Jak funguje náš mozek a co se v něm děje? Na základě toho, co člověk dělá rozhodnutí a jak jsou podmíněny? Vyacheslav Demin, kandidát fyzikálních a matematických věd, vědecký sekretář kurchatovského komplexu technologií NBIKS Národního výzkumného střediska „Kurchatovův institut“, hovořil o tom v přednášce ve vzdělávacím centru „Sirius“. "Lenta.ru" publikuje výňatky z jeho projevu.
Prorazit mezeru
Mozek se skládá z asi sta miliard neuronů, tj. Nervových buněk, které vzájemně přijímají a přenášejí informace pomocí elektrických a chemických signálů prostřednictvím procesů (dendritů a axonů). Dotykem neurony vytvářejí neuronové sítě. Místo kontaktu se nazývá synapse. V mozku je asi čtyřnásobek synapsí (čtyřnásobek je číslo následované 15 nulami, to znamená milion miliard). To znamená, že každý neuron má asi 10 tisíc spojení - velmi odhalující ilustrace toho, jak různorodá a mnohostranná spojení pouze jedné nervové buňky může být. Látka, která pomáhá předávat informace, se nazývá neurotransmiter. Věda zná několik stovek takových látek.
Vyacheslav Demin
Vědecká komunita přistupuje k otázce studia mozku z různých perspektiv. Existují neurofyziologové, kteří zvažují specifické procesy na nervové úrovni, lze je běžně nazývat „materialisté“. Na druhé straně existují neuropsychologové, mohou být podmíněně nazýváni „idealisté“, ve středu jejich pozornosti je svět idejí, prostor vyšších lidských kognitivních funkcí zodpovědných za paměť a myšlení, vědomí a podvědomí, emoce a rozhodování, postoj k sobě a jiným lidem … Mezi prvním přístupem a druhým je zásadní vysvětlující mezera. Studuje se kognitologií, což je vědecké směřování, které se nedávno vyvinulo na křižovatce neurofyziologie a neuropsychologie. Zjevně to může být především kognitologie, která může vést k průlomu ve vytváření umělé inteligence.
Propagační video:
Nalezení optimálního řešení
Co je to myšlení? Je to neustálé hledání optimálního řešení problémů, kterým čelíme. Při rozhodování o nejmenším má člověk zpravidla několik možností, před každým krokem se ocitne na rozcestí a výsledek není předem stanoven. Osoba musí udělat nejlepší tah. To znamená, že každou sekundu každý z nás vytváří v našich hlavách „strom možností“a někdy je tento strom neuvěřitelně rozvětvený.
Jak vybrat ten správný, zejména pokud není vyhledávací algoritmus znám? Intelekt používá tzv. Heuristiku. Pro ilustraci může být použit příklad z šachu. Na desce je takové uspořádání kusů možné, když například bílý má pouze krále a pěšce, ale pěšci jsou umístěny tak, že neumožňují, aby Black prošel. Osoba okamžitě chápe, že za takových podmínek je nejvýhodnějším a nejpravděpodobnějším výsledkem hry pro White remíza.
Počítačový program Deep Thought, který později porazil mistra světa Garryho Kasparova, však považoval situace výhradně z matematického hlediska. Viděla, že bílý pěšák může černého věže zaujmout, a to by vedlo k výraznému oslabení soupeře a zlepšení bodové pozice. Počítač si neuvědomil, že tímto pohybem otevírá v obraně díru. V důsledku toho už nemohl počítat s remízou, obdržel mat a prohrál hru.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Následně programátoři zavedli do počítače algoritmus pro akce v takových situacích a stroj již takové chyby neudělal. Přírodní inteligence, na rozdíl od umělé inteligence, je schopna samostatně vyvodit závěry, analyzovat chyby a ne je opakovat.
Reprezentace znalostí
Druhým aspektem myšlení je reprezentace znalostí. Všichni se díváme na svět hranolem vnímání a vytváříme v našich hlavách model procesu nebo předmětu. Tyto názory jsou individuální. A když si myslíme, že pracujeme s modely, a ne se skutečnými objektivními daty.
Existuje slavný vtip o sklenici napůl naplněné vodou. Optimista si myslí, že je napůl plný, pesimistický napůl prázdný. Mohou však existovat i jiné nápady. Například programátor řekne, že kapacita je dvakrát větší, než je potřeba. Počáteční objektivní údaje jsou stejné, ale modely, které lidé používají, jsou odlišné. Výsledkem je, že pokud je k objednávce přiřazen určitý úkol, řešení se mohou od sebe lišit. Je důležité najít vhodnou reprezentaci, ve které je algoritmus, který problém řeší. V jiné neúspěšné prezentaci se může ukázat problém jako velmi obtížný nebo zcela nerozpustný.
