Hvordan fungerer vores hjerne, og hvad sker der i den? På grundlag af hvad træffer en person beslutninger, og hvordan er de betinget? Vyacheslav Demin, kandidat for fysiske og matematiske videnskaber, videnskabelig sekretær for Kurchatov-komplekset af NBIKS-teknologier i National Research Center "Kurchatov Institute", talte om dette i et foredrag på undervisningscentret "Sirius". "Lenta.ru" offentliggør uddrag fra sin tale.
Bryde gennem kløften
Hjernen består af omkring hundrede milliarder neuroner, det vil sige nerveceller, der modtager og transmitterer information til hinanden ved hjælp af elektriske og kemiske signaler gennem processer (dendritter og aksoner). Ved at berøre skaber neuroner neurale netværk. Kontaktstedet kaldes en synapse. Der er omkring en quadrillion-synapser i hjernen (en quadrillion er et tal efterfulgt af 15 nuller, det vil sige en million milliarder). Dette betyder, at hver neuron har omkring 10 tusind forbindelser - en meget afslørende illustration af, hvor forskellige og mangefacetterede forbindelser kun en nervecelle kan være. Et stof, der hjælper med at formidle information, kaldes en neurotransmitter. Videnskab kender flere hundrede sådanne stoffer.
Vyacheslav Demin
Det videnskabelige samfund nærmer sig spørgsmålet om at studere hjernen fra forskellige perspektiver. Der er neurofysiologer, der overvejer specifikke processer på det neurale niveau; de kan konventionelt kaldes”materialister”. På den anden side er der neuropsykologer, de kan konventionelt kaldes "idealister", i midten af deres opmærksomhed er idéverdenen, det rum af menneskelige højere kognitive funktioner, der er ansvarlige for hukommelse og tænkning, bevidsthed og underbevidsthed, følelser og beslutningstagning, holdning til sig selv og andre mennesker … Der er et grundlæggende forklarende kløft mellem den første tilgang og den anden. Det studeres ved kognitologi, en videnskabelig retning, der for nylig har udviklet sig i krydset mellem neurofysiologi og neuropsykologi. Tilsyneladende er det kognitologi, der kan føre til et gennembrud i skabelsen af kunstig intelligens i første omgang.
Salgsfremmende video:
At finde den optimale løsning
Hvad tænker du? Det er en konstant søgning efter den optimale løsning på de udfordringer, vi står overfor. Som regel har en person, når han tager selv den mindste beslutning, flere muligheder, før han finder sig selv på en gaffel, og resultatet er ikke forudbestemt. Personen skal gøre det bedste træk. Det vil sige, hvert sekund bygger hver af os et “træ af muligheder” i vores hoveder, og nogle gange er dette træ utroligt forgrenet.
Hvordan vælger man den rigtige, især hvis søgealgoritmen er ukendt? Intellektet bruger såkaldt heuristik. Et eksempel fra skak kan bruges til at illustrere dette. På brættet er et sådant arrangement af stykker muligt, når hvid for eksempel kun har kongen og bønderne, men bønderne er placeret, så de ikke tillader, at sort passerer. Personen forstår straks, at under sådanne forhold er det mest fordelagtige og ganske sandsynlige resultat af spillet for White en uafgjort.
Men computerprogrammet Deep Thought, som senere slog verdensmesteren Garry Kasparov, betragtede situationer udelukkende fra et matematisk synspunkt. Hun så, at den hvide bonde kunne tage den sorte rook, og dette ville føre til en mærkbar svækkelse af modstanderen og en forbedring af pointpositionen. Computeren var ikke klar over, at det med dette skridt åbnede et hul i sit forsvar. Som et resultat kunne han ikke længere stole på uafgjort, modtog en checkmate og tabte spillet.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Derefter introducerede programmerere en algoritme til handlinger i sådanne situationer i computeren, og maskinen begik ikke længere sådanne fejl. Naturlig intelligens er i modsætning til kunstig intelligens i stand til uafhængigt at drage konklusioner, analysere fejl og ikke gentage dem.
Videnrepræsentation
Det andet aspekt ved at tænke er repræsentation af viden. Vi ser alle på verden gennem prismet af opfattelse og danner i vores hoved en model af en proces eller objekt. Disse synspunkter er individuelle. Og når vi tænker, fungerer vi med modeller og ikke med reelle objektive data.
