Pôvod a povaha vedomých zážitkov – niekedy nazývaných latinským slovom qualia - boli pre nás záhadou od raného staroveku až donedávna. Mnohí filozofi vedomia, vrátane moderných, považujú existenciu vedomia za taký neprijateľný rozpor s tým, čo považujú za svet hmoty a prázdnoty, že to vyhlasujú za ilúziu. Inými slovami, buď v princípe popierajú existenciu qualia, alebo tvrdia, že ich nemožno zmysluplne študovať prostredníctvom vedy.
Ak by bol tento rozsudok pravdivý, tento článok by bol veľmi krátky. A pod rezom by nebolo nič. Ale niečo tam je...
Ak vedomie nemožno pochopiť pomocou nástrojov vedy, všetko, čo by bolo potrebné, je vysvetliť, prečo ste vy, ja a takmer všetci ostatní takí istí, že vôbec máme pocity. Zo zlého zuba som však dostal žuvačku. Sofistikovaný argument, ktorý ma má presvedčiť, že moja bolesť je iluzórna, ma nezbaví ani trocha tejto bolesti. Nemám pochopenie pre takýto slepý výklad spojenia duše a tela, tak snáď budem pokračovať.
Vedomie je všetko, čo vnímate (prostredníctvom zmyslového vstupu) a potom zažívate (prostredníctvom vnímania a chápania).
Melódia uviaznutá v hlave, chuť čokoládového dezertu, nudná bolesť zubov, láska k dieťaťu, abstraktné myslenie a pochopenie, že jedného dňa sa všetky vnemy skončia.
Vedci sa postupne približujú k vyriešeniu záhady, ktorá už dlho znepokojuje filozofov. A očakáva sa, že vyvrcholením tohto vedeckého výskumu bude štruktúrovaná pracovná teória vedomia. Najvýraznejším príkladom aplikácie tejto teórie je plnohodnotná AI (to nevylučuje možnosť vzniku AI bez teórie vedomia, ale na základe už existujúcich empirických prístupov vo vývoji AI)
Väčšina vedcov prijíma vedomie ako danosť a snaží sa pochopiť jeho spojenie s objektívnym svetom, ktorý veda popisuje. Pred štvrťstoročím Francis Crick a ostatní sa rozhodol odložiť filozofické diskusie o vedomí (ktoré sa zaoberajú vedcami prinajmenšom od čias Aristotela) a namiesto toho sa vydal hľadať jeho fyzické stopy.
Čo presne je vo vysoko vzrušujúcej časti mozgovej hmoty, ktorá dáva vznik vedomiu? Vedci môžu dúfať, že keď sa to naučia, priblížia sa k riešeniu zásadnejšieho problému.
Neurovedci hľadajú najmä nervové koreláty vedomia (NCC) – najmenšie nervové mechanizmy kolektívne postačujúce na akýkoľvek konkrétny vedomý zážitok vnemov.
Čo sa musí diať v mozgu, aby vás napríklad bolel zub? Majú niektoré nervové bunky vibrovať na nejakej magickej frekvencii? Potrebujeme aktivovať nejaké špeciálne „neuróny vedomia“? V ktorých oblastiach mozgu by sa takéto bunky mohli nachádzať?
Nervové koreláty vedomia
V definícii NKS je dôležitá klauzula „minimálna“. Koniec koncov, mozog ako celok možno považovať za NCS - deň za dňom vytvára vnemy. A predsa môže byť miesto určené ešte presnejšie. Zoberme si miechu, 46-centimetrovú ohybnú trubicu nervového tkaniva vo vnútri chrbtice, ktorá obsahuje asi miliardu nervových buniek. Ak zranenie spôsobí úplné poškodenie miechy až po oblasť krku, obeť bude paralyzovaná na nohy, ruky a trup, nebude mať kontrolu nad črevom ani močovým mechúrom a bude zbavená telesných pocitov. Takíto paraplegici však naďalej zažívajú život v celej jeho rozmanitosti: vidia, počujú, čuchajú, prežívajú emócie a pamätajú si, ako aj pred tragickou udalosťou, ktorá radikálne zmenila ich životy.
