Текст книги "Машина мышления. Заставь себя думать"
Автор книги: Андрей Курпатов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 29 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]
Если смотреть вблизи, картины, которые вам с привычного расстояния кажутся такими цельными и понятными, буквально рассыпаются на множество отдельных очень простых, примитивных форм.
Так и целостное изображение, формируемое нейронами вашей зрительной коры, обязано множеству кортикальных колонок, которые, синхронизируясь друг с другом, создают «картину», которую, как нам кажется, мы «видим глазом».
Но сама эта «картина», созданная вашим мозгом, своего рода «обман зрения»: вы не видите того, что вы видите, вы видите то, что создала ваша зрительная кора, а работает она как гравёр или экспрессионист, создавая изображение из элементов, каждый из которых кажется для этого совершенно неподходящим.
Да, это и в самом деле нечто весьма странное, причудливое…
Но это вовсе не конец – в ассоциативных зонах коры, где на самом деле и формируется итоговый, видимый вами образ, он дополняется множеством отдельных цветовых эффектов, игрой теней в пространственном объёме, тактильностью и т. д.
Всё это здесь смешивается и перемешивается, создавая тот образ целостного объекта, который вы, как вам кажется, и воспринимаете, а на самом деле – создаёте нейронными разрядами, происходящими одновременно в разных, зачастую весьма анатомически удалённых друг от друга отделах коры головного мозга.
Элементарное изображение воспринимаемой нами «картинки» – это наисложнейшая функция, производная огромной, неустанной работы, расчётной деятельности сотен миллионов нейронов.
И эти нейроны вовсе не тем заняты, что «рисуют» вам «мир». Нет, они просто конкурируют друг с другом за то, что вы ощутите, «прославите» при той или иной комбинации «палочек» и «чёрточек».
Муравьям, скажу вам, точно легче – у них нейронов меньше, да ещё они и подслеповаты.
Как вы, конечно, понимаете, «рисунками» дело не ограничивается – ведь вы не только смотрели на иллюстрацию в книге, за что вроде как отвечает зрительная кора, но и читали, мысленно, про себя произносили – «шестнадцатиугольник»…
За это отвечают уже другие зоны мозга: речевые центры – в нижней левой лобной доле (зона Брока) и верхне-заднем участке левой височной доли (зона Вернике), теменная доля справа и слева – поскольку без пространственного восприятия тут было не обойтись. Думаете, это всё?..
Пытаясь объяснить, как работают такие взаимосвязи, объединяющие данные из множества отделов мозга, исследователи рисуют схемы, которые поражают своей сложностью.
Но несмотря на это, отражают фактическое положение дел не намного лучше, чем карты-рисунки Марко Поло отражали фактическую географию Азии (рис. 26).
Сюда же, впрочем, надо приплюсовать и огромную массу других элементов этой гигантской расчётной системы – например, подкорковые и моторные структуры, которые сопровождают каждое наше действие.
Вряд ли вы заметили, например, саккады (быстрые синхронные движения), которые сделали ваши глаза благодаря соответствующим глазодвигательным нервам.
Рис. 26. Всего лишь несколько схем из работы Дарио Дематтиеса (Университет Буэнос-Айреса) и группы его коллег, которые попытались с помощью вычислительного подхода создать модель вычленения людьми фонем и их классификации из акустических потоков речевых данных28.
Не думаю, что вы обратили внимание на нервно-психическое напряжение, которое в целом разлилось по вашему телу, когда вы смотрели на изображение, которое повергло вас пусть даже в лёгкое недоумение.
А ведь всё это элементы единого, целостного поведенческого акта, каждая деталь которого продиктована конкретными нейронными образованиями, расположенными в анатомически совершенно разных зонах мозга, но сложившихся в функциональный нервный комплекс в конкретный момент времени.
Убедиться в том, насколько это сложная и взаимосвязанная система, достаточно просто: засуньте руку в мешок с ёлочными игрушками и перебирайте их по одной.
Одного тактильного ощущения окажется достаточно, чтобы практически увидеть в своём воображении сияющие стеклянные шары, деревянную лошадку на качающемся основании, искрящуюся керамическую шишку, звёздочки из пенопласта, да и игрушечного Деда Мороза вы легко на ощупь отличите хоть от Снегурочки, хоть от зайчиков…
Разве это не удивительно?! На мой взгляд, это потрясающе! Вы получили всего лишь несколько тактильных ощущений, которые тут же воскресили в вашем мозге множество нейронных ансамблей из зрительных образов.
