Vous avez commencé à lire l'article. Ce n'est pas un processus généralement considéré comme trop long, mais pensez simplement: votre cerveau parvient à utiliser des mécanismes extrêmement complexes dans la simple question de déchiffrer des symboles et du texte, qui sont inaccessibles à la technologie informatique moderne la plus puissante, en dépensant un minimum d'énergie. Notre propre «ordinateur carbone» ne consomme que 20 watts, tandis que la supercar chinoise Tianhe-2, la plus rapide au moment de la rédaction, ne fait pas moins de 17,6 millions de watts (17,6 MW). Les chiffres, bien sûr, sont impressionnants, mais est-il possible, en principe, de comparer ces processus. Sont-ils de nature similaire? Pourquoi quelque chose de facile pour le cerveau (par exemple, la reconnaissance de formes) est-il difficile pour un ordinateur et vice versa?
Revenons au titre. A partir d'un ensemble de lettres (arbres, adhérant à notre métaphore), le sens de la phrase dans son intégralité a été extrait sans difficulté et accroc temporaire - la forêt. Si nous prenons en compte le contexte culturel (connaissance des dictons), alors nous pouvons conclure que très rapidement un stimulus visuel sous forme d'ondes lumineuses de différentes longueurs pour notre cerveau s'est transformé en un parc forestier entier.
La lecture et la compréhension d'un texte d'un point de vue neurophysiologique est un processus non trivial. Commençons par reconnaître les caractères individuels: les lettres sont compréhensibles, même si elles sont écrites dans le style gothique. Lorsque des boucles inutiles sont empilées sur un cadre graphique familier, il n'y a pas de grande confusion, et un grand nombre de méthodes de dessin brouille les limites de la canonicité du contour lui-même, qui est perçue, entre autres, grâce au contexte et aux attentes. L'écriture du médecin, qui est passée de la calligraphie à l'art abstrait, sera compréhensible pour ses collègues.
Et les troubles de reconnaissance sans perturbations au niveau des organes sensoriels sont appelés «agnosies», ils seront discutés ci-dessous.
Parlons un peu de la neuroanatomie. Nos sensations et nos mouvements, qui forment ensemble la base de l'organisation neuropsychiatrique, ont une structure hiérarchique complexe non seulement dans le système nerveux central, c'est-à-dire le cerveau et la moelle épinière, mais aussi au dernier niveau cortical. Le cortex cérébral est divisé en sections antérieure et postérieure. Les premiers (frontaux) sont chargés d'élaborer un programme de comportement, d'actions individuelles et d'actes moteurs, et les seconds peuvent être appelés agents de perception et de gnose. Essayons de comprendre à quoi ressemble la carte de cette "agence".
On sait que nous recevons des informations sur le monde qui nous entoure à partir de cinq sens: la vue, l'ouïe, le toucher, l'odorat, le goût, et les structures qui assurent sa transmission de chacun d'entre eux sont appelées «analyseurs». Il y en a aussi cinq. Les signaux de leur part, à l'exception du sens olfactif (ce sentiment est quelque peu à part et a des connexions directes avec les parties les plus anciennes de notre cerveau), sont envoyés aux groupes de cellules commutées dans le diencéphale (I? Le thalamus ou corps géniculés) et seulement ensuite dans le cortex. C'est là que l'image surgit, c'est-à-dire que la prise de conscience réelle a lieu.
Sur le primaire, comme un projecteur à l'écran, quelque chose du noyau sous-jacent est affiché avec une répétition de son organisation. Par exemple, il contient des cellules qui ont reçu des informations sur le toucher de la main droite, et à côté d'elles - celles qui répondent au toucher de l'avant-bras droit. Dans le cortex primaire, des «capteurs» similaires coexistent également (et dans les mêmes proportions). Cette structure est responsable de sensations simples individuelles: une surface lisse, des contours arrondis, une couleur rouge, quelque chose de forme irrégulière se déplace à gauche, et un son intermittent fort et haute fréquence a été entendu à droite … L'image du monde est absente ici - l'univers environnant semble être un chaos d'élémentaire unifié sensations.
Pour le pliage de ces détails simples et la formation d'une perception plus complexe, les champs secondaires du cortex sont utilisés, qui sont adjacents aux champs primaires et, contrairement à eux, ne sont pas divisés en zones du corps et n'ont pas de limites claires. Ils résument: le rouge et le rond sont devenus une tomate, et le son intermittent est devenu le grincement ennuyeux du micro-ondes.
