Антология машинного обучения. Важнейшие исследования в области ИИ за последние 60 лет - [77]
Сегодня системная биология привлекает много физиков и инженеров в области вычислительных систем для анализа и расшифровки информации, полученной при секвенировании ДНК, и сигналов в клетках, которые контролируются РНК и белками. ДНК в организме человека – цепочка из трех миллиардов пар оснований с информацией, необходимой для поддержания жизни клеток, их репликации и специализации. Некоторые пары оснований являются шаблонами для создания белков, но другие части генома содержат абстрактный код для регулирования генов, которые используются при разработке «инструкции» для строительства тела и мозга. Созданием мозга – возможно, самого сложного проекта во Вселенной – руководят алгоритмы, встроенные в ДНК, которые согласовывают развитие связей между тысячами различных типов нейронов в сотнях частей мозга.
Играть в долгую игру[416]
Появление технологий на рынке, как правило, отстает от теоретических исследований в фундаментальной науке лет на 50. Великие открытия в области теории относительности и квантовой механики, совершенные в первом десятилетии XX века, привели к созданию CD-плееров, GPS и компьютеров во второй половине века. Открытие ДНК и генетического кода в 1950-х годах нашло применение в медицине и сельском хозяйстве и сейчас существенно влияет на экономику. Основные открытия, сделанные в рамках проекта BRAIN и других программ по всему миру, через 50 лет получат практическое применение в таких вещах, которые сегодня считаются научной фантастикой[417]. Можно ожидать, что к 2050 году операционные системы ИИ будут сопоставимы с той, что находится в нашем мозге.
Глава 16. Сознание[418]
Мать Фрэнсиса Крика однажды спросила его, какие научные проблемы он хотел бы исследовать в жизни (рис. 16.1)[419]. Молодой Фрэнсис ответил, что его интересуют только две проблемы: тайна жизни и тайна сознания.
Рис. 16.1. Фрэнсис Крик со своей женой Одиль и дочерью Жаклин плывут на лодке прямо на камеру. Кембридж, около 1957 года. Источник: www.orartswatch.org/kindra-cricks-mad-pursuit/
Он явно понимал, как эти вопросы важны, но, возможно, не осознавал сложность поставленных задач. Вряд ли его мать могла знать, что в 1953 году ее сын и Джим Уотсон откроют структуру ДНК – нить, которая приведет к ответу на одну из величайших загадок жизни. Однако Фрэнсис Крик не удовлетворился этим достижением.
Когда Крик в 1977 году перешел в Институт Солка, он занялся темой сознания, которая его давно интересовала, и сосредоточился на визуальном восприятии, поскольку о зрительных отделах мозга уже многое было известно и понимание нейронной основы восприятия послужило бы прочным фундаментом для изучения нейронной основы других аспектов сознания. Это также позволило избежать расплывчатости термина «сознание», который используется для описания различных явлений[420].
В 1980-х годах у биологов изучать сознание было не в моде, но Крика это не остановило. Зрительное восприятие было полно странностей и загадок, которые не поддавались пониманию, и он искал для них объяснения в анатомии и физиологических механизмах. Например, он разработал гипотезу «центра внимания»[421]. Ганглиозные клетки проецируются по зрительному нерву в таламус (двусторонние области мозга, которые передают сенсорную информацию в кору), который, в свою очередь, передает импульсы в зрительную кору. Но почему ганглиозные клетки не могут проецироваться прямо в кору? Крик отметил, что от коры к таламусу идет обратная проекция, которая, как луч прожектора, может выделять части изображений для дальнейшей обработки.
Нейронные корреляты сознания
Ближайшим коллегой Крика по исследованию сознания был нейробиолог Кристоф Кох из Калтеха, с которым он опубликовал серию работ, где изучались нейронные корреляты сознания (НКС; структуры мозга и нейронной деятельности, отвечающие за генерацию состояний сознательного восприятия)[422]. В случае зрительного восприятия это означало поиск корреляций между ним и возбуждающими свойствами нейронов в различных частях мозга. Одна из их идей гласила, что мы не знаем, что происходит в первичной зрительной коре[423] – первой области коры головного мозга, получающей сигнал от сетчатки. Они предположили, что нам, скорее всего, известно только о результатах обработки на высших уровнях иерархии зрительных областей в коре (см. рис. 5.11). В пользу этого варианта говорит изучение бинокулярного соперничества: перед двумя глазами демонстрируют два разных рисунка, например вертикальные полосы для одного глаза и горизонтальные полосы – для другого, и вместо того, чтобы видеть смесь двух изображений, визуальное восприятие резко перескакивает между отдельными картинками каждые несколько секунд. Различные нейроны в первичной зрительной коре реагируют на информацию, поступающую от каждого глаза независимо от того, какая фиксируется сознанием в отдельно взятый момент. Однако на более высоких уровнях визуальной иерархии многие нейроны реагируют только на воспринимаемое изображение. Таким образом, для нейрона недостаточно быть активным, чтобы стать нейронным коррелятом восприятия. По-видимому, вы знаете только то, что представлено в подмножестве активных нейронов, распределенных по иерархии визуальных областей, скоординированно работающих вместе.