Proto by myšlení mělo být kombinováno s učením, tj. S hromaděním informací s následnou generalizací. Můžete nekonečně sledovat velmistra, zapisovat a zapamatovat si jeho pohyby a poté je přehrát. Ale to vás nenaučí, jak hrát šachy. Naopak pokusy pochopit samotný systém nebo taktiku hry, které dávají představy o obecném představení šachových problémů velmistrem, nakonec přinesou pozitivní výsledky s časem a praxí. To je učení.
Druhy myšlení
Jak se rozvíjí myšlení člověka? V dětství - vizuální a efektivní prezentací: „Viděl jsem - udělal jsem akci.“Vizuálně-obrazné myšlení se postupně utváří: „Viděl jsem - vzpomněl jsem si nebo představil související objekty nebo možnosti akcí - provedl jsem akci“. Jednotlivé objekty jsou nahrazeny kategoriemi, reprezentace, modelované jsou samostatné vazby mezi nimi. Další fází je zcela abstraktní verbálně-logické myšlení, když pro proces myšlení již není potřeba provádět žádné akce, vše se děje ve fantazii.
V polovině 20. století provedl experiment německý psycholog Wolfgang Keller. Vedle klece na opice dal banán a dal zvířatům hůl. Téměř okamžitě zjistili, jak se k banánu dostat holí a tlačit do klece. Stalo se to díky vizuálně aktivnímu myšlení: opice vzaly hůl a experimentovaly, rychle našli řešení.
Pak byl úkol komplikovaný: banán byl položen dále a opicím byly dány dvě hole, z nichž jeden mohl sestavit jednu dlouhou. Tato hádanka byla drtivá pro drtivou většinu. Opice byly zběsile, ale nedokázaly přijít na to, co dělat, skočily kolem klece, bouchly do tyčí hůlkou.
Nejchytřejší se posadil, přemýšlel a po chvíli pochopil, co dělat. Tento okamžik přechodu k vizuálně-obrazovému myšlení se nazývá „gestaltové přepínání“: opice se zastavila, ale chaotická a neúčinná, a začala přemýšlet. Jinými slovy, myšlenka je „omezená akce“, tj. Akce přenesená do představivosti.
Foto: Depositphotos
Takto vzniká univerzální myšlení: pokud se zvolený algoritmus nehodí, hledá mozek nový nápad a nová možná spojení, putuje po „stromu možností“, dokud nenajde vhodnou možnost. Nalezené řešení pak ovlivňuje vnější prostředí (váš banán) a jde (možná spolu s nově nalezeným zastoupením) do znalostní báze, čímž obohacuje osobní zkušenost.
Emoce hrají důležitou roli v univerzálním myšlení. Modulují cíl, upravují ho. Představte si, že robot dokončí úkol. Najednou všechno začne explodovat dopředu. Stroj necítí strach, takže se nezmění ani cíl, ani linie chování. Exploze - robot je zničen. A člověk na svém místě by se pokusil zachránit život, aby mohl dokončit původní úkol.
Kde se informace zpracovávají
Prvním úkolem mozku je rozpoznávání vzorů. Co se stane, když vidíte, řeknete, tvář osoby? Informace vstupují do zornice a promítají se na sítnici. Signál je přenášen do primární vizuální kůry. Je umístěn blíže k zadní části hlavy a je zodpovědný za rozpoznávání pouze nejjednodušších geometrických objektů, jako jsou například linie s různými úhly sklonu. Informace jsou filtrovány a přenášeny do sekundární vizuální kůry, kde jsou rozpoznávány složitější vzory, například půlkruhy.
Zpracované informace jsou dále přenášeny do časové oblasti mozkové kůry (jedná se o tzv. Ventrální cestu zpracování vizuální informace), kde jsou rozpoznány takové jednoduché prvky jako nos, oko a ucho. Jak se to stane? Existují neurony, které reagují pouze na nos, jsou neurony, které reagují pouze na oko atd. Současně existují neurony bez zvláštní specializace a mohou reagovat na nos i oko.
