Ako funguje náš mozog a čo sa v ňom deje? Na základe toho, čo robí človek, ako sa rozhoduje a aké sú podmienky? Vyacheslav Demin, kandidát fyzikálnych a matematických vied, vedecký sekretár Kurchatovského komplexu technológií NBIKS Národného výskumného centra „Kurchatovský inštitút“, o tom hovoril v prednáške vo vzdelávacom centre „Sirius“. "Lenta.ru" publikuje výňatky zo svojej reči.
Prelomiť medzeru
Mozog sa skladá z asi sto miliárd neurónov, tj nervových buniek, ktoré navzájom prijímajú a prenášajú informácie pomocou elektrických a chemických signálov prostredníctvom procesov (dendritov a axónov). Dotykom neuróny vytvárajú neurónové siete. Miesto kontaktu sa nazýva synapse. V mozgu je asi štvornásobok synapsií (štvornásobok je číslo, po ktorom nasleduje 15 núl, čo je milión miliárd). To znamená, že každý neurón má asi 10 000 spojení - veľmi odhaľujúca ilustrácia toho, aké rozmanité a mnohostranné môže byť spojenie iba jednej nervovej bunky. Látka, ktorá pomáha sprostredkovať informácie, sa nazýva neurotransmiter. Veda pozná niekoľko stoviek takýchto látok.
Vyacheslav Demin
Vedecká komunita pristupuje k problematike štúdia mozgu z rôznych perspektív. Existujú neurofyziológovia, ktorí zvažujú špecifické procesy na neurálnej úrovni, možno ich bežne nazývať „materialisti“. Na druhej strane sú neuropsychológovia, možno ich bežne nazývať „idealisti“, v centre ich pozornosti je svet ideí, priestor ľudských vyšších kognitívnych funkcií zodpovedných za pamäť a myslenie, vedomie a podvedomie, emócie a rozhodovanie, postoj k sebe samému a iným ľuďom. … Medzi prvým prístupom a druhým prístupom je zásadný vysvetľujúci rozdiel. Študuje sa pomocou kognitológie, čo je vedecké smerovanie, ktoré sa nedávno vyvinulo na križovatke neurofyziológie a neuropsychológie. Zdá sa, že práve kognitológia môže viesť v prvom rade k prelomeniu vo vytváraní umelej inteligencie.
Propagačné video:
Nájdenie optimálneho riešenia
Čo je to myslenie? Je to neustále hľadanie optimálneho riešenia problémov, ktorým čelíme. Spravidla má človek pri prijímaní aj najmenšieho rozhodnutia niekoľko možností, pred každým krokom sa ocitne na vidličke a výsledok nie je vopred určený. Osoba musí urobiť najlepší ťah. To znamená, že každú sekundu si každý z nás v hlavách stavia „strom možností“a niekedy je tento strom neuveriteľne rozvetvený.
Ako zvoliť ten správny, najmä ak nie je známy vyhľadávací algoritmus? Intelekt používa takzvanú heuristiku. Na ilustráciu môže byť použitý príklad z šachu. Na doske je také usporiadanie kúskov možné, keď napríklad biely má iba kráľa a pešiaka, ale pešiaka sú umiestnené tak, aby neumožňovali čiernej prejsť. Osoba okamžite chápe, že za takých podmienok je najpriaznivejším a najpravdepodobnejším výsledkom hry pre Bielu remíza.
Počítačový program Deep Thought, ktorý neskôr porazil majstra sveta Garryho Kasparova, však posudzoval situácie výlučne z matematického hľadiska. Videl, že biely pešiak môže chytiť čierneho veža, čo by viedlo k výraznému oslabeniu súpera a zlepšeniu bodovej pozície. Počítač si neuvedomil, že týmto krokom otvára otvor v obrane. V dôsledku toho už nemohol počítať s remízou, dostal matku a prehral hru.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Programátori následne zaviedli do počítača algoritmus pre akcie v takýchto situáciách a stroj už také chyby neurobil. Prírodná inteligencia je na rozdiel od umelej inteligencie schopná samostatne vyvodiť závery, analyzovať chyby a nie ich opakovať.
Reprezentácia znalostí
Druhým aspektom myslenia je reprezentácia vedomostí. Všetci sa pozeráme na svet hranolom vnímania a formujeme v našich hlavách model procesu alebo objektu. Tieto názory sú individuálne. A keď si myslíme, že pracujeme s modelmi, a nie so skutočnými objektívnymi údajmi.
Tam je slávny vtip asi pohár naplnený vodou. Optimista si myslí, že je napoly plný, pesimista napoly prázdny. Môžu však existovať aj iné nápady. Napríklad programátor povie, že kapacita je dvakrát väčšia, ako je potrebné. Počiatočné objektívne údaje sú rovnaké, ale modely, ktoré ľudia používajú, sú odlišné. Výsledkom je, že ak je k objednávke priradená určitá úloha, riešenia sa môžu navzájom líšiť. Je dôležité nájsť vhodnú reprezentáciu, v ktorej je algoritmus, ktorý problém rieši. Pri inej neúspešnej prezentácii sa problém môže ukázať ako mimoriadne ťažký alebo úplne nerozpustný.