Der er en berømt vittighed om et glas halvt fyldt med vand. Optimisten mener, at han er halvt fuld, pessimisten halvt tom. Men der kan også være andre ideer. For eksempel vil en programmør sige, at kapaciteten er dobbelt så meget som nødvendigt. De oprindelige objektive data er de samme, men de modeller, som folk bruger på deres basis, er forskellige. Som et resultat, hvis en bestemt opgave er knyttet til ordrebogen, kan løsningen afvige fra hinanden. Det er vigtigt at finde en passende repræsentation, hvor der er en algoritme, der løser problemet. I en anden, mislykket præsentation, kan problemet vise sig at være ekstremt vanskeligt eller helt uopløseligt.
Derfor bør tænkning kombineres med læring, det vil sige akkumulering af information med efterfølgende generalisering. Du kan se stormesteren uendeligt, skrive ned og huske hans træk og derefter afspille dem. Men det lærer dig ikke, hvordan man spiller skak. Tværtimod, forsøg på at forstå selve systemet eller taktikken i spillet, der giver ideer om den generelle præsentation af skakproblemer fra en stormester, vil til sidst give positive resultater med tid og praksis. Dette er læring.
Typer af tankegang
Hvordan udvikler en persons tankegang sig? I barndommen - gennem en visuel og effektiv præsentation: "Jeg så - jeg gjorde en handling." Visuel-figurativ tænkning dannes gradvist:”Jeg så - jeg huskede eller præsenterede relaterede objekter eller muligheder for handlinger - jeg udførte en handling”. Individuelle objekter erstattes af kategorier, repræsentationer, separate links mellem dem er modelleret. Den næste fase er fuldstændig abstrakt verbal-logisk tænkning, når der i processen med at tænke i sig selv ikke længere er behov for at udføre nogen handlinger, alt sker i fantasien.
I midten af det 20. århundrede gennemførte den tyske psykolog Wolfgang Keller et eksperiment. Ved siden af abeburet satte han en banan og gav dyrene en pind. De regnede næsten med det samme ud, hvordan man når bananen med en pind og skubber den til buret. Dette skete på grund af visuel-aktiv tænkning: Aberne tog en pind og eksperimenterede og hurtigt fandt en løsning.
Derefter blev opgaven kompliceret: bananen blev sat videre, og aberne fik to stænger, hvorfra man kunne samle en lang. Dette puslespil var overvældende for det store flertal. Aberne blev rasende, men kunne ikke finde ud af, hvad de skulle gøre, sprang rundt i buret, bankede på stængerne med en pind.
De smarteste sad ned, tænkte og forstod efter et stykke tid, hvad de skulle gøre. Dette øjeblik med overgang til visuel-figurativ tænkning kaldes "gestalt switching": aben stoppede aktiv, men kaotisk og ineffektiv handling og begyndte at tænke. Med andre ord er en tanke en "begrænset handling", det vil sige en handling, der overføres til fantasien.
Foto: Depositphotos
Sådan opstår universel tænkning: hvis den valgte algoritme ikke passer, leder hjernen efter en ny idé og nye mulige forbindelser, rejser langs "mulighedenes træ", indtil den finder en passende mulighed. Den fundne løsning påvirker derefter det ydre miljø (din banan) og går (muligvis sammen med den nye fundne repræsentation) til vidensbasen, hvilket beriger den personlige oplevelse.
Følelser spiller en vigtig rolle i universel tænkning. De modulerer målet, ændrer det. Forestil dig en robot, der skal gennemføre en opgave. Pludselig begynder alt at eksplodere fremad. Maskinen føler ikke frygt, så hverken målet eller adfærdslinjen ændres. Eksplosion - roboten er ødelagt. Og personen i hans sted ville forsøge at redde sit liv for derefter at fuldføre den originale opgave.
Hvor oplysninger behandles
Hjernens første opgave er mønstergenkendelse. Hvad sker der, hvis du ser, siger, en persons ansigt? Information kommer ind i eleven og projiceres på nethinden. Signalet transmitteres til den primære visuelle cortex. Det er placeret tættere på bagsiden af hovedet og er ansvarlig for kun at genkende de enkleste geometriske objekter, f.eks. Linjer med forskellige hældningsvinkler. Information filtreres ud og overføres til den sekundære visuelle cortex, hvor mere komplekse mønstre genkendes, for eksempel halvcirkler.
Yderligere overføres den behandlede information til den temporale region i hjernebarken (dette er den såkaldte ventrale vej til behandling af visuel information), hvor så enkle elementer som næse, øje og øre genkendes. Hvordan sker det? Der er neuroner, der kun reagerer på næsen, der er neuroner, der kun reagerer på øjet, og så videre. På samme tid er der neuroner uden særlig specialisering, og de kan reagere på både næsen og øjet.
