мелких деталей.
Это, конечно, очень краткий и упрощённый пересказ «Элементов мысли» Ивана Михайловича Сеченова. И вряд ли положения этой работы могут сильно удивить просвещённого человека XXI века. Но поверьте, провести весь этот анализ мышления в XIX веке на существовавшем тогда уровне знаний — это нечто совершенно невероятное.
Но нет пророков в своём отечестве. Днём рождения когнитивной психологии считается вовсе не 1878 год, когда в свет вышло первое издание «Элементов мысли», а 11 сентября 1956 года, когда группа исследователей, занимающаяся информационной теорией, собралась на своё первое заседание в Массачусетском технологическом институте.
В числе участников того памятного собрания были и в самом деле большие учёные. Среди них — Джордж Миллер (автор «магического числа» психологии — семь плюс-минус два), Ноам Хомский (автор «генеративной грамматики»), Герберт Саймон и Аллен Ньюэлл — два «отца» искусственного интеллекта, удостоенные премии Тьюринга, а Саймон — ещё и нобелевки по экономике «за новаторские исследования процесса принятия решений в экономических организациях, фирмах».
Спору нет — компания и в самом деле была выдающаяся, а ряд когнитивных психологов, например Курт Левин (автор «теории поля»), Леон Фестингер (автор «когнитивного диссонанса»), Карл Прибрам (автор «языков мозга»), Ульрик Найссер (автор «перцептивного цикла» и эксперимента с «невидимой обезьяной»), сделали свои открытия в области когнитивной психологии ещё до приснопамятного 1956 года.
Но за Ивана Сеченова всё равно как-то обидно, ведь по факту он не только «дедушка русской физиологии», но и «прапрадед мировой когнитивной психологии» [2].
Схема эксперимента Д. Хьюбела и Т. Визеля (датчик установлен в одной из кортикальных колонок зрительной коры, реагирующей только на линии определённого наклона)
Раз уж мы заговорили о «научном приоритете», не могу не вспомнить и другого блистательного исследователя, также незаслуженно обойдённого славой — невролога из Университета Джона Хопкинса Вернона Маунткасла.
В 50-х годах прошлого века он разработал теорию модульной организации коры головного мозга, которой и воспользовались его ученики Дэвид Хьюбел и Торстен Визель, проектируя свой знаменитый эксперимент [3].
Хьюбелу и Визелю удалось нашпиговать зрительную кору подопытной кошки микроэлектродами (сейчас это уже почти рутинная процедура, но в 60-х она требовала невероятного мастерства) и расшифровать процесс обработки визуальной информации.
Нам кажется, что нет ничего проще, чем видеть: смотришь и видишь. На самом деле орган зрения — начиная с устройства самого глаза, заканчивая зрительной корой — нечто невообразимо сложное.
Когда начинаешь вникать в детали, вообще непонятно, как мозгу удаётся создавать у нас ощущение видимого нами изображения. Ведь на самом деле мы видим совсем не то, что, как нам кажется, мы видим.
Мы не замечаем «слепого пятна» в своём поле зрения, не видим размытости краёв изображения, не осознаем моргания и саккадических движений своих глаз. Да что там говорить: изображение попадает нам на сетчатку в перевёрнутом виде! Мы буквально видим всё вверх ногами, и лишь нейроны коры головного мозга «переворачивают» мир обратно.
Впрочем, Хьюбел и Визель открыли куда более глубокие и поразительные эффекты. Так, например, они выяснили, что нейроны зрительной коры, собранные в так называемые микроколонки (те самые «модули» Маунткасла), реагируют на самые простые паттерны — например, на края и линии, расположенные под определёнными углами, а вовсе не на целостные образы (рис. 7).
Рисунок 7
Схема эксперимента Д. Хьюбела и Т. Визеля (датчик установлен в одной из кортикальных колонок зрительной коры, реагирующей только на линии определённого наклона)
Причём информация о линиях, ориентации и движениях визуальных объектов обрабатывается в разных частях коры, и соответствующие нейроны ещё должны пройти для этого специальную подготовку — буквально натренироваться.
Оказалось, кроме прочего, что ещё до попадания в зрительную кору происходит суммирование зрительных сигналов до определённых паттернов — можно сказать, пакетов информации. Именно поэтому, хоть в каждом глазу у нас находится по 120 млн палочек и 6 млн колбочек, мы с вами воспринимаем чёткий и целостный образ, а не 250 млн световых вспышек.
Но самое важное — это, конечно, доказательство теории модульного строения коры, созданной Маунткаслом. Мозг создаёт картину реальности с помощью своего рода нейротранзисторов — корковых колонок, — собранных из единичных нейронов, реагирующих на определённого рода сигнал. Совокупная реакция разных групп таких колонок и создаёт видимый нами зрительный образ.
Впрочем, как я уже сказал, этот принцип универсален для всей коры мозга (будь то зрительная кора, слуховая или обонятельная) — мы «видим», «слышим» и «обоняем» — это возбуждение натренированных на соответствующие сигналы микроколонок.
В своём приветственном обращении в связи с присуждением ему Нобелевской премии Дэвид Хьюбел сказал буквально следующее: «открытие столбцов в соматосенсорной коре было единственным вкладом в понимание коры головного мозга с момента Рамона-и-Кахаля». Этим он отдал дань памяти своему учителю.
Нобелевская премия традиционно вручается за экспериментальные открытия (доказательства), а не за научные теории. Даже Альберту Эйнштейну премию дали вовсе не за теорию относительности, а за исследование фотоэффекта. Так что с приоритетами не всегда просто не только в бизнесе, но и в научном мире.
Маунткасл предположил, что нейроны коры головного мозга создают на её поверхности своего рода поля размером около пяти с половиной миллиметров. Но поля — это только начало, верхушка большой структуры: дальше, как бы внутрь коры, идут слои нервных клеток, связанных друг с другом в рамках общего функционала (рис. 8).
Рисунок 8
Структура кортикальной колонки
То есть, грубо говоря, кора состоит из вытянутых в глубину модулей, каждый из которых занят своим делом. Нижняя часть такого модуля переходит в белое вещество — это что-то вроде проводов, а сами кортикальные колонки — это сервер, расчётные мощности. И чем выше уровень (слой коры головного мозга), тем более обобщённая информация там генерируется.
Эти модули и получили название «кортикальных колонок». Но с тех пор выяснилось, что открытые Маунткаслом кортикальные колонки являются «гиперколонками», каждая из которых состоит из сотни «микроколонок», а те в свою очередь собраны из 80–120 нейронов (рис. 9).
Рисунок 9
Визуализация микро- и макроколонок в коре головного мозга крысы
Сейчас где вы только про эти кортикальные колонки не прочтёте — и у Говарда Гарднера, и у Рэя Курцвейла, и вообще у всех, кто мало-мальски разбирается в том, как работает наш мозг и как эти знания используются в «мозге» искусственного интеллекта.
Да, именно последнее обстоятельство и сделало открытие Маунткасла столь актуальным. Совсем не случайно один из ведущих исследователей искусственного интеллекта Джефф Хокинс сравнивает статью Вернона Монтакла «Принципы организации церебральной