Alebo si vezmite cerebellum, „malý mozog“ v zadnej časti mozgu. Tento mozgový systém, jeden z najstarších z evolučného hľadiska, sa podieľa na kontrole motoriky, držania tela a chôdze a je tiež zodpovedný za obratné vykonávanie zložitých sekvencií pohybov.
Hra na klavíri, písanie na klávesnici, krasokorčuľovanie alebo lezenie po skalách – všetky tieto činnosti zahŕňajú mozoček. Je vybavený najznámejšími neurónmi nazývanými Purkyňove bunky, ktoré majú úponky, ktoré sa chvejú ako morský vejár koralov a prístav komplexnej elektrickej dynamiky. Mozoček obsahuje aj najväčší počet neurónov, asi 69 miliárd (väčšinou ide o cerebelárne žírne bunky v tvare hviezdy) - štyrikrát viacnež celý mozog dohromady (pamätajte, že je to dôležitý bod).
Čo sa stane s vedomím, ak človek čiastočne stratí mozoček v dôsledku mŕtvice alebo pod nožom chirurga?
Áno, takmer nič kritické pre vedomie!
Pacienti s týmto poškodením sa sťažujú na niekoľko problémov, ako je slabšia hra na klavíri alebo písanie na klávesnici, ale nikdy nie úplná strata akéhokoľvek aspektu ich vedomia.
Najpodrobnejšia štúdia o účinkoch cerebelárneho poškodenia na kognitívne funkcie, rozsiahle študovaná v kontexte . Ale aj v týchto prípadoch sa okrem koordinačných a priestorových problémov (vyššie) vyskytujú iba nekritické porušenia výkonných aspektov riadenia, ktoré sa vyznačujú , neprítomnosť mysle a mierny pokles schopnosti učiť sa.
Rozsiahly cerebelárny aparát nemá žiadny vzťah k subjektívnym zážitkom. prečo? Jeho neurónová sieť obsahuje dôležitú stopu – je mimoriadne rovnomerná a paralelná.
Mozoček je takmer úplne dopredný okruh: jeden rad neurónov napája ďalší, čo zase ovplyvňuje tretí. Neexistujú žiadne spätnoväzbové slučky, ktoré rezonujú tam a späť v rámci elektrickej aktivity. Okrem toho je mozoček funkčne rozdelený na stovky, ak nie viac, nezávislých výpočtových modulov. Každý z nich funguje paralelne, so samostatnými a neprekrývajúcimi sa vstupmi a výstupmi, ktoré riadia pohyb alebo rôzne motorické alebo kognitívne systémy. Sotva sa navzájom ovplyvňujú, zatiaľ čo v prípade vedomia je to ďalšia nenahraditeľná vlastnosť.
Dôležitou lekciou, ktorú možno získať z analýzy miechy a mozočka, je, že génius vedomia sa len tak ľahko nenarodí v žiadnom bode excitácie nervového tkaniva. Je potrebné niečo iné. Tento dodatočný faktor spočíva v sivej hmote, ktorá tvorí notoricky známu mozgovú kôru – jej vonkajší povrch. Všetky dostupné dôkazy naznačujú, že pocity zahŕňajú tkanivo.
Môžete ešte viac zúžiť oblasť, kde sa nachádza ohnisko vedomia. Vezmime si napríklad experimenty, pri ktorých je pravé a ľavé oko vystavené rôznym podnetom. Predstavte si, že fotografia Lada Priora je viditeľná iba pre vaše ľavé oko a fotografia Tesly S je viditeľná iba pre vaše pravé oko. Dá sa predpokladať, že uvidíte nejaké nové auto zo superpozícií Lady a Tesly nad sebou. V skutočnosti na pár sekúnd uvidíte Ladu, potom zmizne a objaví sa Tesla – a potom zmizne ona a opäť sa objaví Lada. Dva obrázky sa nahradia v nekonečnom tanci – vedci tomu hovoria binokulárna súťaž alebo súťaž sietnice. Mozog dostáva zvonka nejednoznačné informácie a nevie sa rozhodnúť: je to Lada alebo Tesla?
