Наша Чудесная Планета: Наука и факты

Наша Чудесная Планета: Наука И Факты
27 апреля 2016

C точки зрения эволюции: наш мир

В повседневной жизни мы привыкли считать, что наши органы чувств, наше восприятие — зрение, звуки, текстуры, вкусы — дают нам точную картинку настоящего мира. Конечно, когда мы на секунду об этом задумываемся — или поддаемся обману органов чувств — мы понимаем, что никогда не сможем в точности воспринимать этот мир. Наш мозг скорее делает предположения о том, каков этот мир, словно имитируя внешнюю реальность. И все же, эта имитация должна быть весьма неплоха. Если бы она не была таковой, не остались бы мы на обочине эволюции? Истинная реальность может всегда оставаться за пределами нашей досягаемости, но наши органы чувств должны хотя бы в общем обрисовывать, какой эта реальность может быть.

Когнитивист Дональд Хоффман использует теорию эволюционной игры, чтобы показать, что наше восприятие независимой реальности должно быть иллюзией. Он считает, что наши органы чувств ничего нам не должны. Хоффман — профессор когнитивных наук в Калифорнийском университете в Ирвине. Последние тридцать лет он изучает восприятие, искусственный интеллект, теорию эволюционных игр и мозг и сделал весьма драматичный вывод: мир, представленный нашему восприятию, имеет мало общего с реальностью. Более того, говорит он, мы должны поблагодарить саму эволюцию за эту волшебную иллюзию, поскольку необходимость эволюции растет вместе с умалением истины.

Попытка понять природу реальности и отделить зерна от плевел, наблюдателя от наблюдаемого, предпринимается на границе нейробиологии и фундаментальной физики. По одну сторону вы найдете ученых, которые пытаются понять, как килограмм серого вещества, подчиняющийся разве что обычным законам физики, приводит к появлению сознательного опыта от первого лица. Они называют это «трудной задачей».

Дональд Хоффман

По другую сторону есть квантовая физика, удивляющая всех странным фактом, что квантовые системы не кажутся отдельными объектами, локализованными в пространстве, пока мы не начинаем за ними наблюдать. Эксперимент за экспериментом, ученые показали — вопреки здравому смыслу — допуская, что частицы, составляющие обычные объекты, существуют независимо от наблюдателя, мы получаем неправильные ответы. Главный урок квантовой физики весьма понятен: нет никаких общедоступных объектов, присутствующих в некоем заранее существующем пространстве. Как сказал физик Джон Уилер, «точка зрения, что мир существует «где-то там», независимо от нас, больше не имеет своей силы».

Итак, пока неврологи изо всех сил пытаются понять, как может существовать нечто такое, как действительность от первого лица, квантовые физики имеют дело с тайной того, как может существовать нечто, помимо действительности от первого лица. И здесь пролегает область работы Хоффмана — растягивание границ в попытке создать математическую модель наблюдателя, добраться до реальности по ту сторону иллюзии. Журнал Quanta Magazine взял интервью у ученого, в котором он рассказывает о своей работе и результатах.

Люди часто используют дарвиновскую эволюцию в качестве аргумента, что наше восприятие точно отражает реальность. Они говорят: «Очевидно, мы должны хорошо разбираться в этой реальности, в противном случае нас бы стерли уже давным-давно. Если я думаю, что вижу пальму, а на самом деле там тигр, я в беде».

Верно. Классический аргумент заключается в том, что те наши предки, которые видели больше, имели конкурентное преимущество перед теми, кто видел меньше, а значит, вероятнее всего, передали свои гены, определяющие более точное восприятие. И значит, через тысячи поколений мы можем быть вполне уверены, что являемся потомками тех, кто видел точнее, и мы видим точнее. Звучит логично. Но я считаю, что это в корне неверно. Такой аргумент не отражает фундаментальный факт об эволюции, который заключается в ее функциях приспособленности (фитнес-функция) — математических функциях, которые описывают, насколько хорошо определенная стратегия достигает целей выживания и воспроизводства. Математик и физик Четан Пракаш доказал теорему, которую я упомянул, и она гласит: согласно эволюции путем естественного отбора, организм, который видит реальность какой она есть, никогда не будет более приспособленным, чем организм равной сложности, который не видит реальность вовсе, но способен приспосабливаться. Никогда.

Вы проделали компьютерное моделирование, чтобы показать это. Можете привести нам пример?

Предположим, в действительности существует ресурс, вода, например, и вы можете количественно его оценить в объективном порядке — совсем немного воды, среднее количество воды, много воды. Теперь предположим, что ваша функция приспособленности линейна, поэтому немного воды обеспечат вам немного приспособленности, среднее количество воды обеспечит вам среднюю форму, а много воды даст вам максимальные возможности для приспособления — в таком случае организм, который видит правду о воде во всем мире, может победить, но только в том случае, если функция приспособленности выстраивается в соответствии с настоящей структурой в реальности. Но по правде говоря, в реальном мире такого никогда не будет. Более вероятна колоколообразная кривая: скажем, слишком мало воды — вы умрете от жажды, слишком много воды — вы утонете, и где-то между будет хорошо для выживания. Теперь фитнес-функция уже не соответствует структуре реального мира. И этого достаточно, чтобы свести истину на нет. К примеру, организм, способный приспосабливаться, может посчитать низкое и чрезмерное количество воды, скажем, «красным сигналом», говорящим о низкой приспособленности, а промежуточные значения — зелеными, означающими высокую приспособленность. Его восприятие будет настроено на приспособленность, а не на правду. Он не увидит никакой разницы между малым и большим — только красное — даже если она будет существовать в реальности.