Preto by sa malo myslenie kombinovať s učením, tj hromadením informácií s následnou generalizáciou. Môžete nekonečne pozerať veľmajstra, zapisovať a zapamätať si jeho pohyby a potom ich prehrať. Ale to vás nenaučí, ako hrať šach. Naopak, pokusy pochopiť samotný systém alebo taktiku hry, ktoré dávajú predstavy o všeobecnej prezentácii šachových problémov veľmajstrom, nakoniec prinesú pozitívne výsledky s časom a praxou. Toto je učenie.
Druhy myslenia
Ako sa vyvíja myslenie človeka? V detstve - prostredníctvom vizuálnej a efektívnej prezentácie: „Videl som - urobil som niečo.“Vizuálne figuratívne myslenie sa postupne formuje: „Videl som - spomínal som si alebo predstavoval súvisiace objekty alebo možnosti konania - vykonal som akciu“. Jednotlivé objekty sú nahradené kategóriami, reprezentáciami, sú modelované samostatné väzby. Ďalšou fázou je úplne abstraktné verbálne-logické myslenie, keď pre proces samotného myslenia už nie je potrebné vykonávať žiadne činnosti, všetko sa deje vo fantázii.
V polovici 20. storočia uskutočnil experiment nemecký psychológ Wolfgang Keller. Vedľa klietky opíc položil banán a dal zvieratám palicu. Takmer okamžite prišli na to, ako sa dostať k banánu pomocou palice a tlačiť ju do klietky. Stalo sa to vďaka vizuálne aktívnemu mysleniu: opice vzali palicu a experimentovali, rýchlo našli riešenie.
Potom bola úloha komplikovaná: banán sa dal ďalej a opiciam boli dané dve palice, z ktorých bolo možné zostaviť jednu dlhú. Táto hádanka bola drvivá pre drvivú väčšinu. Opice boli rozzúrené, ale nedokázali prísť na to, čo robiť, skočili okolo klietky, búchali paličkou po tyčiach.
Najchytrejší si sadol, premýšľal a po chvíli pochopil, čo má robiť. Tento okamih prechodu na vizuálne obrazové myslenie sa nazýva „gestalt prepínanie“: opica sa zastavila, ale chaoticky a neúčinne a začala myslieť. Inými slovami, myšlienka je „obmedzená akcia“, to znamená, činnosť prenesená do fantázie.
Foto: Depositphotos
Takto vznikne univerzálne myslenie: ak sa zvolený algoritmus nezmestí, mozog hľadá novú myšlienku a nové možné spojenia, putuje po „strome možností“, kým nenájde vhodnú možnosť. Nájdené riešenie potom ovplyvňuje vonkajšie prostredie (váš banán) a ide (pravdepodobne spolu s novým nájdeným zastúpením) do vedomostnej základne, čím obohacuje osobné skúsenosti.
Emócie zohrávajú dôležitú úlohu v univerzálnom myslení. Modulujú cieľ, upravujú ho. Predstavte si, že robot dokončí úlohu. Zrazu sa všetko začne explodovať dopredu. Stroj necíti strach, preto sa nezmení ani cieľ, ani línia správania. Výbuch - robot je zničený. A človek na svojom mieste by sa pokúsil zachrániť život, aby mohol dokončiť pôvodnú úlohu.
Ak sa informácie spracúvajú
Prvou úlohou mozgu je rozpoznávanie vzorov. Čo sa stane, keď uvidíte, povedzte, ľudskú tvár? Informácie vstupujú do žiaka a premietajú sa na sietnicu. Signál je prenášaný do primárnej vizuálnej kôry. Je umiestnený bližšie k zadnej časti hlavy a je zodpovedný za rozpoznávanie iba najjednoduchších geometrických objektov, ako sú napríklad čiary s rôznymi uhlami sklonu. Informácie sa odfiltrujú a prenesú do sekundárnej vizuálnej kôry, kde sa rozpoznajú zložitejšie vzory, napríklad polkruhy.
Ďalej sú spracované informácie prenášané do časovej oblasti mozgovej kôry (to je takzvaná ventrálna cesta spracovania vizuálnych informácií), kde sú rozpoznané také jednoduché prvky, ako sú nos, oko a ucho. Ako sa to deje? Existujú neuróny, ktoré reagujú iba na nos, sú neuróny, ktoré reagujú iba na oko a tak ďalej. Zároveň existujú neuróny bez špeciálnej špecializácie a môžu reagovať na nos aj na oko.
