Джеф Хокинс - Об интеллекте
Здесь возникает вопрос: Когда отдельная область хранит последовательность, то последовательность чего именно она хранит? Ответ в том, что область сначала классифицирует информацию, как одну из ограниченного количества возможностей, и только потом ищет последовательность. Вообразите, что вы — отдельная кортикальная область. Ваша задача — сортировать кусочки цветной бумаги. Вам предоставили десять корзин, каждая из которых помечена образцом цвета. Одна корзина для зеленых, другая для желтых, третья для красных и так далее. Вам дают кусочки цветной бумаги, один за другим, и велят сортировать их по цветам. Каждая полученная вами бумажка слегка отличается. Поскольку в мире бесконечное количество цветов, вы никогда не получите двух бумажек в точности одного и того же цвета. Иногда легко сказать, в какую корзину должна быть помещена цветная бумажка, но иногда это сложно. Бумажка, которая наполовину красная, а наполовину оранжевая, может быть помещена в любую корзину, но вы должны поместить только в одну из низ, либо в красную, либо в оранжевую, даже если придется выбирать произвольно. (Цель данного упражнения — показать, что мозг должен классифицировать паттерны. Области кортекса делают это, но нет ничего подобного корзинам, в которые клались бы паттерны.)
Теперь вам дали дополнительное задание найти последовательность. Вы замечаете, что часто возникает последовательность «красный красный зеленый пурпурный оранжевый зеленый». Вы называете это «ККЗПОЗ» — последовательностью. Заметьте, что ни одну последовательность невозможно распознать, если вы не классифицируете каждый кусочек бумаги. Без предварительной классификации каждого кусочка бумаги к одной из десяти категорий вы не сможете сказать, что две последовательности являются одинаковыми.
И так, вы поняли задачу и выполняете ее. Вы собираетесь просматривать все входные паттерны — кусочки цветной бумаги, поступающие из низших кортикальных областей — классифицировать их и искать последовательности. Оба шага, классификация и формирование последовательности необходимы для создания инвариантного представления, и каждая область кортекса делает это.
Процесс формирования последовательности окупается, когда информация неоднозначна, как в случае с кусочком бумаги, который попадает иногда между красным и оранжевым. Вы должны выбрать корзину для бумажки, даже если вы не уверены, более красная она или более оранжевая. Если вы знаете наиболее подходящую последовательность для этой серии входных паттернов, вы используете это знание для того, чтоб решить, как классифицировать неоднозначную информацию. Если вы уверены, что вы в «ККЗПОЗ» последовательности, потому что вы только что получили две красных, зеленую и пурпурную, вы ожидаете, что следующая бумажка будет оранжевой. Но следующий кусок бумаги оказывается не оранжевым. Наоборот, он совершенно не там между красным и синим. Он может быть даже слегка красным, чем оранжевым. Но вы знакомы с ожиданием «ККЗПОЗ»-последовательности, и следовательно, вы помещаете бумажку в оранжевую корзину. Вы используете контекст знания последовательности для разрешения неоднозначности.
Мы видим, что этот феномен происходит постоянно в каждодневном опыте. Когда человек говорит, его конкретные слова очень часто не могут быть поняты без контекста. Но когда вы слышите неоднозначное слово в предложении, вы не заморачиваетесь на неоднозначности слова. Вы понимаете его. Аналогично рукописные слова часто неясны без контекста, но часто читаемы внутри целого предложения. Большую часть времени вы не осведомлены, что вы ощущаете неоднозначность или неполноту информации. Вы слышите то, что ожидаете услышать, и видите то, что ожидаете увидеть — по крайней мере, когда то, что вы видите и слышите, удовлетворяет вашему прошлому опыту.
Заметьте, память о последовательностях позволяет вам не только разрешать неоднозначности в полученной информации, но также предсказывать, какая информация должна поступить далее. Пока ваш кортекс сортирует цветную бумагу, вы можете сказать человеку, подающему вам бумагу: «Эй, если ты сомневаешься, какую бумажку дать, то, по моим воспоминаниям, это должна быть оранжевая». Распознавая последовательности паттернов, кортикальные области будут предсказывать будущую информацию и говорить нижестоящим областям, чего они должны ожидать.