Keď ležíte vo vnútri mozgového skenera, vedci nachádzajú aktivitu v širokom spektre kortikálnych oblastí, ktoré sa súhrnne nazývajú zadná horúca zóna. Sú to parietálne, okcipitálne a temporálne oblasti zadnej časti mozgu a zohrávajú najdôležitejšiu úlohu pri sledovaní toho, čo vidíme.
Je zaujímavé, že primárna zraková kôra, ktorá prijíma a prenáša informácie z očí, neodráža to, čo človek vidí. Podobnú deľbu práce pozorujeme aj v prípade sluchu a hmatu: primárna sluchová a primárna somatosenzorická kôra sa priamo nepodieľa na obsahu sluchovej a somatosenzorickej skúsenosti. Vedomé vnímanie (vrátane obrázkov Lady a Tesly) vedie k ďalším fázam spracovania - v zadnej horúcej zóne.
Ukazuje sa, že vizuálne obrazy, zvuky a iné životné vnemy pochádzajú zo zadnej kôry mozgu. Pokiaľ môžu neurovedci povedať, takmer všetky vedomé skúsenosti majú svoj pôvod tam.
Počítadlo povedomia
Pri operáciách sú pacienti napríklad uvedení do narkózy, aby sa nehýbali, udržiavali stabilný krvný tlak, nepociťovali bolesť a následne nemali traumatické spomienky. Žiaľ, nie vždy sa to podarí: každý rok sú stovky pacientov v narkóze v tej či onej miere pri vedomí.
Ďalšia kategória pacientov s vážnym poškodením mozgu v dôsledku traumy, infekcie alebo ťažkej otravy môže žiť roky bez toho, aby mohli hovoriť alebo reagovať na hovory. Dokázať, že prežívajú život, je mimoriadne náročná úloha.
Predstavte si astronauta strateného vo vesmíre, ktorý počúva riadenie misie a snaží sa ho kontaktovať. Pokazené rádio nevysiela jeho hlas, a preto ho svet považuje za nezvestného. Zhruba tak by sa dala opísať zúfalá situácia pacientov, ktorých poškodený mozog pripravil o kontakt so svetom – akúsi extrémnu formu samotky.
Začiatkom 2000. storočia boli Giulio Tononi z University of Wisconsin-Madison a Marcello Massimini priekopníkmi metódy tzv. určiť, či je osoba pri vedomí alebo nie.
Vedci priložili na hlavu cievku opláštených drôtov a vyslali výboj (zap) – silný náboj magnetickej energie, ktorý spôsobil krátkodobý elektrický prúd. Toto excitovalo a inhibovalo partnerské neurónové bunky v spojených oblastiach okruhu a vlna rezonovala v celej mozgovej kôre, až kým aktivita nevymizla.
Sieť elektroencefalogramových senzorov namontovaných na hlave zaznamenávala elektrické signály. Ako sa signály postupne šírili, ich stopy, z ktorých každá zodpovedala konkrétnemu bodu pod povrchom lebky, sa premenili na film.
Nahrávky nepreukázali žiadny typický algoritmus – ale neboli ani úplne náhodné.
Je zaujímavé, že čím predvídateľnejšie boli rytmy zapnutia a vypnutia, tým pravdepodobnejšie bolo, že mozog bol v bezvedomí. Vedci zmerali tento predpoklad komprimáciou video údajov pomocou algoritmu, ktorý sa používa na archiváciu počítačových súborov vo formáte ZIP. Kompresia poskytla hodnotenie zložitosti reakcie mozgu. Dobrovoľníci, ktorí boli pri vedomí, vykazovali „index komplexnosti porúch“ od 0,31 do 0,70, pričom index klesol pod 0,31, ak boli v stave hlbokého spánku alebo v narkóze.