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Mais ces images ne peuvent pas encore être appelées reconnaissance au vrai sens du terme. L'intégration finale des sensations, directement la gnose, la formation d'idées sur l'espace, le temps, les différents contextes et la place de l'objet en eux est la fonction du cortex tertiaire, qui pour les parties postérieures du cerveau se situe principalement dans la région de la jonction des lobes pariétal, temporal et occipital des hémisphères. Les images formées correspondent aux informations déjà disponibles sur le monde, les attentes, la compétence linguistique. En plaçant les signaux reçus dans une trame à partir de la mémoire, des prévisions, des connaissances, nous obtenons une image complète, ou gestalt. L'achèvement actif de la construction joue ici un rôle majeur. Oui, oui, nous sommes biaisés au niveau neurophysiologique. Il y a même l'hypothèse dite de cohorte, selon laquelle l'ensemble des stimuli est analysé aussi profondément et complètement que nécessaire,pour activer les informations attendues, et rien de plus.
Cependant, qu'en est-il du fait que la gestalt construite par le cerveau se révèle parfois fondamentalement différente avec des caractéristiques physiques similaires des données d'entrée? Pourquoi un ensemble de sons - la musique et l'autre - la cacophonie, bien qu'ils soient très proches dans les caractéristiques de fréquence des ondes? Comment cela est-il déterminé au niveau physiologique? Mais il y a des lésions cérébrales dans lesquelles l'oreille de la musique au sens gnostique du mot disparaît: pour un si pauvre bonhomme, la mélodie se transforme en un ensemble de bruits, parfois extrêmement désagréables, et ce malgré le fait que la capacité même de percevoir les sons n'est pas perdue! Comment le cerveau, recevant des signaux électriques de cellules qui captent simplement les vibrations acoustiques, est capable de distinguer rapidement le bruit non vocal de la parole,transportant des informations sous forme symbolique? Pourquoi le goût des gâteaux de la Madeleine pourrait-il évoquer toute la gamme des sensations oubliées de l'enfance dans le protagoniste du cycle de romans de M. Proust «À la recherche du temps perdu»? Il semblerait que les molécules de dessert stimulent simplement le goût et les récepteurs olfactifs, mais dans le cerveau, à très grande échelle, dans son intégralité, un motif oublié depuis longtemps a été reproduit, un dessin des lumières de millions de neurones excités, qui dans cette configuration brûlaient autrefois et renvoyaient maintenant le doux arôme de l'enfance. …qui, dans cette configuration, brûlait autrefois et rendait maintenant le doux parfum de l'enfance.qui, dans cette configuration, brûlait autrefois et rendait maintenant le doux parfum de l'enfance.
Il n'y a pas de zone clairement délimitée responsable de l'apparition de la gestalt dans le cerveau. L'approche qui implique la présence de telles zones s'appelle «localisationniste», et elle devient de moins en moins populaire. Il s'oppose à la théorie holistique, selon laquelle les fonctions supérieures sont réparties dans tout le cerveau, mais cela aussi appartient au passé. La science moderne tente de "concilier" ces points de vue.
Dans son livre "Refraction" Lotto explique pourquoi nous ne percevons pas la réalité telle qu'elle est, et comment cela peut conduire au développement de la créativité et aide à jeter un regard neuf sur le travail, l'amour, le jeu, les relations avec les proches et autres événements de notre vie.
Par exemple, l'image d'un citron est à la fois l'apparence (cortex visuel secondaire) et le goût (avec son territoire cortical), et le toucher, ainsi qu'un mot, c'est-à-dire un son, une façon de prononcer, des contextes d'utilisation, des souvenirs de la façon dont une mère faisait. limonade … Les "subdivisions" dont les neurones devraient être impliqués dans la formation d'une image aussi ordinaire peuvent être dénombrées à l'infini.
En termes scientifiques, un ensemble de neurones forme un modèle dynamique d'activité du réseau neuronal. Pourquoi dynamique? Parce qu'il ne se forme pas une fois pour toutes, il change au fur et à mesure que vous acquérez de l'expérience, certaines connexions s'affaiblissent, d'autres se renforcent et, bien sûr, de nouvelles apparaissent. La reproductibilité de ce motif, c'est-à-dire la capacité de tous, ou plutôt de la plupart des membres de l'ensemble à s'activer, est au cœur de la mémoire. Dès lors, le dynamisme dont nous avons parlé est une condition nécessaire à l'apprentissage au sens large du terme, l'apprentissage comme adaptation.
Une fois qu'un ensemble d'un certain ensemble de neurones était excité, leurs connexions à partir d'une telle activité conjointe étaient renforcées, et la probabilité que l'excitation ultérieure de l'un activerait un certain pourcentage d'autres membres de ce groupe, ayant reçu un soutien électrique de sa part, augmentait légèrement. Plus il y avait de bronzage articulaire, plus, selon la règle de Hebb, plus cette gestalt («cellules qui s'allument, se relient») est forte. Le problème est qu'un neurone peut entrer dans une myriade d'ensembles, qui, de plus, se remplacent dans le cerveau à chaque fraction de seconde. Leur répétition exacte est extrêmement improbable, par conséquent, le volume de toute expérience de vie détermine statistiquement notre perception et notre compréhension du monde.