Область кортекса не только изучает последовательности, она также обучается модифицировать их классификацию. Скажем, вы начали с набора корзин, помеченных «зеленые», «желтые», «красные», «пурпурные» и «оранжевые». Вы готовы распознавать последовательность «ККЗПОЗ» также, как и другие комбинации этих цветов. Но что если цвет будет сильно отличаться? Что если каждый раз, когда вы видите последовательность «ККЗПОЗ», пурпурный нередко сильно отличается? Новый цвет больше похож на индиго. Так что вы заменяете пурпурную корзину на «индиго». Теперь корзина лучше соответствует тому, что вы видите; вы сократили неоднозначность. Кортекс пластичен.
В кортикальных областях классификации снизу вверх и последовательности сверху вниз постоянно взаимодействуют, изменяясь в течение жизни. В этом суть обучения. Фактически, все области кортекса пластичны, таким образом они могут модифицироваться с накоплением опыта. Формирование новых классификаций и новых последовательностей — это именно то, как вы помните мир.
Напоследок, давайте взглянем на то, как классификация и предсказание взаимодействуют в области кортекса выше по иерархии. Другое назначение вашего кортекса — передать в вышестоящую область имя последовательности, которую вы видите, таким образом, вы передаете кусочек бумаги с надписью «ККЗПОЗ». Эти буквы сами по себе мало что значат для вышестоящей области; имя — это просто паттерн, который комбинируется с другой информацией, классифицируется и затем передается в еще более вышестоящие области. Подобно вам, он отслеживает последовательности, которые он видит. В некоторый момент он может сказать вам: «Эй, если ты сомневаешься, что передать мне, то, по моим воспоминаниям, я предсказываю, что это должна быть последовательность ‘ЖЖКЗЖ’». Это по сути для вас инструкция о том, что искать в вашем собственном входном потоке. Вы лучше будете интерпретировать то, какую последовательность видите.
Поскольку большинство людей слышали термин классификация паттернов, используемый в исследованиях по ИИ и по машинному зрению, давайте взглянем на то, как этот процесс в его обычном понимании отличается от того, что делает кортекс. В попытках заставить машины распознавать объекты исследователи обычно создают шаблоны — скажем, изображение чашки, или некоторый прототип чашки — и затем дают машине инструкции сопоставлять поступающую информацию с прототипом. Если обнаруживается близкое совпадение, компьютер скажет, что он обнаружил чашку. Но в нашем мозгу нет шаблонов подобных этому, и паттерны, которые получает каждая область кортекса, не похожи на картинки. У вас нет воспоминаний о мгновенных снимках с вашей сетчатки, или мгновенных снимков паттернов от улитки или от кожи. Иерархическое представление, являющаяся памятью об объектах, распределено по кортикальной иерархии; она не располагается в одной точке. Также, поскольку каждая область формирует инвариантные воспоминания, то, что обычно область кортекса изучает в последовательностях в инвариантной форме, само по себе и является последовательностью инвариантных воспоминаний. Вы не найдете изображения чашки или какого-либо другого объекта, хранящегося в вашем мозге.
В отличие от памяти видеокамеры, ваш мозг помнит мир таким, какой он есть, а не таким, как он видится. Когда вы думаете о мире, вы вспоминаете последовательности паттернов, которые соответствуют тому, чем являются и как себя ведут объекты мира, а не тому, как они представляются через те или иные органы чувств в любой момент времени. Последовательности, с помощью которых вы получаете опыт об объектах мира, отражают инвариантную структуру самого мира. Порядок, в котором вы воспринимаете части мира, определяется структурой мира. Например, вы можете попасть в самолет, идя прямо по переходу-«рукаву», но не через пункт регистрации на рейс. Последовательности, с помощью которых вы воспринимаете мир, являются реальной структурой мира, и они именно то, что помнит кортекс.
Не забывайте, однако, что инвариантное представление в любой области кортекса может быть развернуто в детальное предсказание того, как ситуация появится в ваших органах чувств, путем распространения паттерна вниз по иерархии. Аналогично инвариантное представление в моторном кортексе может быть развернуто в моторные команды, специфические в данной ситуации, путем распространения паттерна вниз по моторной иерархии.