Книга: Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Машина Тьюринга в человеческом обличье

Машина Тьюринга в человеческом обличье

Но вот информация «достигла сознания», угасание ей не грозит — может ли она теперь использоваться в дальнейшей деятельности? Действительно ли некоторые когнитивные операции требуют участия сознания и лежат за пределами возможностей бессознательных мыслительных процессов? Ответ, по всей видимости, положительный: как минимум для человека сознание является источником возможностей, не уступающих возможностям сложнейшего компьютера.

Попробуйте хотя бы умножить в уме 12 на 13.

Закончили?

Вы почувствовали, как у вас в голове прокручивается каждая операция? Можете перечислить все действия, которые вы предприняли, одно за другим, и полученные промежуточные результаты? Обычно мы отвечаем на эти вопросы положительно: да, мы осознавали всю цепочку действий, которые пришлось проделать, чтобы получить произведение 12 и 13. Лично я первым делом вспомнил, что 12² будет 144, а потом просто добавил еще 12. Кто-нибудь другой мог по старинке перемножить все цифры одну за другой. Важно другое: какую бы стратегию мы ни использовали, мы можем осознанно ее изложить. И наш рассказ будет соответствовать действительности: проверить его можно с помощью таких поведенческих показателей, как время ответа и движения глаз²⁵. В психологии такая точная интроспекция — явление нечастое. Преобладающее большинство операций, которые мы проделываем в уме, невидимы для нас самих: мы понятия не имеем об операциях, с помощью которых распознаем лица, планируем следующий шаг, складываем два однозначных числа или подбираем нужное слово. С числами, состоящими более чем из одного знака, дело, по-видимому, обстоит иначе: для того чтобы выполнять с ними арифметические действия, мы совершаем ряд действий, которые сами же можем наблюдать. Полагаю, что причина этого проста. Создание сложных стратегий за счет объединения нескольких простых действий — компьютерщики называют это «алгоритмом» — это еще одна уникальная функция сознания, развившаяся в ходе эволюции.

Сможете вы решить пример 12x13 без помощи сознания, если эти цифры покажут вам сублиминальным образом? Нет, нет и нет²⁶. Вам не обойтись без неторопливой системы-диспетчера, которая сохранит промежуточный результат и передаст его на следующий этап. Для гибкой передачи информации между стандартными внутренними процессами мозгу требуется «маршрутизатор»²⁷. Вот она, важная функция сознания: собирать информацию, поступающую от различных процессоров, объединять ее и передавать результат — осознаваемый символ — на другие, специально выбранные процессоры. Эти процессоры, в свою очередь, проделывают над символом бессознательные операции, и цикл повторяется столько раз, сколько потребуется. В результате мы получаем нечто вроде гибридной машины последовательно-параллельного действия, в работе которой периоды активной параллельной работы сменяются последовательным принятием решений и распределением информации.

Вместе с физиками Мариано Сигманом и Ариэлем Зильбербергом мы принялись исследовать вычислительные возможности этой системы²⁸. Она весьма напоминает то, что ученые-компьютерщики зовут «продукционной системой», — разновидность программ, созданную в 60-х годах XX века для решения задач, связанных с искусственным интеллектом. Продукционная система включает в себя базу данных («рабочая память») и массу разнообразных правил формата «если — то» (например, если в рабочей памяти есть А, заменить его на последовательность ВС). На каждом этапе работы система проверяет, соответствует ли правило текущему состоянию рабочей памяти. Если состоянию рабочей памяти соответствуют сразу несколько правил, то выбор совершается на основании стохастической системы приоритетов. Выбранное правило «просыпается» и изменяет содержание рабочей памяти, после чего процесс возобновляется. Таким образом, цепочка шагов состоит из последовательных циклов осознанного доступа, пробуждения и передачи данных.

