Произходът и природата на съзнателните преживявания — понякога те се наричат с латинската дума qualia — бяха загадка за нас от самата ранна античност до наскоро. Много философи на съзнанието, включително и съвременни, смятат, че съществуването на съзнанието е толкова недопустимо противоречие на това, което, според тях, е света от материя и пустота, че го обявяват за илюзия. С други думи, те или отричат съществуването на qualia в принцип, или заявяват, че е невъзможно да бъдат изследвани смислено с помощта на науката.
Ако това твърдение беше верно — статията щеше да бъде много кратка. И под кат няма да има нищо. Но там има нещо...
Ако съзнанието не може да бъде осмислено с помощта на инструментите на науката, само би било нужно да обясним защо вие, аз и почти всички останали сме толкова уверени в това, че изобщо имаме чувства. Въпреки това, болезненият зъб ми предизвика флюс. Изисканите аргументи в опит да убедят, че болката ми е илюзорна, ни най-малко няма да ме избавят от тези мъки. Нямам симпатии към такова безизходно тълкуване на връзката между душата и тялото, затова, вероятно, ще продължа.
Съзнанието е всичко, което чувстваш (въз основа на информация от сетивните органи), и след това преживяваш (чрез възприятие и осмисляне).
Застряла в главата мелодия, вкус на шоколадов десерт, пронизваща зъбна болка, любов към дете, абстрактно мислене и разбирането, че един ден всички усещания ще свършат.
Учените постепенно се приближават към разгадаването на тайната, която дълго време тревожеше философите. И кулминацията на тези научни изследвания се очаква да бъде — структурирана работна теория на съзнанието. Най-яркият пример за приложение на тази теория е пълноценен ИИ (това не изключва възможността за поява на ИИ без теория на съзнанието, а на базата на вече съществуващи емпирични подходи в разработката на ИИ)
Повечето учени приемат съзнанието като даденост и се стремят да разберат връзката му с обективния свят, който науката описва. Четвърт век назад Фрънсис Крик и останалите решиха да отложат философските дискусии за съзнанието (които тревожат научните умове поне от времето на Аристотел) и вместо това да се потопят в търсене на неговите физически следи.
Какво точно в изключително възбудимата част на мозъчната субстанция поражда съзнанието? След като разгадаят това, учените могат да се надяват да се приближат до решението на по-фундаменталния проблем.
По-специално, невробиолозите търсят невронните корелати на съзнанието (НКС) — най-малките невронни механизми, които в комбинация са достатъчни за определен осъзнат опит в усещанията.
Какво трябва да се случи в мозъка, за да усетите зъбобол, например? Някакви нервни клетки трябва да вибрират с някаква магическа честота? Нужно ли е да се активират специални "съзнателни неврони"? В кои области на мозъка биха могли да се намират такива клетки?
Невронни корелати на съзнанието
В определението на НКС важна е уточнението "минимален". Нали, мозъкът като цяло може да бъде считан за НКС — всеки ден той поражда усещания. И все пак местоположението може да бъде уточнено още по-точно. Да вземем гръбначния мозък — 46-сантиметрова гъвкава тръба нервна тъкан вътре в гръбнака, която съдържа около един милиард нервни клетки. Ако в резултат на травма гръбначният мозък бъде напълно увреден до шийната зона, пострадалият ще бъде парализиран в краката, ръцете и тялото, ще не може да контролира червата и пикочния мехур и ще бъде лишен от телесни усещания. Независимо от това, такива парализирани хора продължават да опознават живота във всичките му разнообразия: те виждат, чуват, усещат миризми, изпитват емоции и помнят толкова добре, колкото преди трагичния инцидент, който коренно е променил живота им.
Или да вземем малкия мозък — "малкия мозък" в задната част на мозъка. Тази мозъчна система, една от най-древните в еволюционен смисъл, участва в контрола на моториката, позицията на тялото и походката, и също така отговаря за ловкото изпълнение на сложни последователности от движения.
Свиренето на пиано, печатането на клавиатурата, фигурното пързаляне или катеренето — във всички тези занимания е ангажиран малкия мозък. Той съдържа най-известните неврони, наречени клетки на Пуркинье, които имат тъчета, развяващи се като коралово море, и крият сложна електрическа динамика. Освен това, малкият мозък притежава най-голям брой неврони, около 69 милиарда (предимно това са малкомозъчни лаброцити с форма на звезда) — четири пъти повече, какъвто е целият мозък взет заедно (запомнете — това е важен момент).
