Романтика реальности. Как Вселенная самоорганизуется, порождая жизнь, сознание и сложность Космоса - Бобби Азарян
Это описание все еще расплывчато, но даже самый ярый скептик наверняка согласится с тем, что мы добиваемся некоторого прогресса в решении трудной проблемы сознания, которая заключается в том, как материальный мозг создает субъективный опыт. А что добавляют к этой картине современные нейробиологические теории сознания?
Петли обратной связи порождают сознание
Согласно теории интегрированной информации, система с исключительно прямонаправленной связью, не имеющая интегрирующих информацию петель обратной связи, теоретически может имитировать любое сознательное поведение, не получая соответствующего сознательного опыта, который был бы у системы, интегрирующей информацию. Важно отметить: это не обязательно означает, что такая система будет демонстрировать столь же гибкое интеллектуальное поведение, как сознательная система; это просто означает, что любая конкретная реакция, связанная с сознательной мыслью, может быть воспроизведена без участия сознания. Это говорит о том, что петли являются необходимым компонентом сознания как в организмах, так и в машинах.
Например, мозжечок – это область мозга, которая является сложной и комплексной, однако, судя по всему, не обеспечивает опыта сознательного наблюдателя, хотя в этой структуре находится большинство нейронов мозга. Любые скоординированные движения (например, когда вы печатаете на клавиатуре, ходите, танцуете или ведете машину) задействуют мозжечок. Эти действия обычно не требуют сознательного контроля или усилия, и некоторые из них, например набор текста, выполняются гораздо хуже, если вы пытаетесь думать о том, что делаете. Если мозжечок, очевидно, обрабатывает информацию, то почему он никак «себя не ощущает»? Кристоф Кох отвечает на этот вопрос в статье, опубликованной в журнале Nature в 2018 году под названием «Что такое сознание?»:
Мозжечок – это почти исключительно прямонаправленная схема: один набор нейронов питает следующий, который в свою очередь влияет на третий набор. В нем нет сложных контуров обратной связи, которые бы передавали электрическую активность туда и обратно.
Мне вспоминается поразительный момент из детства, когда я увидел, как рука моей спящей бабушки взметнулась вверх и оставалась в таком положении, хотя бабушка продолжала храпеть. Позже я узнал, что это случилось не в первый раз, и хотя это необычный пример, он прекрасно иллюстрирует, как действие, обычно приписываемое сознательному или произвольному усилию, может быть запрограммированным и выполняться бессознательно. А поскольку это происходило регулярно, то, я думаю, можно с уверенностью предположить, что то двигательное движение не было результатом сознательного решения поднимать руку в повторяющемся сне, хотя сказать наверняка невозможно.
Лариса Альбантакис, убежденная сторонница теории интегрированной информации, опубликовала в 2014 и 2015 годах серию модельных исследований, которые говорят о том, что могут существовать человекоподобные роботы, кажущиеся сознательными во всех отношениях, но на самом деле вообще не имеющие ментального опыта. Представим две системы: если одна будет иметь конструкцию с прямой связью (без контуров обратной связи), а другая будет интегрировать информацию посредством обратной связи, то обе системы будут одинаково реагировать на один и тот же сенсорный стимул, однако только последняя будет получать субъективный опыт. Обе машины сказали бы вам, что они имеют сознание, но одна из них при этом солгала бы. Это звучит как научная фантастика, но математика не лжет. Согласно этой теории, сознательным машинам требуется так называемое нейроморфное оборудование, воспроизводящее каузальную динамику мозга на физическом уровне, а не просто имитирующее мозг в цифровом виде на стандартной архитектуре фон Неймана, поскольку последнее не приводит к появлению сознания по той же причине, по которой цифровое моделирование черных дыр не искривляет пространство-время вокруг компьютера.
Теория глобального нейронного рабочего пространства
Примерно тогда же, когда Тонони разрабатывал свою теорию интеграции информации, набирала популярность другая количественная теория сознания – теория глобального рабочего пространства нейробиолога-когнитивиста Бернарда Баарса, которую несколько лет спустя дополнил Станислас Деан, в результате чего сформировалась теория глобального нейронного рабочего пространства – более точная с нейробиологической точки зрения версия вдохновленной информатикой когнитивной архитектуры. Теория глобального нейронного рабочего пространства предлагает вычислительную модель того, как отдельные потоки обработки информации интегрируются в единое сознательное восприятие благодаря эмерджентной синхронной активности, создающей глобальное рабочее пространство. Если глобальное рабочее пространство – это ментальное рабочее пространство, которое мы называем сознающим разумом, то как именно оно возникает?
На этот вопрос можно ответить, признав, что рабочее пространство соответствует нейронному аттрактору, а в формировании и поддержании любого аттрактора, очевидно, участвуют петли. Если конкретнее, то глобальное рабочее пространство создают фронто-париетальные петли, то есть петли между функционально связанными областями в лобных и теменных долях. Когда активность нейронов в этих областях становится скоординированной выше определенного критического порога, по сети распространяются волны глобального порядка, происходит синхронное возбуждение по всему мозгу, и в результате фазового перехода, который Деан называет событием воспламенения, возникает глобальный аттрактор постоянной электрической активности.
Этот фазовый переход в мозге передает информацию из глобального рабочего пространства другим нейронным модулям, которые обычно обрабатывают информацию отдельно, что приводит к тому, что Дэниел Деннет называет «славой в мозге» (fame in the brain). Теперь информация в сознательном представлении доступна для всех видов дополнительной обработки, невозможной без глобального рабочего пространства. В частности, информация в рабочем пространстве становится объектом избирательного внимания, и ее содержимым может манипулировать рабочая память, или же она может использоваться для принятия высокоуровневых решений, которые пока еще не хранятся в мозге в готовом виде. Планирование и воображение также возможны благодаря глобальному рабочему пространству, которое на мгновение объединяет независимо работающие системы в нейронный аттрактор, позволяя разуму делать то, что невозможно без сознания, например проводить мысленное моделирование возможных вариантов будущего, чтобы выбрать наиболее желательный из них. Почему верно то, что глобальное рабочее пространство имеет отношение к самомоделированию? Потому что, опять же, мы видим петли обратной связи, а когда эти петли исчезают, исчезает и ментальное рабочее пространство. Сознательная обработка глобально доступной информации нарушается, и когнитивная деятельность более высокого уровня прекращается.
Итак, нейронаука говорит нам о том, что Хофштадтер прав. Именно кросс-уровневые причинные петли порождают сознание, которое нейробиолог Анил Сет называет контролируемой галлюцинацией, что можно считать шагом вперед по сравнению с иллюзией, как охарактеризовал его Деннет в знаковой книге 1991 года «Объясненное сознание». Некоторые нейроученые и философы в шутку называли