Возможно, вы вспомнили что-то о прошедших Новых годах, мелодии праздничных песен или ещё что-то в этом роде. Может быть, вам даже взгрустнулось, а может, и наоборот, у вас поднялось настроение.
Не удивлюсь, если вы «почувствовали» запах ёлки и мандаринов.
Множество «муравьёв» вашего мозга сбежалось на этот клич – небольшой тактильный контакт, – и, объединившись, они произвели целую феерию – сложнейший интеллектуальный объект!
Но кто это сделал – разве вы сами?
Нет, ваши нейроны – эти «роботы» – связались с друг другом по проторенным связям и произвели этот ошеломляющий эффект – показали вам картины из вашей жизни, целый мини-фильм.
В каком-то смысле они создали сейчас произведение искусства…
Но конечно, нам сложно так думать – это же «мы вспомнили», «мы подумали», «мы угадали», «нам показалось», «представилось», «взгрустнулось»…
На деле же это был просто биохимикофизический процесс, который случился сам по себе, потому что в нас, в нашем мозге по ассоциативным связям была сформирована соответствующая нейронная программа.
По этому поводу искромётно и одновременно беспристрастно шутит уже известный нам Дэниэл Деннет:
«Большинство людей чуют – именно чуют, иначе и не скажешь, – что ни один робот не сможет обладать сознанием в том смысле, в котором им обладает человек. <…>
Но теперь мы знаем, что наше тело и мозг можно представить в качестве роботов, состоящих из роботов, состоящих из роботов – и так далее, до субнейронного уровня, где на благо системы трудятся двигательные белки и другие нанороботы.
А потому можем предположить, что это чутьё не более чем артефакт бедного воображения: люди просто не представляют себе роботов, устроенных на много порядков проще»29.
Именно по этой причине я и посчитал нужным, рассказывая о машине мышления, обратиться к нейронам.
Ведь это те самые роботы, из которых состоят другие роботы – мини-колонки, макроколонки, гиперколонки. А там, дальше, и сложные функциональные ассоциативные нейронные комплексы…
Но достаточно ли этого, чтобы согласиться с Деннетом и расписаться в том, что мы с вами – лишь роботы, сделанные из роботов, сделанных из роботов?
Покамест нет. Поэтому не будем торопиться и продолжим изучать нашу машину мышления, поднимаясь на ещё более высокие уровни организации мозга.
Конструктор Neuro-LEGO
Таким образом, машина может сгенерировать сообщение, а сообщение может сгенерировать машину. Норберт Винер
Когда мы только появляемся на свет, наш мозг, по существу, всего лишь заготовка к самому себе – эдакое полено папы Карло. Он будет учиться – познавать мир, в котором ему угораздило родиться, и под него адаптироваться.
Помню, когда меня в детстве отдали на хореографию, преподаватель постоянно повторял: «Я не леплю из вас танцовщиков. Я скульптор, который лишь отсекает лишнее, чтобы вы обрели правильную форму».
Эта метафора и в самом деле очень подходит к процессу, который происходит в детском мозге. Мозг младенца содержит огромный избыток нейронов. По некоторым данным, их в детском мозге в два раза больше, чем у взрослого человека.
Нашим не востребованным жизнью нейронам предстоит попросту погибнуть. Они будут удалены – стамеской или резцом обстоятельств, в которых мы родились.
Сложись наша судьба иначе, нам потребовались другие мозги, потому как миры, в которых чьим-то человеческим мозгам приходится жить, сильно отличаются друг от друга.
Родись мы в королевской семье британской короны, в трущобах Бомбея, в юрте оленевода за полярным кругом, в племени масаи, в Северной Корее, Японии или Иране – нам нужны были бы разные мозги.
Поскольку же наши гены не знают, куда их нелёгкая занесёт, мозг человека не только содержит избыточное количество нейронов, но и в целом изначально невероятно пластичен.
МЛАДЕНЧЕСКИЙ МОЗГ
Первые пять лет наш мозг в буквальном смысле переживает бум синаптического роста: молоденькие нейроны мозга хаотично связываются друг с другом мириадами связей – сцепляются, словно лианы в самых густых джунглях.