Какво се случва с ума, когато човек в резултат на инсулт или под ножа на хирурга частично губи мозъчния си мозък?
Да, почти нищо критично за съзнанието!
Пациентите с такова увреждане се оплакват от няколко проблема, като по-малко плавна игра на пиано или по-малко сръчно писане на клавиатурата, — но никога от пълна загуба на някой от аспектите на своето съзнание.
Най-подробното проучване на влиянието на уврежданията на мозъчния мозък върху когнитивните функции е обширно изследвано в контекста на . Но дори и в тези случаи, извън координационно-пространствените проблеми (по-горе), са установени само некритични нарушения на изпълнителските аспекти на управлението, характеризиращи се с , разсеяност и незначително намаляване на способността за учене.
Обширният мозъчен апарат няма отношение към субективните преживявания. Защо? Важна подсказка съдържа неговата невронна мрежа — тя е изключително еднообразна и паралелна.
Мозъчният мозък е практически изцяло верига на директно разпространение: един ред неврони захранва следващия, който от своя страна влияе на третия. В него няма обратни връзки, които резонират напред-назад в рамките на електрическата активност. Освен това, мозъчният мозък функционално се разделя на стотици, ако не и повече, независими изчислителни модули. Всеки от тях работи паралелно, с отделени и непокриващи се входно-изходни системи, които контролират движенията или различни моторни или когнитивни системи. Те почти не си взаимодействат помежду си, докато в случая със съзнанието — това е още една съществена характеристика.
Важно уроци, които можем да извадим от анализа на гръбначния мозък и мозъчния мозък, е, че геният на съзнанието не се ражда толкова лесно в която и да е зона на възбуждане на нервната тъкан. Необходимо е нещо още. Този допълнителен фактор се крие в сивото вещество, което съставлява пресловутата кора на главния мозък — неговата външна повърхност. Всички налични данни показват, че в създаването на усещания участват тъкани.
Можете да стесните областта на разположение на съзнанието още повече. Вземете, например, експериментите, при които десният и левият окос ще бъдат подложени на различни дразнители. Представете си, че снимката на "Лада Приора" е видима само за вашето ляво око, а изображението на "Тесла S" — само за дясното. Можете да предположите, че ще видите някакъв нов автомобил от наложените Лада и Тесла един върху друг. Всъщност, в продължение на няколко секунди ще виждате Лада, след което той ще изчезне и ще се появи Тесла — а след това тя ще изчезне и отново ще се появи Лада. Двете картинки ще бъдат в безкраен танц, сменящи се една друга — учените наричат това бинокулярно съревнование или съперничество на ретината. В мозъка влиза нееднозначна информация отвън и той не може да реши: Лада ли е или Тесла?
Ако в този момент лежите в томограф, който регистрира мозъчната дейност, учените констатират активност в широк спектър от кортикални зони, наричани "задната гореща зона" (posterior hot zone). Това са теменни, тилни и слепоочни области в задната част на кората на мозъка и те играят най-важна роля в проследяването на това, което виждаме.
Интересно е, че първичната зрителна кора, която получава и предава информация от очите, не отразява това, което човек вижда. Подобно разделение на труда се наблюдава и при слуха и осезанието: първичната слухова и първичната соматосензорна кора не внасят непосредствен принос в съдържанието на слуховото и соматосензорното преживяване. Съзнателното възприятие (включително образите на Лада и Тесла) поражда последващи етапи на обработка — в задната гореща зона.
Излиза, че зрителните образи, звуци и други жизнени усещания възникват в пределите на задната кора на главния мозък. Въз основа на информацията, която имат невробиолозите, почти всичките осъзнати преживявания започват именно там.
Брояч на съзнанието
При операции, например, пациентите се подлагат на анестезия, за да не се движат, да запазят стабилно кръвно налягане, да не изпитват болка и по-късно да нямат травматични спомени. За съжаление, не винаги е възможно да се постигне това: ежегодно стотици пациенти под влиянието на анестезия са в състояние на съзнание в някаква степен.
Другата категория пациенти с сериозно увреждане на мозъка в резултат на травма, инфекции или тежко отравяне може да съществува с години, без да има възможност да говори или да реагира на призивите. Доказването на това, че те усещат живота, е изключително трудна задача.
