Этот процесс оптимизации мозга отдаленно напоминает формирование рек. Вода, собирающаяся зимой в горах, весной тает и стекает вниз. Изначально ее потоки случайны – вода не стремится попасть в море кратчайшим путем, а просто следует гравитации. Но пролившись в определенном направлении, вода чуть-чуть подтачивает камень, по которому течет. В следующем году вода потечет по этим подточенным каналам уже с большей вероятностью. Чем чаще она течет по одному и тому же каналу, тем сильнее она его точит и тем более выраженным становится русло реки. Мозг подобен системе рек и ручейков, по которым, точа свой нервный камень, течет сенсорная информация. Есть в нем и полноводные потоки с гранитными берегами, есть и маленькие, мимолетные струи, чье русло все время меняется.
Мозг постоянно запоминает прошлое. Прошлое позволяет ему интерпретировать настоящее и одновременно предсказывать будущее. Как мы увидим, эти две его способности – интерпретация настоящего и предсказание будущего – на самом деле составляют единое целое.
В предсказании будущего как таковом нет никакой научной фантастики. Например, мобильные телефоны предсказывают будущее, если вводить в них текст. Если я введу в телефон «мор», то текстовый редактор предложит слово «море», предсказывая тем самым мое поведение. Если я пойду против его предсказания и введу вместо буквы Е букву О, то телефон изменит свое предсказание и предложит слово «мороз», что действительно адекватно отражает мое намерение.
Как телефон это делает? Во-первых, в него заложен список изначальных вероятностей набора, обобщенных разработчиками из тысяч писем и СМС-сообщений других пользователей. Во-вторых, телефон обновляет эти вероятности на основании того, что вы в него вводите в данный момент. Если я уже ввел «моро», то вероятность того, что я имею в виду «море», резко падает, поэтому слово «мороз» становится вероятнее. В-третьих, телефон постепенно приспосабливается к вашему поведению, то есть запоминает свой предыдущий опыт. Если вы ненавидите море, но обожаете Мордор, то рано или поздно телефон научится реагировать на сочетание букв «мор» соответствующим предсказанием.
В результате между телефоном и человеком устанавливается двусторонний канал связи. Человек вводит текст в телефон – это первый поток информации. Телефон предлагает варианты на основании того, что он помнит, – это второй поток информации, направленный в противоположную сторону.
Если вводить текст не в телефон, а в интернет-поисковик, то предсказания будут сложнее и будут более очевидно зависеть от предыстории. В моем случае один поисковик, которым я не пользуюсь, считает, что «мор» означает «морской бой онлайн», а другой, которым я пользуюсь, мгновенно бросается на «корейскую морковку», которую я недавно готовил. Впрочем, стоит мне ввести «мороз», как оба поисковика сходятся на «морозко», а при вводе «мороз и» выдают целое предложение: «Мороз и солнце день чудесный».
Такое угадывание целых предложений и идей из отдельных букв можно представить себе как те же самые два потока информации, только двигающиеся между несколькими уровнями обобщения. На первом, нижнем, уровне – сигналы от клавиатуры. На втором уровне – угадывание слов из букв. На третьем уровне – угадывание предложений из слов. Эти уровни, в сущности, работают одинаково, отличается только степень абстракции. С точки зрения третьего уровня слова – то же самое, что буквы с точки зрения второго уровня. «Словесный» уровень пытается угадать, какие буквы в него поступят в следующее мгновение, и выдвигает наиболее вероятную гипотезу. Пока он ждет от «буквенного» уровня подтверждения или опровержения этой гипотезы, вышестоящий «предложенческий» уровень не ждет, а принимает гипотезу за факт и пытается на этом основании предсказать, какие ему дальше будут поступать слова. Это позволяет нескольким уровням угадывания работать одновременно.
Если бы у поисковика была задача не просто предложить вам правильную фразу для поиска, а понять долгосрочные закономерности вашего поведения, то над третьим уровнем можно было бы представить и четвертый, скрытый из вашей поисковой строки, и пятый, и еще сколько угодно уровней абстракции, каждый из которых предсказывал бы не просто паттерны вводимых букв, а паттерны паттернов, паттерны паттернов паттернов и так далее, вплоть до предсказания того, что и когда вам может захотеться, кто вы такой и сколько у вас денег. Поисковики, конечно же, ничем подобным не занимаются, а если бы и занимались, уж точно не стали бы этой информацией торговать – это было бы как продавать видеозаписи вашей памяти.
Впрочем, бог с ними, поисковиками и телефонами. В нашем мозге есть специальный отдел, чья функция состоит ровно в таком многоуровневом предсказании будущего. Одновременное, обновляемое, обучаемое многоуровневое угадывание, или иерархическое предсказание, – это главный принцип работы коры больших полушарий.
КСТАТИ
Геометрическая фигура, состоящая из множества подобных уровней, называется фракталом, поэтому многоуровневость мозга еще называют фрактальностью. Геометрическую теорию фракталов разработал культовый математик второй половины XX в. по имени Бенуа Б. Мандельброт. Про него есть известная шутка. Вопрос: что значит «Б.» в «Бенуа Б. Мандельброт»? Ответ: «Бенуа Б. Мандельброт».
Плоскость сознания
У самых простых хордовых, ланцетника например, мозг представляет собой полую трубку, замкнутую с обоих концов. У рыб в передней части этой трубки заметны несколько вздутий, получивших название переднего, среднего и заднего мозга. Остальная трубка в русском языке называется спинным мозгом, а в английском «спинным шнуром», spinal cord. Как уже упоминалось, что называть мозгом – вопрос традиции. Вздутия на поверхности трубки симметричны, поэтому передний мозг, замкнутое окончание нервной системы, выглядит как два пузыря – слева и справа. Этим пузырям, или полушариям мозга, соответствуют два глаза, две ноздри, два уха и так далее.
Эту общую структуру мозга можно проследить по анатомическим или молекулярным признакам у всех позвоночных. И у рыб, и у лягушек, и у черепах, и у людей есть и задний, и средний, и передний мозг. Но у млекопитающих что-то происходит с передним. В первый месяц внутриутробного развития наш мозг во всем напоминает рыбий. Но к концу второго месяца у человека вздутия на конце трубки увеличиваются до таких размеров, что прячут под собой все остальное. Они продолжают разрастаться и на каком-то этапе, буквально перестав влезать в череп, начинают вжиматься сами в себя. На них образуются складки и извилины. Трубка превращается в две огромные дольки грецкого ореха, с которых свисает тонкий шнур.
Складчатость нашего мозга иллюстрирует тот факт, что значение имеет не просто его масса, а площадь поверхности. Если бы мозг думал равномерно всей своей толщиной, то делать в нем складки не было бы никакого смысла – больше нервной ткани все равно не упакуешь. Но как в отдельно взятом нейроне все самое интересное происходит не в толще клетки, а на ее электризованной мембране, так и в мозге млекопитающего все самое интересное происходит на поверхности. На поперечном разрезе человеческого мозга смысл складок становится очевиден: они максимизируют количество серого вещества, также известного как кора больших полушарий – двух миллиметров поверхности, плотно набитых миллиардами тесно прижатых друг к другу нервных клеток. Серое вещество с остальным мозгом, зажатым в глубине полушарий, соединяет белое вещество – толстый слой волокон, отходящих от всей поверхности коры. Фактически это огромный нерв, состоящий из отростков клеток, живущих в сером веществе. В белом веществе нет синапсов, оно не обрабатывает информацию и, несмотря на свои внушительные размеры, потребляет на порядок меньше энергии, чем серое вещество. Это как бы масса проводов, обслуживающих процессор коры.