Впрочем, у такой «разносторонности» младенческого мозга есть и свои издержки. С одной стороны, он очень быстро, можно сказать на лету, учится – например, языку.
С другой стороны, как показывают исследования, проведённые под руководством профессора Коллеж де Франс знаменитого Станисласа Деана, мозг младенца обрабатывает информацию гораздо медленнее, чем мозг взрослого человека.
Так, например, в его экспериментах на существенные изменения в стимульном материале префронтальная кора младенца реагировала целую секунду, что втрое, а то и вчетверо дольше, чем у взрослого человека30.
Понятно, что медлительность – это не самое подходящее качество, если вы хотите выжить в дикой природе. Поэтому в параллели с многочисленным образованием синапсов запускается и обратный процесс – синаптический прунинг.
Pruning по-русски – это процедура обрезки растений, частичное удаление их ветвей или побегов с какой-то целью. Синаптический прунинг – это прореживание связей между нейронами.
В младенческом мозге разные его зоны ещё не очень в курсе, чем именно им придётся заниматься в будущем, потому они, как те пионеры, всегда и ко всему готовы. Как следствие, младенцы могут слышать звуки зрительной корой или, например, ощущать вкус на кончиках пальцев.
Но реальная жизнь какие-то из этих связей востребует – то есть их адекватность и необходимость подтверждается – а какие-то нет. Именно они и прунятся, так сказать…
Связи, равно как и нервные клетки, которые не были задействованы мозгом в той или иной деятельности или не получили подпитки раздражителями извне, – отмирают.
Те же нейроны и нейронные связи, что были востребованы нашей жизнью и вовлечены в решение актуальных для ребёнка задач напротив, становятся плотнее, ветвистее и протягиваются на большие расстояния внутри мозга.
Если какие-то лишние связи с возрастом всё-таки сохранятся, то человек может стать синестетом[12].
Активно процесс строительства человеческого мозга идёт не только в раннем детстве, но и в относительном зрелом возрасте – до 25, а некоторые даже считают, что и до 30–35 лет. Но что же там такое строится?
Раньше нейрофизиологи воспринимали мозг как несколько отдельных зон или областей, каждая из которых отвечает, как казалось, за какую-то свою конкретную функцию – зрение, слух, внимание, речь, мышление и т. д.
Всему пытались найти в мозге место. Но оказалось, что всё куда сложнее.
Соответствующие зоны в мозге и правда есть, и со своей собственной внутренней организацией. Но любой психический процесс вовлекает в свою работу и множество других областей мозга, которые вроде бы специализируются на чём-то другом.
Впрочем, это на самом деле вполне логично.
Когда я смотрю на пейзаж за моим окном (зрительная область коры), я вижу его элементы – море, деревья, беседку. То есть этот процесс поддерживают и центры речи, которые знают соответствующие слова, и они для него – не пустой звук, они сами по себе производят множество ассоциаций.
А ещё я вспоминаю, каким было прошлое лето, как я ходил пару раз к морю, соседей по дороге к нему и летнюю таверну на берегу.
То есть одновременно включаются и сложные пространственные образы, и области, отвечающие за социальные отношения, и, простите, вкус средиземноморской трески в кляре…
Этот список можно продолжать и продолжать. А по итогу окажется, что в этом, казалось бы, таком простом акте – смотрения в окно – задействован чуть ли не весь мозг.
Интенсивность его вовлечённости, может быть, и не абсолютна, но, как бы там ни было, число потревоженных данным пейзажем нейронных структур и в самом деле колоссально.
Нейронам, кортикальным колонкам, множеству их групп и подкорковым образованиям приходится связываться друг с другом в сложнейшие ансамбли, создавать новые и новые функциональные системы.
Возможно, вы знаете, что самым длинным нейроном в организме человека считается клетка, расположенная в стволе мозга и тянущая свой аксон аж до большого пальца ноги. Длина этого аксона у взрослого человека в среднем порядка 90 сантиметров.
Но и в головном мозге, как вы, наверное, догадываетесь, они наматывают те ещё круги!
То есть когда мы говорим, что нейронные связи прорастают в различные области коры и подкорки, мы буквально говорим о том, что нейроны протягивают свои отростки на целые сантиметры в длину, может быть, даже на десятки сантиметров.
И то, что это не самая простая задача, я думаю, понятно.