Regardez les visages de vos proches. Que faut-il pour ne pas les confondre avec qui que ce soit? À première vue, la question est étrange. Voici ma mère, je la reconnais, même si elle change de couleur de cheveux, de coiffure, perd du poids ou prend du poids, renouvelle complètement sa garde-robe, peint son visage pour Halloween, au final. Très probablement, cela ne vous surprend pas trop, mais croyez-moi: du point de vue des systèmes d'information, la situation décrite n'est même pas anodine. Disons que votre ami n'a pas de traits du visage visibles tels qu'une cicatrice laide, une fente labiale ou une moustache dans le style de Salvador Dali, rien ne permettrait au cerveau de placer instantanément et précisément ce qu'il a vu dans le dossier Petya Bublikov. Comment algorithmiser la reconnaissance instantanée d'une personne si l'on considère le cerveau comme un gros ordinateur?
Le problème de l'agnosie est magnifiquement révélé dans les travaux du célèbre neurologue et vulgarisateur de la médecine Oliver Sachs "L'homme qui a pris sa femme pour un chapeau". Le personnage principal, un musicien talentueux, professeur, selon les observations de ses proches, a commencé à avoir des «problèmes de vision». En fait, le professeur n'avait pas de maladies oculaires et la méconnaissance absolument fantastique des objets ordinaires et quotidiens et des visages de personnes proches était le résultat d'une agnosie visuelle.
À propos, ces troubles isolés ne sont pas courants dans la pratique d'un neurologue et certainement pas aussi prononcés. Habituellement, ces troubles interfèrent avec la reconnaissance d'images «bruyantes», barrées à plusieurs reprises dans des tests spéciaux, mais personne ne prend une femme pour un article de garde-robe. De plus, le processus pathologique dans le cerveau, en règle générale, n'est pas si sélectif et l'effet destructeur s'étend à une variété de fonctions mentales supérieures. Par conséquent, les agnosies chez le patient sont mélangées à de nombreux autres troubles et il devient impossible de séparer l'une de l'autre.
Le cas du professeur est donc fascinant, et son comportement avec un haut niveau d'intelligence et de culture provoque une véritable confusion. Il scrute le gant et tente timidement de définir cet article de garde-robe comme «une surface enroulée avec cinq poches». Oui, il est difficile de la reconnaître par une telle description, mais, malheureusement, le professeur n'a que des abstractions visuelles. Il prend son pied pour une chaussure - apparemment, en faisant attention aux contours et en pensant au reste logiquement, il ne reconnaît pas son propre visage et son frère sur la photo, mais il n'y a pas eu de problème avec l'image d'Einstein, car la photo espiègle avec sa langue pendante est devenue pratiquement un mème. Enfin, il a pris sa femme pour un chapeau, et la liste des excentricités du héros ne s'arrête pas là.
Le livre de Sachs peut sembler effrayant ou, au contraire, drôle, mais la question reste extrêmement intéressante, quel est le monde du professeur après tout? À quoi ressemble-t-il? Et le mot «ressembler à» est-il une bonne chose dans ce contexte? Le fait est que l'espace visuel du héros, qui s'est effondré en fragments séparés, qui a cessé de s'unir en images significatives et s'est transformé en un cluster d'abstractions, était saturé de musique.
Si une personne se tenait derrière un tapis roulant tous les jours, puis rentrait à la maison, s'allongeait sur le canapé, regardait la télévision et faisait cela toute sa vie, c'est-à-dire «marchait le long de lignes marquées» et ne compensait pas cette «sous-utilisation» du cerveau, alors dans la vieillesse, elle ne se sentira pas seulement des difficultés de mémoire et d'autres problèmes intellectuels, mais, très probablement, des problèmes physiques.
Le héros semblait vivre dans le monde dessiné par Picasso, où, parmi les lignes brisées, les formes et les taches de couleur, il n'y a aucun moyen de saisir l'essence de ce qui se passe et d'interagir avec ces abstractions.
Le problème décrit contient des couches beaucoup plus profondes que les difficultés "banales" avec la reconnaissance et la formation d'une "image". Elle est directement liée à des questions telles que le phénomène de la réalité subjective découlant d'un ensemble de signaux différents, l'expérience de l'expérience et la mémoire comme possibilité de sa reproduction partielle ou complète. Quel est le but de telles constructions cognitives, qui vont bien au-delà du nécessaire «percevoir et réagir»? Quelle est la signification évolutive de notre vie mentale, si, en tant que réponse comportementale, elle est redondante, puisqu'elle n'assure pas notre survie? Et dans quelle mesure la comparaison du cerveau avec un ordinateur est-elle correcte à la lumière de tout ce qui a été dit?
