Скорость мысли. Грандиозное путешествие сквозь мозг за 2,1 секунды - [49]

Шрифт
Интервал


Покидая нейрон из области МТ вместе с одним из клонов импульса, мы были частью серии случайно расположенных импульсов этого нейрона, частью его реакции на все, что движется в офисе. Результаты эксперимента показывают, что, если бы один и тот же набор движений в офисе повторялся точь-в-точь – Сара шагала в переговорную, Грэм небрежно теребил галстук и т. д., – мы каждый раз отправлялись бы с одним и тем же импульсом в одно и то же время. С этой точки зрения Таймеры правы: кора головного мозга использует временное кодирование. Но это скрытый код и он никогда не появится в реальном мире, поскольку мир никогда не повторяется точь-в-точь.

Тем не менее мы можем выдвинуть и, казалось бы, железобетонные аргументы против того, что корковый нейрон может использовать такие временные коды. Ведь импульс слишком легко сбить с курса, чтобы использовать временной код [174].

Это легко продемонстрировать. Постройте компьютерную модель кусочка коры головного мозга: создайте тысячи искусственных нейронов, посылающих импульсы, соедините их вместе, задайте входящие данные и наблюдайте. Каждый из них будет выдавать характерный и на первый взгляд беспорядочный набор импульсов. Повторите это еще раз с тем же самым набором входящих данных, и вы получите точно такой же набор. Но теперь повторите это еще раз, и на этот раз измените всего один импульс, посланный одним нейроном. По мере того как вы будете смотреть за развитием событий, импульсы множества других нейронов будут быстро переходить в новые паттерны, и некоторые из них будут радикально отличаться от прежних [175]. Очевидно, что такие сети не могли бы использовать точный временной код, если всего один потерянный импульс может повлиять на процесс отправки множества сигналов других нейронов. А мы знаем, что импульсы постоянно теряются.

Как преодолеть эти непримиримые различия между Счетчиками и Таймерами? Удастся ли нам выяснить, что означает наш импульс, мчащийся в префронтальную кору? Давайте поищем ответ там, откуда мы пришли.

Предскажи меня

Стремясь к хрупкому перемирию, некоторые пытались напрямую расшифровать послания импульсов, выясняя, что их может предсказать или что предсказывают они.

В начале нашего пути процесс предсказания казался простым. Находясь в зонах первичной обработки в зрительной коре, всего в одном или двух синапсах от глаза, мы встречались с импульсами, вызванными определенным типом края, цветом или направлением движения в определенном пикселе видимого мира. Если посмотреть на ситуацию с другой стороны, получится, что присутствие определенного края, цвета или движения в конкретном пикселе предсказывает импульсы от определенного набора нейронов в V1. Точно так же импульс, исходящий из зон первичной обработки в слуховой коре, вызывается основными свойствами звука, его частотой, громкостью или направлением. Появление звука определенной частоты и достаточной громкости в окружающем мире предсказывает, что должны регистрироваться импульсы от определенного набора нейронов. Итак, мы можем сделать вывод: если некое событие X предсказывает появление импульса, это событие и есть значение этого импульса.

Однако даже здесь, в участках коры, максимально близких к механизмам восприятия внешнего мира, мы не можем предсказать каждый импульс, посылаемый нейроном в качестве реакции на простую линию или звук. Нейрон посылает множество импульсов, которые явно не вызваны конкретным сигналом из внешнего мира, поступившим в определенное время. Так что же тогда означают эти импульсы? И вот неких умных людей озарила идея: спросить у импульсов.

Основная идея проста. Узнать, что происходило в мире непосредственно перед отправлением каждого импульса. Но хитрость в том, что мы не будем гадать. Мы узнаем это непосредственно из исходных данных.

Цель – создать модель, которая принимает в качестве входящих данных то, что происходило в мире за последние несколько сотен миллисекунд или около того, и выводит прогноз вероятности возникновения импульса в данный момент. В других версиях такая модель могла бы вместо этого предсказывать вероятное количество отправленных импульсов. Такие модели могут подойти как Таймерам, так и Счетчикам, в зависимости от того, какой отрезок времени мы определяем как «сейчас»: если модель прогнозирует события на горизонте несколько миллисекунд за раз, мы получим таймер; если несколько сотен миллисекунд – мы создаем счетчик. На самом деле построение моделей для прогнозирования импульсов показывает, что граница между Таймерами и Счетчиками весьма расплывчата.