В процессе развития мозга в нём одновременно строятся миллионы и миллионы дорог. В результате получается такая сеть, как если бы мы собрали все дороги мира, включая железнодорожные, судоходные и воздушные пути, в каком-то очень ограниченном пространстве и наложили бы их друг на друга (рис. 27).
Рис. 27. Кар та анатомической связности различных отделов мозга (слева), карта функциональной связности (справа)31.
Поэтому главный принцип организации мозга, как мы теперь знаем, – сетевой. Причём строятся в нашем мозге как множественные системные связи, так и региональные сетевые структуры.
Ключевыми для нашего мозга являются базовые нейронные сети, о которых мы с вами уже говорили, – центральная исполнительная сеть, сеть выявления значимости, дефолт-система мозга.
Эти сети отвечают за определённые режимы работы мозга, когда мы, по сути, находимся в разных состояниях, зависящих от актуального момента: мы потребляем информацию или решаем какие-то задачи, нам надо сориентироваться по ситуации или же мы «блуждаем».
Но этим дело, конечно, не ограничивается: сетей в нашем мозге невероятное количество.
Сейчас этой областью исследований занимается целое научное направление, которое получило название «сетевая нейробиология» (ещё её называют «вычислительной», «теоретической», «математической» неврологией).
Здесь активно используются математика и моделирование, с помощью которых исследователи описывают принципы, которые определяют развитие мозга, его физиологию и познавательные процессы.
Подобное математическое моделирование используется как в отношении отдельных нейронов, так и для понимания механизмов памяти, нейропластичности, визуального внимания, речевой функции, обучения, сознания, базовых нейронных сетей и т. д.
В результате одни учёные представляют на суд других учёных головокружительные расчётные структуры связности мозга, а также множество загадочных графиков и умопомрачительных формул.
Честно признаюсь: это математическое чудо точно выше моих интеллектуальных способностей.
«ВЕЛИКОЛЕПНАЯ ВОСЬМЁРКА»
Наиболее интересные исследования в направлении сетевой нейронауки, на мой взгляд, осуществляются творческими коллективами под руководством Мартейна ван ден Хевеля (Утрехтский университет в Нидерландах) и Олафа Спорнса (Университет Индианы в США). Эти научные коллективы опубликовали совместную работу, в которой показали стройность системы внутримозговых связей.
По моделям, которые были ими созданы (рис. 28), очень хорошо видно, как распределены и в то же время взаимосвязаны локальные сети мозга (в отдельных областях), узлы основных (общемозговых) сетей, а также узлы «богатых клубов» (rich-club), которые были ими обнаружены и опубликованы в знаменитой статье 2012 года.
Рис. 28. Слева показана взаимосвязь основных нейронных хабов со множеством локальных сетей мозга, на центральном изображении выделены центры общемозговых сетей, на крайнем правом изображении – связи «большой восьмёрки»32.
В 2011 году, используя диффузионную магнитно-резонансную томографию, Мартейну ван ден Хёвелю и Олафу Спорнсу удалось выявить систему хабов, где сходятся, по сути, нейронные пути головного мозга.
В каждом здоровом человеческом мозге, как оказалось, обнаруживается 12 относительно небольших, но крайне активных групп нейронов, связанных с огромным количеством нервных клеток в совершенно разных областях мозга.
При этом восемь из них, самые значительные, расположенные как на поверхности полушарий, так и в глубинных слоях гиппокампа, и получили название «большой восьмёрки».
Рис. 29. На рисунке слева представлены основные связи, образующие соответствующие сетевые хабы, на центральном рисунке указаны связи между ключевыми хабами, а на рисунке справа выделены связи между центрами «большой восьмёрки»33.
Судя по всему, центры этой великолепной восьмерки задействованы буквально во всех случаях, когда мозг решает достаточно сложные задачи.
Как говорит сам ван ден Хевель, «в эту группу входят только самые влиятельные области мозга, которые постоянно держат друг друга в курсе текущих событий и, скорее всего, обмениваются информацией, касающейся работы всего мозга в целом».
Когда мы говорим, что мозг строится и развивается аж до 25–30 лет, речь идёт именно о формировании этих фундаментальных мозговых структур, обеспечивающих единственно его функционирование.
В детском мозге связность организована в основном по своему анатомическому расположению, и лишь постепенно, с возрастом, происходит специализация и функциональное размежевание групп нейронов в рамках соответствующих областей мозга.