Представете си космонавт, изгубен в космоса, който слуша опитите на центъра за управление на полетите да се свърже с него. Неизправното радио не предава гласа му, поради което светът го смята за изчезнал. Приблизително така може да се опише безизходицата на пациентите, чиито увредени мозъци са ги лишили от контакт с външния свят — своеобразна крайна форма на изолация.
В началото на 2000-те години Джулио Тонони от Университета в Уисконсин в Медисън и Марчело Масимини за първи път приложиха метод, наречен , за да определят дали човекът е в съзнание или не.
Учени поставяли на главата катушка с жици в обвивка и изпращали електрически удар (zap) — силен заряд магнитна енергия, който предизвиквал кратковременен електрически ток. Това възбуждавало и спирало съпътстващите невронни клетки в свързаните области на веригата, и вълната резонирала по кората на мозъка, докато активността загаснела.
Мрежа от закрепени на главата сензори за електроенцефалография записвала електрически сигнали. С напредването на сигналите техните следи, всяка от които съответствала на определена точка под повърхността на черепа, били преобразувани в филм.
Записите не показвали някакъв типичен алгоритъм — но и не били напълно случайни.
Интересно е, че колкото по-предсказуеми били ритмите на искрите и угасването им, толкова по-висока била вероятността мозъкът да е в безсъзнателно състояние. Учените измервали това предположение, компресирайки данните от видеото с помощта на алгоритъм, с който архивират компютърни файлове в ZIP формат. Компресията предоставила оценка на сложността на реакцията на мозъка. Доброволците, които били в съзнание, демонстрирали "индекс на сложност на пертурбациите" от 0,31 до 0,70, като индексът спадал под 0,31, ако те били в състояние на дълбок сън или под анестезия.
След това екипът тествал zip and zap на 81 пациента, които са били в минимално съзнание или неадекватни (в кома). В първата група, показваща някои признаци на нерефлексивно поведение, методът правилно показал, че 36 от 38 са в съзнание. От 43 пациенти в ‘зелевото’ състояние, с които роднините до леглото не успели нито веднъж да установят комуникация, 34 били отнесени към категорията на безсъзнателните, а девет — не. Мозъкът им реагирал подобно на тези, които били в съзнание, което означавало, че те също са били в съзнание, но не в състояние да комуникират с близките си.
Настоящите изследвания целят да стандартизират и усъвършенстват методологията за неврологични пациенти, а също така да я разширят на пациенти от психиатричните и педиатричните отделения. С времето учените ще открият конкретен набор от нервни механизми, които генерират преживявания.
По същество, необходимо ни е убедителна научна теория за съзнанието, която да отговаря на въпроса при какви условия определена физическа система — било то сложна верига от неврони или силициеви транзистори — изпитва усещания. И защо качеството на преживяванията е различно? Защо чисто синьо небе се усеща по различен начин от скърцането на зле настроена цигулка? Има ли определена функция за тези разлики в усещанията? Ако да, то каква? Теорията ще позволи да се предсказва кои системи ще са способни да усещат нещо. В отсъствието на теория с проверими прогнози, всяко умозаключение по темата за машинното съзнание се основава единствено на нашето вътрешно усещане, на което, както показва историята на науката, следва да се разчита с внимание.
Една от основните теории за съзнанието е теорията (GWT), предложена от психолога Бернард Баарс и невробиолозите Станислас Деан и Жан-Пиер Шанжё.
В началото те твърдят, че, когато човек осъзнава нещо, достъп до тази информация получават множество различни области на мозъка. Докато, ако човек действува неосъзнато, информацията се локализира в конкретната използвана сетивно-двигателна система (сензорно-движенческа). Например, когато пишете бързо, вие го правите автоматично. Ако ви попитат как го правите, не можете да отговорите, тъй като имате ограничен достъп до тази информация, която е локализирана в нервните вериги, свързващи очите с бързите движения на пръстите.
Глобалната достъпност създава само един поток на съзнание, защото ако някакъв процес е достъпен за всички останали процеси, той е достъпен за всички тях – всичко е свързано с всичко. Така се реализира механизмът за потискане на алтернативните картини.
Тази теория добре обяснява различни нарушения на психиката, при които сбои в отделни функционални центрове, свързани с модели на невронна активност (или цяло области на мозъка), причиняват изкривявания в общия поток на „работното пространство“, така изкривявайки изображението в сравнение с „нормалното“ състояние (на здравия човек).