Примечательно, что продукционные системы крайне просты, но при этом позволяют произвести любую эффективную процедуру — любые вычисления, какие только можно придумать. Возможностями они не уступают машине Тьюринга — воображаемому устройству, изобретенному британским математиком Аланом Тьюрингом в 1936 году. На основе машины Тьюринга был создан современный цифровой компьютер²⁹. Следовательно, мы с таким же успехом можем утверждать, что человеческий мозг, будучи наделен способностью к гибкой маршрутизации процессов, действует как биологическая машина Тьюринга. Мозг позволяет нам медленно проворачивать последовательность вычислений. Невысокая скорость вычислений объясняется тем, что промежуточный результат на каждом этапе должен удерживаться в сознании до тех пор, пока не поступит на следующий этап.

С этим построением связан один любопытный исторический курьез. Алан Тьюринг изобрел свою машину в попытке ответить на вопрос, заданный в 1928 году математиком Дэвидом Гилбертом: способен ли механический аппарат заменить математика и исключительно за счет манипуляций с символами определить, является ли то или иное математическое утверждение логическим следствием определенного набора аксиом? Машина Тьюринга должна была имитировать «действия человека, совершающего вычисления с действительными числами» (так писал сам Тьюринг в своей основополагающей работе 1936 года). Правда, Тьюринг не был психологом и мог полагаться исключительно на собственную интроспекцию. Полагаю, именно поэтому его машина воспроизводит лишь часть процессов, которые идут в голове у математика, — именно те, которые можно отследить с помощью сознания. Последовательные операции с символами, производимые машиной Тьюринга, можно назвать неплохой моделью операций, производимых при участии человеческого сознания.

Не поймите меня неправильно — я вовсе не намекаю на распространенное утверждение о том, что человеческий мозг — это тот же компьютер. В мозгу человека преобладают параллельные, самоизменяющиеся структуры, мозг работает с вероятностными распределениями, а не с дискретными символами, и устройство его радикально отличается от архитектуры современных компьютеров. Нейробиологи давно уже отказались от сравнения мозга с компьютером. Но вот действия мозга в процессе длительных вычислений последовательная продукционная система или машина Тьюринга воспроизводят довольно точно³⁰. Так, время решения примера с большими числами вроде 235+457 складывается из времени, затрачиваемого на каждую элементарную операцию (5+7; переход; 3+5+1 и, наконец, 2+4) — именно так и должно случиться при последовательном выполнении этапов решения³¹.

Модель Тьюринга — идеализированный вариант работы мозга. Изучив человека, мы увидим, что его действия не вписываются в эту идеальную схему. Этапы не разделены во времени, отчасти накладываются друг на друга, возникают нежелательные перекрестные взаимодействия между операциями³². Когда мы считаем в уме, следующая операция может начаться раньше, чем закончится предыдущая. Мы с Джеромом Сакуром изучали один из простейших алгоритмов: возьмите число n, прибавьте к нему 2 (n+2) и скажите, будет ли полученное число больше или меньше пяти (n+2>5). Наблюдалась интерференция: участники подсознательно принимались сравнивать исходное число n с пятью еще прежде, чем получали промежуточный результат n+2³³. Компьютер такой глупой ошибки ни за что бы не совершил: каждая операция происходит под контролем системных часов, а цифровая система маршрутизирования доставляет каждый фрагмент информации точно на предназначенное ему место. Но мозг-то ведь развился вовсе не для решения сложных арифметических задач. Его архитектура возникла под действием естественного отбора в вероятностном мире — именно поэтому мы так часто ошибаемся, считая в уме. Мы с большим трудом «переключаем» наш мозг на последовательные подсчеты и с помощью сознания замедляем информационный обмен и превращаем его в цепочку последовательных действий³⁴.

Но если сознание действительно является подобием лингва франка, средством гибкой передачи информации по сети заточенных под совсем другие задачи процессоров, напрашивается простой вывод: одна привычная операция может производиться бессознательно, однако несколько последовательных шагов могут быть произведены только при условии, что информация будет обработана с помощью сознания. Так, если говорить об арифметике, то пример 3+2 наш мозг решит без помощи сознания, а вот (3+2)², или (3+2)-1, или 1:(3+2) — нет. Вычисления, состоящие из нескольких этапов, всегда требуют сознательных усилий³⁵.