Причём это размежевание как раз и вызвано тем, что отдельные группы нейронов в рамках одной анатомической области включаются в разные общемозговые нейронные сети и начинают больше зависеть от своих нейронных хабов, чем от своих собратьев по анатомическому месторасположению.
То есть в младенческом мозге клетки, допустим, зрительной зоны общаются преимущественно между собой, и слуховой коры – тоже между собой шепчутся, и мозжечок живёт своей жизнью, а нейроны лобной коры – своей.
Эта трансформация связности от анатомической к функциональной лучше всего видна, как нетрудно догадаться, на примере лобных долей, что всё та же сетевая неврология нам и демонстрирует (рис. 30).
Можно сказать, что нейроны к своему горизонтальному подчинению получают ещё и вертикальное, как это бывает в случае организационно-структурного, с одной стороны, и матричного (содержательного, по направлениям) подчинения – с другой в крупных компаниях.
Конечно, связи между нейронами будут возникать, меняться, перестраиваться и дальше, то есть и после 25 лет. Ведь любое наше новое знание, навык, воспоминание – это не какой-то «святой дух», мечущийся в пространстве пустой черепной коробки, а конкретные нейронные связи, те самые функциональные нейронные комплексы, о которых мы с вами уже говорили.
Рис. 30. Математическая модель постепенного, происходящего с возрастом процесса специализации отделов лобной доли головного мозга (сверху) и параллельного процесса интеграции различных частей мозга в структуру базовых нейронных сетей (снизу)34.
Внешние факторы стимулируют возникновение новых связей: нейроны, пытаясь подстроиться под условия внешней среды, прорастают друг к другу отростками – подобно множеству единичных источников и ручьёв, которые сходятся во всё более объёмные структуры рек и озёр, продолжая вместе с тем свой путь с возвышенности к морю.
С другой стороны, где-то к возрасту 30 лет мы накапливаем такое количество разнообразных натренированных «роботов» (нейронных образований) всех видов и мастей, что их оказывается достаточно для создания, по сути, любой необходимой нам программы.
Даже при существенно «новом», как кажется, опыте мы уже не нуждаемся в формировании каких-то принципиально новых блоков в нашем мозге – любого нового сложного «робота» можно собрать из существующих «роботов» попроще.
По сути, вся первая треть нашей жизни – это процесс наработки мозгом огромного количества разнообразных деталек огромного нейронного конструктора LEGO.
В более зрелые годы этот джентльменский набор позволяет нам соорудить любой востребованный жизнью функциональный нейронный комплекс.
Таким образом, во второй половине жизни с точки зрения «развития мозга» мы, в сущности, катимся под горку: даже те нейронные связи, что были нами когда-то созданы и сохранены, всё меньше нами используются, упрощаются, а постепенно и вовсе приходят в негодность – привет Альцгеймеру и прочим дегенеративным товарищам.
Что ж, подведём промежуточный итог: у нас есть самые разнообразные детали конструктора Neuro-LEGO, из которых можно под задачу собрать, по сути, любой нужный нам объект (в методологии мышления я говорю – собрать интеллектуальный объект посложнее из интеллектуального объекта попроще).
Однако если смотреть на кучу этих нейродеталей, которые собираются и пересобираются в зависимости от актуальной ситуации в разные штуки, всё-таки, согласитесь, не возникает ощущения, что перед нами «мыслящая машина»…
Понятно, что постоянное взаимодействие нашего мозга с внешней средой – очень важный фактор его структурирования: это постоянная обратная связь, которая тренирует его функции и способствует развитию тех навыков, которые необходимы нам для жизни в этой среде.
И уже сам по себе принцип «обратной связи» объясняет то, каким образом нашему мозгу удаётся из множества его Neuro-LEGO-деталек собрать полезный, последовательный и логичный функционал – начиная с картин окружающего нас мира и заканчивая нашей удивительной способностью видеть невидимое – математические отношения, например.
Однако что-то в этой и в самом деле загадочной способности – видеть невидимое – остаётся непонятным, не объяснимым с помощью одного лишь такого «конструктивистски-конструкторского» способа…
Причём этой невидимости в нас куда больше, чем зримого.
• Наш мозг, например, способен строить сложнейшие модели будущего, которого, понятное дело, ещё нет, и потому оно невидимо.
• Мозг способен предсказывать вероятность тех или иных событий, учитывая множество, казалось бы, совершенно не связанных друг с другом фактов, контекстов и теоретических моделей.