По пътя към фундаменталната теория
Теорията „GWT“ твърди, че съзнанието произтича от особен тип обработка на информация: познато е от самото начало на изкуствения интелект, когато специални програми имаха достъп до малко общодостъпно хранилище на данни. Всички данни, записани на „доска за обяви“, ставаха достъпни за цял ред спомагателни процеси — оперативна памет, език, модул за планиране, разпознаване на лица, обекти и т.н. Според тази теория съзнанието възниква, когато записаната на дъската входяща сетивна информация се предава на множество когнитивни системи — а те обработват данните за речево възпроизвеждане, съхранение в паметта или извършване на действия.
Тъй като мястото на такава дъска за обяви е ограничено, в всеки конкретен момент можем да разполагаме само с малък обем информация. Мрежата от неврони, предаващи тези съобщения, се предполага, че се намира в челните и теменните дялове.
Веднага щом тези оскъдни (разединени) данни бъдат предадени в мрежата и станат публично достъпни, информацията става осъзната. Тоест, субектът я осъзнава. Съвременните машини все още не са достигнали такова ниво на когнитивна сложност, но това е само въпрос на време.
Теорията на „GWT“ твърди, че компютрите на бъдещето ще бъдат осъзнати.
Общата информационна теория на съзнанието (IIT), разработена от Тонони и неговите сътрудници, използва съвсем различна отправна точка — самите преживявания. Всяко преживяване има свои уникални ключови характеристики. То е иманентно, съществува само за субекта като „притежател“; структурирано е (жълтото такси спира, докато кафявото куче преминава улицата); и е конкретно — различава се от всяко друго съзнателно преживяване, както отделен кадър в киното. Освен това, то е цялостно и определено. Когато в топъл ясен ден седите в парка на пейка и наблюдавате децата, различните елементи на опита — вятърът, който развява косата, усещането за радост от смеха на децата — не могат да бъдат разделени един от друг, без преживяването да спре да бъде онова, което е.
Тонони постулира, че такива свойства — тоест и някакво ниво на осъзнатост — притежава всеки сложен и свързан механизъм, в структурата на който е вграден набор от причинно-следствени връзки. Това ще се усеща като нещо, идващо отвътре.
Но ако, подобно на мозъчния дял, механизмът не притежава сложност и свързаност, той няма да осъзнава нищо. Както гласи тази теория,
съзнанието е неотменима случайна способност, свързана с такива сложни механизми, като човешкия мозък.
Теорията също извежда от сложността, лежаща в основата на взаимосвързаната структура, едно неотрицателно число Φ (произношение "фи"), което количествено изразява това съзнание. Ако Φ е равно на нула, системата изобщо не осъзнава себе си. И обратно, колкото по-голямо е числото, толкова по-голяма неотменима случайна сила притежава системата и толкова по-съзнателна е тя. Мозъкът, който притежава колосална и високо специфична свързаност, има много високо Ф, а това предполага висок ниво на осъзнатост. Теорията обяснява различни факти: например, защо малкият мозък не е ангажирани в съзнанието или защо броячът zip and zap наистина работи (числата, предоставени от брояча — това е грубо Ф).
Теорията „IIT“ предвижда, че напреднала симулация на човешкия мозък на базата на цифров компютър не може да бъде съзнателна — дори ако речта ѝ не може да бъде отличена от човешката. Подобно на това как симулация на мащабно гравитационно привличане на черна дупка не деформира пространствено-времевия континуум около изпълняващия кода компютър, програмираната съзнателност никога няма да създаде съзнателен компютър. Джулио Тонони и Марчело Масимини, списание „Nature“ 557, S8-S12 (2018)
Според IIT — съзнанието не може да бъде изчислено и пресметнато: то трябва да бъде интегрирано в структурата на системата.
Основната задача на съвременните невробиолози е да използват все по-съвременни инструменти за изучаване на безкрайните връзки на разнообразни неврони, които образуват мозъка, за по-подробно очертаване на невронните следи на съзнанието. С оглед на обърканата структура на ЦНС, това ще отнеме десетилетия. И накрая, да формулират основната теория на базата на парчетата от съществуващи. Теория, която ще разясни основната загадка на нашето съществуване: как орган, който тежи 1,36 кг и по състав напомня на соево сирене, проявява чувството за живот.
Едно от най-интересните приложения на тази нова теория, според мен, е възможността за създаване на ИИ, притежаващ съзнание и най-важното — усещания. Освен това, фундаменталната теория за съзнанието ще позволи разработването на методи и пътища за реализиране на по-бърза еволюция на когнитивните способности на човека. Човека — бъдещето.
Източник: habr.com