Мы с Сакуром решили проверить эту мысль экспериментально³⁶. В ходе эксперимента мы мимолетно показывали замаскированное число n, которое участники видели лишь в половине случаев. Затем мы просили их произвести с этим числом различные операции. Всего у нас было три блока: участники должны были назвать число, добавить к нему 2 (n+2) и сравнить его с 5 (n>5). В четвертом блоке задание состояло из двух вычислений: к числу следовало добавить 2, а затем сравнить полученный результат с 5 (n+2>5). По первым трем заданиям результаты участников были значительно лучше случайных. Участники могли утверждать, что не видели числа, но, когда мы просили их дать ответ наобум, с удивлением обнаруживали, что откуда-то бессознательно его почерпнули. Они давали правильное название невидимого числа значительно чаще, чем если бы действовали совершенно наугад: правильной оказалась почти половина ответов, в то время как при выборе из четырех цифр вероятность правильной догадки составила бы всего 25 процентов. Они даже могли добавить к числу 2 или ответить на вопрос о том, больше или меньше оно пяти (и здесь правильные ответы тоже встречались чаще, чем велит статистика). Конечно, все эти операции были испытуемым давно знакомы и привычны. Как мы уже знаем из главы 2, есть множество свидетельств, указывающих на то, что эти операции могут частично производиться без помощи сознания. Важно, однако, заметить, что, выполняя задачу с двумя действиями (n+2>5), участники не могли дать правильный ответ и пускались в догадки. И это странно, ведь только что они крайне успешно справлялись с заданиями, в которых требовалось назвать число и использовать это число для выполнения других заданий! Участники правильно называли замаскированное число в пяти случаях из десяти, то есть сублиминальная информация у них в мозгу присутствовала, но без помощи сознания использовать ее для совершения двух последовательных вычислений никому не удалось.

В главе 2 мы видели, что мозг без каких-либо проблем способен бессознательно аккумулировать данные — складывать показанные подряд стрелки³⁷, цифры³⁸ и даже советы по выбору автомобиля³⁹, а итоговый результат может повлиять на подсознательно принимаемые решения. Противоречие? — нет, ведь аккумуляция множества фрагментов воспринимается мозгом как одна операция. Нейронный аккумулятор открывается — и любые данные, как осознанные, так и неосознанные, могут качнуть его в ту или другую сторону. Бессознательный процесс принятия решений не может, по-видимому, только одного: выдать четкое решение, которое можно было бы передать на следующий этап. Даже под влиянием бессознательных данных наш внутренний аккумулятор не в силах перейти невидимую черту, принять решение и передать его дальше. Так и получается, что при сложных подсчетах наше подсознание застревает на уровне сбора данных для первой операции и до второй добраться уже не может.

Более того, информацию, лежащую в сфере бессознательного, мы не можем осмыслить стратегически. Сублиминальным данным нет хода в наши стратегические построения. Может показаться, что мы повторяемся, но это не так. В конце концов, построение стратегий — это просто еще одна разновидность идущих в мозгу процессов, поэтому невозможность реализации этого процесса без участия сознания — вопрос неочевидный и имеющий совершенно определенные эмпирические последствия. Помните задачу со стрелками? Человеку показывают подряд пять стрелок, указывающих в разные стороны, и просят сказать, в какую сторону было направлено большинство из них. Если подключить к решению сознание, то выигрышная стратегия будет найдена мгновенно: как только стрелок, глядящих в одну сторону, станет три штуки, игра будет окончена и никакая дополнительная информация для ответа не потребуется. И участники охотно эту стратегию используют, стремясь побыстрее разделаться с заданием. Но опять-таки возможен такой ход только в случае, если информация воспринимается осознанно, а не лежит ниже порога сознательного восприятия⁴⁰. Если же изображения стрелок демонстрируются ниже этого порога, участник только и может, что складывать их число, а бессознательно совершить стратегический переход на следующий этап — нет.

Итак, результаты этого эксперимента свидетельствуют о важнейшей роли нашего сознания. Чтобы рационально обдумать проблему, нам нужно сознание. Могучее бессознательное производит сложнейшие операции, но последовательно реализовать рациональную стратегию может только сознание. Сознание работает маршрутизатором, выбирает последовательности процессов и направляет им информацию, а мы за счет этого получаем доступ к совершенно новому способу обработки данных — к биологической машине Тьюринга.