Tím potom testoval zips a zap na 81 pacientoch, ktorí boli buď pri minimálnom vedomí, alebo v bezvedomí (kóma). V prvej skupine, ktorá vykazovala určité známky nereflektívneho správania, metóda správne ukázala, že 36 z 38 bolo pri vedomí. Zo 43 pacientov v „zeleninovom“ stave, s ktorými príbuzní na čele nemocničného lôžka nikdy nedokázali nadviazať komunikáciu, bolo 34 klasifikovaných ako v bezvedomí a ďalších deväť nie. Ich mozgy reagovali podobne ako tie, ktoré boli pri vedomí, to znamená, že boli tiež pri vedomí, ale nedokázali komunikovať so svojou rodinou.
Súčasný výskum je zameraný na štandardizáciu a zlepšenie techniky pre neurologických pacientov, ako aj na jej rozšírenie na pacientov na psychiatrických a detských oddeleniach. V priebehu času vedci identifikujú špecifický súbor nervových mechanizmov, ktoré vedú k zážitkom.
V konečnom dôsledku potrebujeme presvedčivú vedeckú teóriu vedomia, ktorá odpovie na otázku, za akých podmienok každý daný fyzikálny systém – či už je to zložitý reťazec neurónov alebo kremíkových tranzistorov – zažíva vnemy. A prečo je kvalita zážitku iná? Prečo je jasné modré nebo iné ako zvuk zle naladených huslí? Majú tieto rozdiely v pocitoch nejakú špecifickú funkciu? Ak áno, ktorý? Teória nám umožní predpovedať, ktoré systémy budú schopné niečo vycítiť. Pri absencii teórie s testovateľnými predpoveďami je akýkoľvek záver o strojovom vedomí založený výlučne na našom inštinkte, na ktorý, ako ukázala história vedy, by sa malo spoliehať opatrne.
Jednou z hlavných teórií vedomia je teória (GWT), ktorú navrhli psychológ Bernard Baars a neurovedci Stanislas Dean a Jean-Pierre Changeux.
Na začiatok tvrdia, že keď si človek niečo uvedomuje, k týmto informáciám má prístup mnoho rôznych oblastí mozgu. Zatiaľ čo ak človek koná nevedome, informácie sú lokalizované v špecifickom zmyslovo-motorickom systéme (senzorický motor), ktorý je zapojený. Napríklad, keď píšete rýchlo, robíte to automaticky. Ak sa vás opýtajú, ako to robíte, nebudete môcť odpovedať, pretože máte obmedzený prístup k týmto informáciám, ktoré sú lokalizované v nervových obvodoch, ktoré spájajú oči s rýchlymi pohybmi prstov.
Globálna dostupnosť generuje iba jeden prúd vedomia, pretože ak je nejaký proces prístupný všetkým ostatným procesom, potom je prístupný všetkým – všetko so všetkým súvisí. Takto je implementovaný mechanizmus na potlačenie alternatívnych obrázkov.
Táto teória dobre vysvetľuje všetky druhy duševných porúch, kde zlyhania jednotlivých funkčných centier, prepojených vzormi neurálnej aktivity (alebo celej oblasti mozgu), zavádzajú deformácie do celkového toku „pracovného priestoru“, čím skresľujú obraz v porovnaní s „normálnym“ stavom (zdravého človeka) .
Na ceste k fundamentálnej teórii
Teória GWT tvrdí, že vedomie pochádza zo špeciálneho typu spracovania informácií: je nám známe už od úsvitu AI, keď špeciálne programy mali prístup k malému, verejne prístupnému úložisku údajov. Akákoľvek informácia zaznamenaná na „nástenke“ sa stala dostupnou pre množstvo pomocných procesov – pracovná pamäť, jazyk, plánovací modul, rozpoznávanie tváre, rozpoznávanie objektov atď. prenášané do mnohých kognitívnych systémov – a spracúvajú dáta na reprodukciu reči, ukladanie do pamäte alebo činnosť.
Keďže priestor na takejto nástenke je obmedzený, v danom momente môžeme mať k dispozícii len malé množstvo informácií. Predpokladá sa, že sieť neurónov, ktoré prenášajú tieto správy, sa nachádza vo frontálnom a parietálnom laloku.
Akonáhle sa tieto vzácne (rozptýlené) dáta prenesú do siete a stanú sa verejne dostupnými, informácie sa stanú vedomými. To znamená, že subjekt si to uvedomuje. Moderné stroje ešte nedosiahli túto úroveň kognitívnej zložitosti, ale je to len otázka času.
