Модели разума. Как физика, инженерия и математика сформировали наше понимание мозга - Lindsay Grace

почему определенные состояния мозга приводят к более осознанному опыту, чем другие. Например, во время сна способность нейронов к эффективной коммуникации прерывается. Это делает мозг менее способным интегрировать информацию, что приводит к снижению phi. Согласно теории Тонони, подобные рассуждения могут объяснить и бессознательное состояние, возникающее при припадках.

Теория также делает некоторые, возможно, удивительные предсказания. Например, phi среднего термостата невелик, но все же не равен нулю. Это означает, что устройство, регулирующее температуру в вашей комнате, обладает определенным сознательным опытом. Более того, некоторые очень простые устройства - если их правильно собрать - могут иметь значение phi гораздо выше, чем предполагаемое phi человеческого мозга. Эти контр интуитивные выводы заставляют некоторых ученых и философов скептически относиться к IIT.

Другая критика теории направлена на ее аксиоматическую основу. Согласно этому аргументу, аксиомы, выбранные Тонони, не являются единственными, на которых можно построить теорию сознания. И его способ отображения этих аксиом на математику, очевидно, тоже не единственный и не лучший. Проблема в том, что если основы IITпроизвольны, то как мы можем доверять выводам, которые из них следуют, особенно если они нас удивляют

Неофициальный опрос ученых, изучающих сознание, проведенный в 2018 году, показал, что IIT не является предпочтительной теорией среди экспертов (она заняла четвертое место после двух других теорий и общей категории "другое"). Но в том же опросе выяснилось, что среди неспециалистов IIT оказалась лучше: фактически, она заняла первое место среди той части неспециалистов, которые посчитали, что обладают достаточными знаниями, чтобы ответить. Некоторые авторы опроса подозревают, что это может быть результатом пиара IIT. Со стороны теория выглядит вполне обоснованной хотя бы потому, что за ней стоит авторитет строгой математики. И больше, чем большинство научных теорий сознания, IIT была представлена в популярной прессе. В том числе в работах Кристофа Коха, выдающегося нейробиолога, который стал соратником Тонони и публичным защитником IIT. В своей книге "Сознание: Confessions of a Romantic Reductionist" Кох описывает свой личный путь в научном изучении сознания, включая работу с лауреатом Нобелевской премии Фрэнсисом Криком, и свои взгляды на IIT. Такие популярные статьи могут быть эффективны для донесения теории до широкой аудитории, но не обязательно убедят знающих ученых.

Даже те ученые, которые не верят в силу IIT, все равно склонны аплодировать этой попытке. Сознание, как известно, трудноуправляемая концепция, поэтому попытка IIT подчинить его упорядоченному научному исследованию - это шаг в правильном направлении. Как написал в своем блоге ярый критик IIT физик Скотт Ааронсон: "Тот факт, что интегральная теория информации неверна - явно неверна, по причинам, которые лежат в ее основе, - ставит ее примерно в 2 процента от всех когда-либо предложенных математических теорий сознания. Почти все конкурирующие теории сознания, как мне кажется, были настолько расплывчатыми, пушистыми и податливыми, что они могут только стремиться к ошибочности".

* * *

ГУТ могут быть скользкой штукой. Чтобы быть великими и объединяющими, они должны делать простые утверждения о невероятно сложном объекте. Почти любое утверждение о "мозге" гарантированно содержит исключения. Поэтому, если сделать ГУТ слишком грандиозным, он не сможет объяснить много конкретных данных. Но если слишком сильно привязать ее к конкретным данным, она перестанет быть великой. Будучи непроверяемыми, непроверенными или проверенными и провалившимися, ГУТ мозга, пытаясь объяснить слишком много, рискуют не объяснить вообще ничего.

В то время как для нейробиологов, стремящихся к GUT, это представляет собой нелегкую задачу, в физике это не так сложно. Причина такого различия может быть проста: эволюция. Нервные системы развивались на протяжении веков, чтобы удовлетворить потребности ряда конкретных животных в конкретных местах, сталкивающихся с конкретными проблемами. Изучая такой продукт естественного отбора, ученые не имеют права на простоту. Биология выбрала любой путь, необходимый для создания функционирующих организмов, не обращая внимания на то, насколько понятной будет та или иная их часть. Поэтому нет ничего удивительного в том, что говорится о том, что мозг - это просто сборная солянка из различных компонентов и механизмов. Это все, что нужно для его функционирования. В общем, нет никаких гарантий - и, возможно, даже нет убедительных причин ожидать, - что мозг можно описать простыми законами.

Некоторые ученые предпочитают принять этот беспорядок. Вместо того чтобы сократить мозг до самых простых элементов, они строят некую "большую единую модель", которая соединяет все части воедино. В то время как традиционные модели GUT по простоте напоминают стейк, приготовленный с добавлением соли, эти модели больше похожи на большую кастрюлю супа. И хотя они не такие изящные и элегантные, как GUT, они могут быть лучше оснащены для выполнения работы.

Одним из примеров такого более инклюзивного подхода является сверхдетальное моделирование, созданное в рамках проекта Blue Brain Project, о котором говорилось в главе 2. Эти исследователи извлекли бесчисленное количество деталей о нейронах и синапсах с помощью серии кропотливых экспериментов. Затем они собрали все эти данные в сложную вычислительную модель небольшого участка мозга. Такой подход предполагает, что каждая деталь ценна и что мозг не понять, если их отбросить. Это искреннее принятие всех нюансов биологии в надежде, что, собрав все воедино, мы получим более полное представление о том, как работает мозг. Однако проблема здесь заключается в масштабах. При восходящем подходе к восстановлению мозга можно работать только с одним нейроном за раз, а значит, до создания полной модели еще далеко.

Семантическая архитектура указателей (Semantic Pointer Architecture Unified Network), более известная как SPAUN, подходит к делу с совершенно другой стороны. Вместо того чтобы фиксировать все тонкости нейробиологии, SPAUN, разработанная командой под руководством Криса Элиасмита в Университете Ватерлоо (Онтарио, Канада), направлена на создание работающей модели мозга. Это означает, что мы получаем те же сенсорные входы и имеем те же двигательные выходы. В частности, SPAUN получает на вход изображения и управляет симулированной рукой для создания выходных данных. Между этими входами и выходами находится сложная сеть из 2,5 миллионов простых модельных нейронов, расположенных таким образом, чтобы в общих чертах имитировать структуру всего мозга. Благодаря этим нейронным связям SPAUN может выполнять семь различных когнитивных и моторных задач, таких как рисование цифр, запоминание списков объектов и составление простых узоров. Таким образом, SPAUN отказывается от элегантности в пользу функциональности. Конечно, человеческий мозг содержит в десятки тысяч раз больше нейронов и может выполнять гораздо больше, чем семь задач. Смогут ли принципы утилитарности и масштабирования, благодаря которым SPAUN достигла своей цели, довести ее до полноценной модели мозга - или нужно будет добавить еще больше нюансов работы нейронов - пока