Som et resultat overføres aktiviteten af hele sættet af disse celler til hjernens orbitofrontale cortex i de frontale lobes. Der er billedet samlet, og du genkender ansigtet som en helhed. Efterhånden som den skrider frem komprimeres informationen, hver gang den kodes af et mindre antal neuroner - det ser ud til at blive arkiveret. I hjernens forreste lobes er lageret til forskellige billeder på højt niveau kodet, som en person i sidste ende opererer med.
Hjernen er ikke uafhængig i sine handlinger. Det ledes af thalamus, et parret organ, der ender i mellemhovedet fra rygmarven. I thalamus er der fastgjort tråde til hver sektion af cortex. Når han trækker til dem, aktiverer han visse områder, der i øjeblikket er ansvarlige for den optimale løsning af den aktuelle opgave.
Men selv dirigenten er ikke uafhængig. Thalamus styres af de såkaldte basale kerner (ganglia). Nøgle neuroner i disse kerner er meget afhængige af dopamin, en neurotransmitter, der forårsager akut glæde hos mennesker.
Vi er alle dopaminafhængige, uanset hvor trist det er at indrømme det, de basale kerner ønsker en masse dopamin hele tiden. Men det skiller sig ud som svar på den subjektive værdi af en bestemt beslutning, som et bestemt område af cortex er ansvarlig for.
Menneskelig hjerne
Billede: Diomedia
Hvis værdien af at aktivere et afsnit af cortex er høj, det vil sige, at denne beslutning angiveligt er optimal for os i den aktuelle situation, frigives mere dopamin, og vi vil opleve glæde. Hvad bestemmer værdien? Først vores oplevelse. Et lille barn har minimal oplevelse, og han glæder sig over næsten alt i verden, enhver terning. Ved at være nysgerrig prøver en person forskellige muligheder, forstærker dem, der medfører subjektive fordele og følgelig frigiver dopamin og undgår dem, der tværtimod forårsager ubehagelige eller smertefulde fornemmelser. Når du modnes og får erfaring, stiger værdien for værdien.
For det andet bestemmes værdien af følelser (og ikke kun positive): jo lysere de er, jo højere er værdien. Derfor følger en anden neurofysiologisk regulator - de områder af hjernen, der er ansvarlige for følelser (mandler, hippocampus, anterior og temporale lobes i cortex, og andre).
Det viser sig, at hjernen i processen med at finde den optimale løsning på opgaven før den fungerer som et selvregulerende system. På den ene side bruger den viden fra erfaring (det vil sige fra de tilsvarende dele af cortex), på den anden side vejer den disse beslutninger gennem systemet med at opleve følelser (inklusive den samme og andre dele af cortex og organer i det limbiske system i hjernen). Alt dette opsamles af de basale kerner, og gennem thalamus gives "klarsignal" for at aktivere det område af cortex, der giver den største belønning til dopamin-neuroner i basal- og andre hjernestrukturer.
cerebellum
Lillehjernen spiller en ekstremt vigtig rolle. Det menes at være ansvarlig for koordinering af bevægelser, følelsen af balance og balance. Men det vides, at der i cerebellum, der kun tegner sig for ca. 10 procent af hjernens volumen, af en eller anden grund er der cirka dobbelt så mange neuroner som i resten af hjernen - 70 milliarder mod 30. Er det virkelig, at så mange nerveceller kun er nødvendige for at koordinere bevægelser?
Videnskabsmænd er først for nylig begyndt at forstå, at lillehjernen er ansvarlig ikke kun for bevægelser, men generelt for alle automatismer, herunder "begrænsede handlinger" - mønstre for mentale reaktioner fra vidensbasen. For en uddannet atlet vil det for eksempel ikke være vanskeligt for en trænet atlet at udføre et bagerste svulst med en 360-graders skrue. Han vil gøre dette uden at tøve, fordi hans lillehjerner udtrækker information fra opbevaringen på det rigtige tidspunkt, hjernen modtager de nødvendige kommandoer, og kroppen udfører dette akrobatiske element automatisk. Atleten tænker praktisk talt ikke, hans underbevidsthed fungerer.
Det samme ser ud til at være tilfældet med andre automatiseringer, for eksempel med tale. En person tænker i højere billeder, og lillehjernen selv bestemmer, hvordan man bedst klæder det i et kommunikationsmiddel. På samme tid er naturligvis lange og pålideligt etablerede talebehandlingscentre i hjernebarken involveret, men i tæt forbindelse med lillehjernen, der kontinuerligt tilbyder færdige, til automatiske løsninger, der er udarbejdet og / eller korrigerer uundgåeligt, at der opstår fejl i overensstemmelse med dem.