Teória „GWT“ tvrdí, že počítače budúcnosti budú vedomé
Všeobecná informačná teória vedomia (IIT), ktorú vyvinul Tononi a jeho spoločníci, používa veľmi odlišný východiskový bod: samotné skúsenosti. Každá skúsenosť má svoje špecifické kľúčové vlastnosti. Je imanentná, existuje len pre subjekt ako „majstra“; je štruktúrovaný (žltý taxík spomaľuje, zatiaľ čo cez ulicu beží hnedý pes); a je konkrétna – odlišná od akejkoľvek inej vedomej skúsenosti, ako samostatná snímka vo filme. Navyše je pevný a definovaný. Keď sedíte na lavičke v parku za teplého a jasného dňa a sledujete deti hrajúce sa, rôzne prvky zážitku – vietor fúkajúci cez vaše vlasy, radosť z smiechu tých najmenších – nemožno od seba oddeliť bez toho, aby zážitok neprestal. byť tým, čím je.
Tononi predpokladá, že takéto vlastnosti – teda určitá úroveň uvedomenia – majú akýkoľvek zložitý a prepojený mechanizmus, v štruktúre ktorého je zašifrovaný súbor vzťahov príčina-následok. Bude to mať pocit, že niečo prichádza zvnútra.
Ale ak, podobne ako cerebellum, mechanizmus postráda zložitosť a konektivitu, nebude si nič vedomý. Ako hovorí táto teória,
vedomie je inherentná, podmienená schopnosť spojená so zložitými mechanizmami, ako je ľudský mozog.
Teória tiež odvodzuje zo zložitosti základnej vzájomne prepojenej štruktúry jediné nezáporné číslo Φ (vyslovuje sa „fy“), ktoré kvantifikuje toto vedomie. Ak je F nula, systém si sám seba vôbec neuvedomuje. Naopak, čím väčšie číslo, tým väčšiu inherentnú náhodnú silu systém má a tým je vedomejší. Mozog, ktorý sa vyznačuje kolosálnou a vysoko špecifickou konektivitou, má veľmi vysoké F, čo znamená vysokú úroveň uvedomenia. Táto teória vysvetľuje rôzne fakty: napríklad, prečo nie je mozoček zapojený do vedomia alebo prečo vlastne funguje počítadlo zipsov a prepnutí (čísla produkované počítadlom sú v hrubom priblížení F).
Teória IIT predpovedá, že pokročilá digitálna počítačová simulácia ľudského mozgu nemôže byť vedomá – aj keď je jeho reč na nerozoznanie od ľudskej reči. Rovnako ako simulácia masívnej gravitačnej sily čiernej diery nedeformuje časopriestorové kontinuum okolo počítača pomocou kódu, naprogramované vedomie nikdy nezrodí vedomý počítač. Giulio Tononi a Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
Podľa IIT vedomie nemožno vypočítať a vypočítať: musí byť zabudované do štruktúry systému.
Hlavnou úlohou moderných neurovedcov je používať čoraz sofistikovanejšie nástroje, ktoré majú k dispozícii, na štúdium nekonečných spojení rôznych neurónov, ktoré tvoria mozog, na ďalšie vymedzenie nervových stôp vedomia. Vzhľadom na zložitú štruktúru centrálneho nervového systému to bude trvať desaťročia. A nakoniec sformulovať základnú teóriu založenú na existujúcich fragmentoch. Teória, ktorá vysvetlí hlavnú hádanku našej existencie: ako orgán, ktorý váži 1,36 kg a je zložením podobný fazuľovému tvarohu, stelesňuje zmysel života.
Jednou z najzaujímavejších aplikácií tejto novej teórie je podľa mňa možnosť vytvorenia AI, ktorá má vedomie a čo je najdôležitejšie, vnemy. Navyše, základná teória vedomia nám umožní vyvinúť metódy a spôsoby, ako implementovať rýchlejší vývoj ľudských kognitívnych schopností. Človek – budúcnosť.
Zdroj: hab.com