Výsledkom je, že aktivita celej sady týchto buniek sa prenáša do orbitofrontálnej kôry mozgu vo frontálnych lalokoch. Tam sa obraz spojí a tvár rozpoznáte ako celok. Postupom času je informácia komprimovaná, zakaždým, keď je kódovaná menším počtom neurónov - zdá sa, že je archivovaná. V predných lalokoch mozgu je kódovaný sklad rôznych obrazov na vysokej úrovni, s ktorým osoba nakoniec pracuje.
Mozog nie je vo svojej činnosti nezávislý. Vykonáva sa talamus, párový orgán, ktorý končí v strednom mozgu od miechy. V talame sú vlákna spojené s každou časťou kôry. Sťahovaním za nich aktivuje určité oblasti, ktoré sú v súčasnosti zodpovedné za optimálne riešenie súčasnej úlohy.
Ale ani dirigent nie je nezávislý. Talamus je riadený tzv. Bazálnymi jadrami (ganglií). Kľúčové neuróny v týchto jadrách sú vysoko závislé od dopamínu, neurotransmiteru, ktorý spôsobuje akútne potešenie u ľudí.
Všetci sme závislí od dopamínu, bez ohľadu na to, aké smutné je pripustiť, že bazálne jadrá chcú stále veľa dopamínu. Vyniká však ako reakcia na subjektívnu hodnotu konkrétneho rozhodnutia, za ktoré je zodpovedná určitá oblasť kôry.
Ľudský mozog
Obrázok: Diomedia
Ak je hodnota aktivácie časti kôry vysoká, to znamená, že toto rozhodnutie je pre nás v súčasnej situácii pravdepodobne optimálne, uvoľní sa viac dopamínu a zažijeme radosť. Čo určuje hodnotu? Po prvé, naše skúsenosti. Malé dieťa má minimálne skúsenosti a raduje sa takmer zo všetkého na svete, z každej kocky. Preukázaním zvedavosti človek skúma rôzne možnosti, posilňuje tie, ktoré prinášajú subjektívne výhody, a teda uvoľňovanie dopamínu, a vyhýba sa tým, ktoré naopak spôsobujú nepríjemné alebo bolestivé pocity. Keď dozrievate a získavate skúsenosti, bar pre hodnotu stúpa.
Po druhé, hodnota je určená emóciami (a nielen pozitívnymi): čím sú jasnejšie, tým vyššia je hodnota. Preto nasleduje ďalší neurofyziologický regulátor - oblasti mozgu zodpovedné za emócie (mandle, hippocampus, predné a časové laloky kôry a ďalšie).
Ukazuje sa, že mozog v procese hľadania optimálneho riešenia úlohy, ktorá mu bola predtým poskytnutá, funguje ako samoregulačný systém. Na jednej strane využíva poznatky zo skúsenosti (to znamená zo zodpovedajúcich častí kortexu), na druhej strane zvažuje tieto rozhodnutia prostredníctvom systému prežívania emócií (vrátane rovnakých a iných častí kortexu a orgánov limbického systému mozgu). To všetko sa zhromažďuje v bazálnych jadrách a prostredníctvom talamu sa dáva do úvahy aktivácia oblasti kôry, ktorá poskytuje dopamínovým neurónom najväčšiu odmenu v bazálnych a iných mozgových štruktúrach.
mozoček
Mozoček hrá mimoriadne dôležitú úlohu. Verí sa, že je zodpovedný za koordináciu pohybov, zmysel pre rovnováhu a rovnováhu. Je však známe, že v mozočku, ktorý predstavuje iba asi 10 percent objemu mozgu, je z nejakého dôvodu asi dvakrát toľko neurónov ako vo zvyšku mozgu - 70 miliárd oproti 30. Je skutočne potrebné, aby toľko nervových buniek bolo potrebných iba na koordináciu pohybov?
Vedci len nedávno začali chápať, že mozoček je zodpovedný nielen za pohyby, ale všeobecne za všetky automatizmy vrátane „obmedzených akcií“- vzorce mentálnych reakcií z vedomostnej základne. Napríklad pre trénovaného atléta nebude pre trénovaného atléta obtiažne vykonať zadné sedlo s 360-stupňovou skrutkou. Urobí to bez váhania, pretože jeho mozoček získa informácie zo zásobníka v pravý čas, mozog dostane potrebné príkazy a telo automaticky vykoná tento akrobatický prvok. Športovec si nemyslí, jeho podvedomie funguje.
To isté sa zdá byť v prípade iných automatizmov, napríklad reči. Človek rozmýšľa vo vyšších obrázkoch a samotné mozočko rozhoduje, ako najlepšie ho obliecť v komunikačných prostriedkoch. Zároveň sú samozrejme zapojené dlhé a spoľahlivo zriadené centrá na spracovanie reči v mozgovej kôre, ale v úzkom spojení s mozgom, ktorý neustále ponúka hotové riešenia, automatizačné riešenia a / alebo opravuje nevyhnutne vznikajúce chyby v súlade s nimi.