• Наш мозг умудряется понимать, реконструировать внутреннее состояние другого человека или догадываться об отношениях между людьми, которых он едва знает, даже если ни он, ни они не сообщают ему об этом.
• Наконец, у него получается строить сложные научные теории – эволюции, относительности, квантовой механики, хаоса и т. д. Понятно, что ни то, ни другое, ни третье никто из учёных никогда в глаза не видел и руками не щупал. Это абсолютно невидимые вещи – те самые абстракции.
Так достаточно ли тех нейродеталек, о которых мы с вами до сих пор говорили, чтобы от физически ощущаемой, непосредственно свидетельствующей нам о себе реальности перейти к такому высокому, такому головокружительному уровню абстракции?
Боюсь, что нет. Ну что ж, значит, будем искать!
Внутренние зеркала мозга
О, трубочка с простым стеклом, Любимица княгинь и графов! Что мы теперь в тебе найдём, В годину синематографов? Валерий Брюсов
Метафора «конструктор LEGO», вне всякого сомнения, невероятно продуктивна, недаром её используют очень многие нейроучёные – и, уверен, практически независимо друг от друга. Она буквально сама просится.
Образ конструктора LEGO в каком-то смысле просто идеален для иллюстрации механики внутримозговых процессов. Так что мы к нему ещё вернёмся. Но чего-то очень существенного этой метафоре не хватает.
Поэтому я предлагаю временно отложить LEGO в сторону и посмотреть на обычный детский калейдоскоп (рис. 31).
Рис. 31. Схема калейдоскопа.
Калейдоскоп – ничем, в сущности, не примечательный тубус, но когда вы заглядываете в него, то обнаруживаете, что он способен порождать совершенно удивительные картины.
В детстве меня невероятно завораживал тот факт, что картинки, которые появлялись в калейдоскопе, никогда не повторялись. Я специально пытался как-то так его повернуть, чтобы снова выпало то изображение, которое мне понравилось больше других, но ничего не помогало.
Впрочем, поскольку всё зависит от комбинации стекляшек, их положения друг относительно друга, чудом было бы как раз, если бы картинки в калейдоскопе повторялись. Но тогда я этого не знал.
Так и с нашим мозгом, учитывая возможные комбинации деталей этого Neuro-LEGO: странно не то, что он поражает нас разнообразием внутренних картин, воспоминаний, образов, снов или мыслей, а то, что нам в принципе удаётся воспроизвести нечто, ранее в нём усмотренное.
Неудивительно, что сходство разных версий одного и того же события или явления не будет, мягко говоря, идеальным – достаточно вспомнить множество потрясающих экспериментов Элизабет Лофтус, иллюстрирующих эффект «ложной памяти»35.
Мозг просто не может откатиться назад во времени, ведь связи в нём постоянно, хоть, может быть, и не слишком значительно, перестраиваются.
Впрочем, потрясало меня в калейдоскопе не только разнообразие картин и их уникальность, но и симметрия: как ты ни поверни эту трубку, перед глазами всё равно возникает удивительно прекрасный, гармоничный, целостный рисунок – встряхиваешь, а там снова порядок и красота.
Да, можно рисовать красками, случайным образом разбрызгивая их по поверхности холста. Но изображение, созданное с помощью подобной технологии, далеко не всегда будет получаться прекрасным.
Нужно очень постараться и действовать чрезвычайно осмысленно, целенаправленно, чтобы получилось что-то хоть сколько-нибудь стоящее. Так почему же с калейдоскопом не так?..
Разумеется, вы знаете, что дело вовсе не в том, какое именно положение займут цветные стёклышки в донышке калейдоскопа при повороте тубуса. Дело в преобразовании той или иной комбинации идеально симметричными зеркалами, расположенными от глазка до прозрачного контейнера с цветными безделушками.
То есть дело в механизмах вывода изображения, в механизмах его внутреннего преобразования, а не в том, что стекляшки обладают магическим свойством создавать всю эту красоту.
Эффект «настоящего чуда» на поверку не так уж сложен, как кажется ребёнку, уставившемуся в глазок калейдоскопа.
Возможно ли, что в нашем мозге предустановлены какие-то подобные зеркала? Каким-то же образом он делает так, что мы видим целенаправленность и согласованность в его работе!