Чтобы предсказать импульс, мы подаем на вход модели разные значения – такие, как углы на картинке или частоты звука – происходившего во внешнем мире в течение нескольких сотен миллисекунд вплоть до настоящего момента. И модель присваивает вес каждому из этих значений в каждый момент в прошлом. Чем выше вес, тем больше влияния в конкретный момент в прошлом это значение оказывает на вероятность появления импульса сейчас. Прогноз, который делает модель, основан на взвешенной сумме всех значений для каждого момента за рассматриваемый исторический период (очень короткий период) и в выдаче прогноза: я предсказываю, что в настоящий момент импульс будет отправлен со стопроцентной вероятностью (или, наоборот, не будет).


Рекомендуем почитать
Просто геном

Стоит ли нам манипулировать геномом нерожденных и менять генофонд homo sapiens, который нельзя будет перезапустить так, чтобы он развивался в обратную сторону? Готовы ли мы, как вид, взять на себя ответственность за собственную эволюцию и целенаправленно редактировать наши геномы? Как только мы полностью поймем генетические факторы, которые определяют здоровье и работоспособность человека, мы сможем выбрать или, возможно, даже спроектировать эмбрионов с генетическим составом, отличным от такового у их родителей.


Архитекторы интеллекта. Вся правда об искусственном интеллекте от его создателей

Искусственный интеллект (ИИ) быстро переходит из области научной фантастики в повседневную жизнь. Современные устройства распознают человеческую речь, способны отвечать на вопросы и выполнять машинный перевод. В самых разных областях, от управления беспилотным автомобилем до диагностирования рака, применяются алгоритмы распознавания объектов на базе ИИ, возможности которых превосходят человеческие. Крупные медиакомпании используют роботизированную журналистику, создающую из собранных данных статьи, подобные авторским.


Сказки

Настоящий сборник является первым научным изданием сказок Перро на русском языке, предназначенным для взрослых читателей: до сих пор эти сказки издавались только в качестве детских книжек. В сборник включены не только все сказки Перро, прозаические и стихотворные, но также и некоторые наиболее известные сказки его продолжателей и последователей (д’Онуа, Леритье-де-Впллодон, Лепренс де-Бомон) как образцы французской сказочной литературы XVII–XVIII веков; во французских изданиях эти сказки нередко объединяются со сказками самого Перро. Перевод под редакцией М. Петровского. Вступительная статья и комментарии Н. П. Андреева. Иллюстрации Александра Дмитриевича Силина..


Заболевания желудка. Современный взгляд на лечение и профилактику

«Все сознают, что нормальная и полезная еда есть еда с аппетитом, всякая другая еда, еда по приказу, по расчету признается уже в большей или меньшей степени злом», — писал академик И. П. Павлов. Перед вами необычная книга. Главная ее особенность состоит в том, что желудок, его заболевания, а также их профилактика и лечение рассматриваются в «контексте» всего организма, в тесной связи с образом жизни и мыслями человека. Автор обращает внимание читателей на множество «мелочей», которым мы обычно не придаем никакого значения, не замечаем их влияния на состояние желудочно-кишечного тракта и здоровье в целом. Книга — не сухое повествование о болезнях, а увлекательное путешествие в мир под названием «человеческий организм». Для широкого круга читателей.


Антикитерский механизм: Самое загадочное изобретение Античности

Это уникальное устройство перевернуло наши представления об античном мире. Однако история Антикитерского механизма, названного так в честь греческого острова Антикитера, у берегов которого со дна моря были подняты его обломки, полна темных пятен. Многие десятилетия он хранился в Национальном археологическом музее Греции, не привлекая к себе особого внимания.В научном мире о его существовании знали, но даже ученые не могли поверить, что это не мистификация, и поразительный механизм, использовавшийся для расчета движения небесных тел, действительно дошел до нас из глубины веков.


Возвращение к языку. Наглый самоучитель райтера, журналиста и писателя

Пособие призвано развить в школьниках, студентах и начинающих журналистах умение создавать красивые, яркие и точные образы, оставаясь в рамках существующего русского языка, не вульгаризируя его англицизмами, жаргонными словами и разговорной речью низкого уровня. Задача, поставленная автором, довольно амбициозна: не только научить правильной письменной речи, но пробудить вдохновение к созданию таких текстов и дальнейшему совершенствованию. Адресована студентам факультетов журналистики и филологических факультетов, а также тем, кто стремится грамотно и образно излагать свои мысли на бумаге.