Но как видение ложной реальности будет полезно для выживания организма?

Существует метафора, которая стала доступна нам в последние 30-40 лет, и это интерфейс рабочего стола. Предположим, в нижнем правом углу рабочего стола вашего компьютера есть синяя прямоугольная иконка — значит ли это, что сам файл синий, прямоугольный и живет в нижнем правом углу вашего компьютера? Конечно, нет. Это просто форма расположения вещей на вашем рабочем столе — у нее есть цвет, положение и форма. Вам просто доступны эти категории, и ни одна из них не расскажет правду о самом компьютере. И это интересно. Вы не могли бы сформировать истинное описание внутренностей компьютера, если бы все ваше видение реальности было ограничено рабочим столом. И все же рабочий стол весьма полезен. Синяя прямоугольная иконка направляет мое поведение и скрывается в сложной реальности, которую я знать не хочу. Это ключевая идея. Эволюция наделила нас органами восприятия, которые позволяют нам выжить. Они направляют механизмы адаптации. Но часть этого сокрыта в механизмах, которые нам знать не обязательно. А это, однако, огромная часть действительности, чем бы эта действительность в реальности ни являлась. Если вы будете тратить слишком много времени на разбор всего этого, вас сожрет тигр.

Значит ли это, что все, что мы видим, — это одна большая иллюзия?

Мы укомплектованы органами чувств, которые позволяют нам жить, поэтому и относиться к ним приходится серьезно. Если я вижу нечто похожее на змею, я не буду это брать. Если я вижу поезд, я не встану перед ним. Эти символы сохраняют мне жизнь, поэтому я с ними серьезен. Но неверно полагать, что если мы должны принимать их серьезно, мы должны также принимать их буквально.

Если змеи — не змеи, а поезда — не поезда, какие они?

Змеи и поезда, как и частицы в физике, не имеют никаких объективных, независимых от наблюдателя функций. Змея, которую я вижу, это описание, созданное моей системой чувств, сообщающее мне последовательность действий, обусловленную моей приспособленностью. Эволюция формирует приемлемые решения, а не оптимальные. Змея — это приемлемое решение проблемы, которая говорит мне, как действовать в такой ситуации. Мои змеи и поезда — это мои мысленные представления; ваши змеи и поезда — ваши представления.

Когда вы начали об этом задумываться?

Будучи подростком, я интересовался таким вопросом: являемся ли мы машинами? Мое прочтение науки показало, что да. Но мой дед был священником, и в церкви говорили, что нет. Поэтому я решил, что мне нужно выяснить это самостоятельно. Это что-то вроде важного личного вопроса — если я машина, мне нужно это выяснить. Если нет, тоже нужно выяснить, что это за особая магия, что я не машина. В итоге в 1980-х годах я попал в лабораторию искусственного интеллекта MIT, где работал над машинным восприятием. В области зрения был неожиданный успех, связанный с разработкой математических моделей для особых визуальных способностей. Я заметил, что у них общая математическая структура, и задумался, что можно было бы расписать формальную структуру, которая, возможно, охватит все возможные режимы наблюдений. Отчасти я вдохновился Аланом Тьюрингом. Когда он изобрел машину Тьюринга, он пытался создать абстрактную вычислительную машину. И вместо того, чтобы навешивать на нее кучу лишнего, он сказал: давайте возьмем самое простое математическое описание, которое может сработать. И этот простой формализм лег в основу информатики, науки о вычислениях. И я задумался, можно ли подобный простой формализм заложить в основу науки о наблюдениях?

Математическая модель сознания.

Именно. Интуиция подсказывала мне, что есть сознательный опыт. Я чувствую боль, вкусы, запахи, могу видеть, переживать, испытывать эмоции и так далее. Одна часть этой структуры сознания — это набор всевозможного опыта. Когда я получаю этот опыт, исходя из полученного опыта я могу захотеть изменить то, что делаю. Поэтому у меня должна быть коллекция возможных действий, которые я могу предпринять, и стратегия принятия решений, которая на основании моего опыта позволяет мне менять мои действия. Такова основная идея. У меня есть пространство X для опыта, пространство G для действий и алгоритм D, который позволяет мне выбирать новые действия на основании моего опыта. Еще я добавляю пространство W, означающее мир, который также является пространством возможностей. Этот мир каким-то образом влияет на мои восприятия, поэтому есть карта P от мира к моему опыту, и когда я действую, я меняю мир, поэтому есть карта A от пространства действий к этому миру. Вот вся структура. Шесть элементов. И я думаю, что это структура сознания.

