизительно равна 40 Гц) является необходимым, но недостаточным условием для сознания. Эта глобальная активность обусловлена обратной связью – явлением, с которым мы теперь хорошо знакомы благодаря кибернетике. Петли обратной связи, идущие от таламуса к коре головного мозга, – так называемые таламо-кортикальные петли – интегрируют информацию и связывают те или иные свойства в целостную перцептивную картину мира.

А когда сознание исчезает? Когда исчезают петли обратной связи, ведь именно они контролируют активность составных частей, отвечая за глобальную интеграцию информации. Всякий раз, когда есть обратная связь, происходит та или иная форма самореференции, и в мозге это может быть признаком самомоделирования. Без обратной связи мозг по-прежнему