Výsledkem je, že aktivita celé sady těchto buněk je přenášena do orbitofrontální kůry mozku ve frontálních lalocích. Tam je obrázek spojen a vy poznáte tvář jako celek. Jak postupuje, informace je komprimována, pokaždé, když je kódována menším počtem neuronů - zdá se, že je archivována. V předních lalocích mozku je zakódována skladiště různých obrazů na vysoké úrovni, se kterými člověk nakonec pracuje.
Mozek není ve své činnosti nezávislý. To je vedeno thalamusem, párovým orgánem, který končí v midbrain od míchy. V thalamu jsou vlákna připojena ke každé části kůry. Vytáhne je a aktivuje určité oblasti, které jsou v současné době zodpovědné za optimální řešení aktuálního úkolu.
Ale ani dirigent není nezávislý. Thalamus je řízen tzv. Bazálními jádry (gangliemi). Klíčové neurony v těchto jádrech jsou vysoce závislé na dopaminu, neurotransmiteru, který způsobuje akutní potěšení u lidí.
Všichni jsme závislí na dopaminu, bez ohledu na to, jak je smutné přiznat, že základní jádra chtějí po celou dobu hodně dopaminu. Vyčnívá však v reakci na subjektivní hodnotu konkrétního rozhodnutí, za které je odpovědná určitá oblast kůry.
Lidský mozek
Obrázek: Diomedia
Pokud je hodnota aktivace části kůry vysoká, to znamená, že toto rozhodnutí je pro nás v současné situaci pravděpodobně optimální, uvolní se další dopamin a zažijeme radost. Co určuje hodnotu? Nejprve naše zkušenost. Malé dítě má minimální zkušenosti a raduje se téměř ze všeho na světě, z každé krychle. Tím, že ukazuje zvědavost, člověk zkouší různé možnosti, posiluje ty, které přinášejí subjektivní výhody, a tedy uvolňování dopaminu, a vyhýbá se těm, které naopak způsobují nepříjemné nebo bolestivé pocity. Jak dozráváte a získáváte zkušenosti, stoupá hodnota.
Za druhé, hodnota je určována emocemi (a nejen pozitivními): čím jasnější jsou, tím vyšší je hodnota. Proto následuje další neurofyziologický regulátor - oblasti mozku odpovědné za emoce (mandle, hippocampus, přední a časové laloky kůry a další).
Ukázalo se, že mozek v procesu hledání optimálního řešení úkolu, který mu předcházel, funguje jako samoregulační systém. Na jedné straně využívá znalosti ze zkušenosti (tj. Z odpovídajících částí kůry), na druhé straně váží tato rozhodnutí prostřednictvím systému prožívání emocí (včetně stejných a jiných částí kůry a orgánů limbického systému mozku). To vše je shromažďováno bazálními jádry a skrze thalamus je dán „vpřed“k aktivaci oblasti kůry, která přináší největší odměnu dopaminovým neuronům v bazální a další mozkové struktuře.
Mozeček
Mozeček hraje nesmírně důležitou roli. Má se za to, že je zodpovědný za koordinaci pohybů, smysl pro rovnováhu a rovnováhu. Je však známo, že v mozečku, který představuje pouze asi 10 procent objemu mozku, je z nějakého důvodu asi dvakrát tolik neuronů než ve zbytku mozku - 70 miliard versus 30. Je opravdu tolik nervových buněk potřeba pouze pro koordinační pohyby?
Vědci teprve nedávno začali chápat, že mozeček je zodpovědný nejen za pohyby, ale obecně za všechny automatismy, včetně „omezených akcí“- vzorce mentálních odpovědí z vědomostní základny. Například pro trénovaného sportovce nebude obtížné provést zadní kotvu pomocí 360stupňového šroubu. Udělá to bez váhání, protože jeho mozeček získá informace z úložiště ve správný čas, mozek obdrží potřebné příkazy a tělo provede tento akrobatický prvek automaticky. Sportovec si prakticky nemyslí, jeho podvědomí funguje.
Totéž se zdá být v případě jiných automatizmů, například řeči. Člověk přemýšlí ve vyšších obrazech a samo mozek rozhoduje o tom, jak nejlépe ho obléknout do komunikačních prostředků. Současně se samozřejmě podílejí na dlouhých a spolehlivě založených střediscích zpracování řeči v mozkové kůře, ale v těsném spojení s mozkem, který neustále nabízí hotová řešení, se vypracují automatická řešení a / nebo napraví nevyhnutelně vznikající chyby v souladu s nimi.