Но если есть W, вы подразумеваете существование внешнего мира?

В этом самое интересное. Я могу извлечь W из модели и поставить сознательный агент на его место, получив таким образом цепь сознательных агентов. По сути, вы можете получить целые сети произвольной сложности. И это мир.

Мир — всего лишь другие сознательные агенты?

Я называю это сознательным реализмом: объективная реальность — это лишь сознательные агенты, точки зрения. Я могу взять два сознательных агента и заставить их взаимодействовать, и математическая структура этого взаимодействия также будет удовлетворять определению сознательного агента. И математика кое-что мне рассказывает. Я могу взять два сознания, и они могут породить новое, объединенное, единое сознание. Вот вам конкретный пример. У нашего мозга два полушария. Но когда вы проводите операцию по разделению мозга, полностью перерезая мозолистое тело, вы получаете четкое свидетельство двух отдельных сознаний. До этого разделения сознание было единым. Так что нельзя сказать, что существует единый агент сознания. Я не ожидал, что математика приведет меня к тому, что я это признаю. Из этого следует, что я могу взять отдельных наблюдателей, совместить их и создать новых наблюдателей, и делать это до бесконечности. Будут одни сознательные агенты.

Если все дело в сознательных агентах, точках зрения от первого лица, что делать с наукой? Наука всегда была описанием мира от третьего лица.

Если то, чем мы занимаемся, это измерение общедоступных объектов, и если объективность результатов заключается в том, что и вы, и я можем измерить один и тот же объект в одной и той же ситуации и получить один и тот же результат — из квантовой механики становится очевидно, что это не работает. Физика говорит нам, что общедоступных публично физических объектов не существует. Что делать? Я могу рассказать вам, что у меня болит голова, и даже полагать, что хорошо вам это передам, потому что у вас когда-нибудь тоже бывали головные боли. То же самое касается яблок, луны, солнца и вселенной. Как у вас есть своя головная боль, так у вас есть и своя луна. Но я полагаю, что она будет такой же, как моя. Это предположение может быть ошибочным, но оно лежит в основе моего сообщения, и это лучшее, что мы можем сделать по отношению к общедоступным физическим объектам и объективной науке.

Не похоже, что многие люди в области нейрологии или философии сознания задумываются о фундаментальной физике. Не думаете ли вы, что это камень преткновения для тех, кто пытается понять сознание?

Думаю, так и было. Они не только игнорируют прогресс в фундаментальной физике, зачастую они делают это намеренно. Они открыто заявляют, что квантовая физика не касается аспектов функции мозга, которая является частичной причиной сознания. Они уверены, что дело в классических свойствах нейронной активности, которая существует независимо от наблюдателей — прочность связей синапсов, динамические свойства и прочее. Эти весьма классические понятия ньютоновский физики, в которой время абсолютно и объекты существуют абсолютно. И потом нейробиологи не понимают, почему у них нет прорывов. Они отодвигаются от невероятных прорывов и озарений, сделанных физикой. «Мы будем с Ньютоном даже спустя 300 лет».

Я подозреваю, что они откликаются на вещи вроде модели Роджера Пенроуза и Стюарта Хамероффа, в которой у вас все еще есть физический мозг, он находится в пространстве, но предположительно занимается квантовой работой. Вместо этого вы говорите: «Смотрите, квантовая механика говорит нам, что мы должны усомниться в самих понятиях пребывания «физических вещей» в «пространстве».

Нейробиологи говорит: «Нам не нужно привлекать квантовые процессы, нам не нужна квантовая волновая функция, коллапсирующая в нейронах, мы можем просто использовать классическую физику, описывая процессы в мозге». Я еще раз подчеркну большой урок квантовой механики: нейроны, мозги, пространство… все это лишь символы, которые мы используем. Они не настоящие. Нет никакого классического мозга, который занимается какой-то квантовой магией. Нет никакого мозга! Квантовая механика говорит, что классических объектов, включая мозг, не существует. Это весьма радикальное заявление о природе действительности, которое не включает мозг, занимающийся хитроумными квантовыми расчетами. Так что даже Пенроуз зашел недостаточно далеко. Но большинство из нас, как вы знаете, рождается реалистами. Мы рождаемся физикалистами. От этого очень, очень сложно отказаться.

Возвращаясь к вопросу, с которого вы начинали: мы машины?

Формальная теория сознательных агентов, которую я разрабатываю, является вычислительно универсальной — в некотором смысле, это машинная теория. И поскольку эта теория вычислительно универсальна, я могу извлекать из нее когнитивистику и нейронные сети. Тем не менее на текущий момент я не думаю, что мы машины — отчасти потому, что могу провести различия между математическим представлением и вещью, которая представлена. Будучи сознательным реалистом, я постулирую сознательный опыт как онтологические примитивы, базовые ингредиенты мира. Я утверждаю, что мой опыт — превыше всего. Опыт повседневной жизни — мое истинное ощущение головной боли, мой истинный вкус шоколада — вот это конечная природа реальности.