Понятно, что я использую «зеркало» и «калейдоскоп» как метафоры. Но подумайте об этом: что является их техническим продолжением – этих зеркал, глядящихся друг в друга…
Что это, если не рекурсивность, или, как ещё любят говорить некоторые нейробиологи, фрактальность?
РЕКУРСИВНОСТЬ И ФРАКТАЛЬНОСТЬ
Рекурсивным считается объект или процесс, частично состоящий или определённый через самого себя. А ещё под рекурсией может пониматься взаимодействие, когда какой-то алгоритм прямо вызывает сам себя (прямая рекурсия) или через другие алгоритмы в качестве вспомогательного (косвенная рекурсия).
Может показаться, что «рекурсия» очень похожа на «цикл» (рис. 32).
Рис. 32. Схема прямой рекурсии – процесс вызывает сам себя. Схема косвенной рекурсии – процесс вызывает сам себя, но через вспомогательный процесс. Схема цикла.
Однако же между циклом и рекурсией есть на самом деле существенная разница:
• цикл является повторением (единичным или множественным), цель которого – выполнение некоего конечного условия (да/нет);
• тогда как рекурсия представляет собой просто самовозобновление того же самого процесса без ожидания какого-то специального результата.
Фрактал можно считать частным примером рекурсии. Но если подходить к этому делу строго, то фрактал – это множество, которое подобно самому себе.
Такое самоподобие – это когда объект в точности или приближённо совпадает с частью самого себя. Целое имеет ту же форму, что и одна или более его частей (рис. 33).
Рис. 33. Классический пример фрактала – треугольник Серпинского.
Нейробиологи, как я уже сказал, очень любят эти понятия. Например, само строение коры похоже на фрактал – колонки, которые собираются в колонки, которые собираются в колонки.
Наш замечательный сортечественник-нейробиолог, профессор Нью-Йоркского университета Николай Кукушкин считает, что «наше мыслительное пространство – это фрактал», да и язык сам по себе фрактален, ведь «слова определяются не через реальные предметы, а через другие слова»[13].
Впрочем, если мы говорим про язык, то тут скорее речь о своего рода рекурсивности, нежели о фрактальности. Но как бы там ни было, наша нейрофизиология демонстрирует и куда более явные примеры рекурсии, нежели фрактал «мыслительного пространства».
Например, вы увидели стул. На сетчатке вашего глаза он превратился в нервное возбуждение, то есть информация была закодирована электрохимическим сигналом и разными путями отправилась в зрительную кору.
В зрительной коре активизировались соответствующие кортикальные колонки – среагировали те, которые хорошо отражают геометрию стула (включились адекватные стимулу ощущения горизонтальных и вертикальных линий, сходящиеся в фигуру «стула»).
Ваша зрительная кора, таким образом, уже знает, что она видит стул, однако вы ещё не осознаёте этого. Чтобы осознать видимый вами стул, необходимо, чтобы данная информация из зрительной коры передалась в речевой центр в левом полушарии.
Итак, зрительная кора запрашивает речевой центр, и тут начинается та самая рекурсия: речевой центр узнаёт, что зрительная кора увидела стул, и запрашивает зрительную кору: «Ты уверена? У стула должны быть ножки и сидушка, а ещё спинка, иначе это не "стул", а "табурет"!»
От этого соответствующая область зрительной коры входит в ещё больший раж – в так называемой вторичной зрительной коре анализируется вновь поступившая информация, происходит разделение образа стула на отдельные детали – ножки, сидушка, спинка.
«Да-да, стул!» – кричат соответствующие области вторичной зрительной коры (подавляя одновременно с этим сопротивление каких-то других групп кортикальных колонок, выражающих альтернативные точки зрения на происходящее – например, что это вовсе не «стул», а «стол», «кресло», «ящик из-под пива» и т. д.).
На победный крик о «стуле», сновадолетающий из зрительной коры, повторно отзывается речевой центр, который уже и сам тем временем запустил в работу множество других нервных центров.
Здесь одновременно прорабатываются различные варианты действий – достаточно ли хорош этот стул, чтобы на него можно было сесть, соответствуют ли обстоятельства этому действию, надо ли у кого спросить – можно ли, куда поставить сумку и т. д.
Но рекурсия продолжается – мы не можем выпустить из ума главный вопрос – «а есть (был) ли мальчик?». Ну, в нашем случае «стул» – иначе ведь вдруг забудется, и что прикажете тогда делать?