Comme nous l'avons déjà dit, il y a des choses qui sont faciles pour le cerveau, mais pour la machine avec de grandes difficultés: traitement instantané des images, perception gestaltique, raisonnement rapide comme «l'ingéniosité» et bien plus, nécessitant une inspiration quotidienne plus banale que des constructions logiques strictes.
L'idée même d'intelligence artificielle repose sur l'hypothèse que nos processus cognitifs (et certains chercheurs étendent cette gamme à toutes les réactions mentales) sont traités comme du calcul. Mais nous ne parlons pas d'arithmétique, mais d'opérations formelles - de tout ce qui, en principe, peut être programmé. Aujourd'hui, il est devenu clair que ce n'est pas tout à fait vrai et les chercheurs en IA sont obligés de repenser le paradigme informatique. Les architectures de pensée cérébrale n'ont pratiquement rien à voir avec l'informatique électronique, selon les scientifiques cognitifs modernes tels que T. V. Chernigovskaya et K. V. Anokhin. Le langage de l'informatique est pratique comme métaphore lorsque nous parlons de traitement de données, de stockage, d'accès, de lecture, etc. Mais le principe même sous-jacent aux algorithmes informatiques est complètement différent. Système de signalisation primaire pour le cerveau,avec lequel commence l'activité cognitive - figuratif; symbolique, il doit apprendre, et pour cela il a besoin d'un environnement social. Les images dans notre tête sont traitées rapidement, comment - ce n'est pas encore clair; Toutes choses étant égales par ailleurs, un ordinateur prend plus de temps pour faire cela, mais il parvient à les analyser à peu près à la même vitesse que le cerveau, simplement parce que son processeur est un million de fois plus puissant.
On parle de plus en plus de la nécessité d'une nouvelle théorie. Par exemple, des tentatives sont faites pour expliquer la conscience par des anomalies quantiques, et il est même proposé de passer à la science cognitive quantique, ce qui aiderait à surmonter le problème de la réduction des phénomènes obscurs de la conscience à des processus physiologiques.
Qualia, le terme latin pour l'expérience subjective dans toute sa diversité, n'est pas une copie ni même une somme de signaux physiques passant par nos analyseurs. Le cerveau le construit indépendamment, formant des images subjectives uniques pour chaque individu. Deux questions globales de la neuroscience d'aujourd'hui: "Comment se pose la qualia?" et "A quoi ça sert?" - jusqu'à présent restent sans réponse. La recherche objective dans ce cas est extrêmement difficile, nous ne pouvons juger que des qualia d'un autre, et alors seulement à travers le milieu réfractif qui nous est propre.
«Si vous êtes coincé dans une tablette / téléphone - et donc tous les jours, ne vous attendez pas à ce que votre cerveau vous remercie. Si une personne s'endort avec une question difficile dans sa tête et ne sait pas comment la résoudre, le lendemain matin, elle aura une réponse. Le cerveau n'aime pas la graisse et la viande.
Le neuroscientifique renommé Joseph Bogen, essayant de définir la conscience, a trouvé une bonne analogie. Selon le scientifique, c'est "comme le vent: il est impossible de le voir et de l'attraper, mais les résultats de son activité sont évidents - plier des arbres, des vagues ou même un tsunami".
Résumer. Nous sommes les heureux propriétaires de quelque chose dont nous avons besoin, mais tellement apprécié et loué par les artistes et les poètes, une expérience consciente ou un monde intérieur, dont on ne sait pas pourquoi. Son contenu est d'un intérêt considérable, mais l'origine de ce phénomène est beaucoup plus intrigante. Des troubles neurologiques surprenants, comme les agnosies, ne font que nous rapprocher de la réponse à la question de savoir ce qu'est la réalité intérieure. Les énormes progrès de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique n'ont pas conduit à la création de quelque chose de vraiment perceptif. Le fossé béant entre une simple sensation humaine et un réseau neuronal insensible, même capable de mener une conversation sentimentale ou autre "trop humaine", semble insurmontable. Pourrons-nous jamais connaître sa propre structure à travers le prisme de la réalité subjective (et nous n'avons pas d'autre moyen)? D'une manière ou d'une autre, comprendre l'éventail des enjeux et des problèmes auxquels sont confrontées les neurosciences ne fait qu'aiguiser notre propre perception et enrichir notre expérience personnelle, nous fait nous émerveiller devant des choses simples, nous comprendre d'une nouvelle manière et, éventuellement, les autres.
