Тьюринг, помоги! Похож ли наш мозг на компьютер?
Бросьте в меня камень, если вы никогда не слышали этого сравнения: «Мозг человека — это компьютер». Эта простая метафора вызывает холивары во всем мире, сталкивает лбами интеллектуалов и, возможно, стала причиной нескольких инсультов. Одни утверждают, что человеческое мышление не может уложиться в бинарные рамки компьютерной программы. Другие — что, невзирая на свое богатство, наше мышление остается пусть превосходным, но процессором. Но и сторонники, и противники забывают о главном: спорят они не о метафоре, а о гипотезе.
Чтобы аргументированно рассуждать о мозге как компьютере, для начала нужно определиться с тем, что мы называем компьютером. Давайте пойдем от противного: от того, чем компьютер не является.
Компьютер — это точно не коробочка под вашим столом, не ноутбук на ваших коленях и не смартфон в ваших руках. Микрочипы, оперативная память и кэш — это лишь элементы компьютера. Если воспринимать его как пластиковую коробку с электронной начинкой, то, конечно, вы смело можете сказать, что мозг — точно не компьютер. Ну хотя бы потому, что серое вещество после вашего выключения не может служить жестким диском, и к вашей памяти ни у кого не будет доступа. Так вот, эту ошибку восприятия компьютера как коробочки с различными функциональными элементами совершают многие противники нашей метафоры.
Другие решительные противники сравнения мозга с компьютером часто вспоминают о том, что компьютерная метафора — лишь очередной пункт в целой серии исторических технологических сравнений. С чем только мозг не сравнивали после очередного технологического прорыва — и с гидросистемой, и с телеграфом, и с телефонным коммутатором… Теперь вот настал черед компьютера.
Так в чем же их ошибка? Дело в том, что сравнение мозга с компьютером — это не про технологии совсем. Сравнение берет начало из формального определения компьютера, которое впервые дал в 1936 году Алан Тьюринг . Для справки: в 1945 году Джон фон Нейман разработал архитектуру современного компьютера. А сами современные компьютеры появились только в 50-х годах прошлого века.
Историки до сих пор спорят о том, что же можно считать первым компьютером. Но сходятся они в одном: до 1936-го компьютеров не было. Размышления Тьюринга по большому счету касались не вычислительных систем, а человека: он изучал способности к решению задач, к вычислениям, к построению логической последовательности. Компьютеру было дано формальное определение еще до того, как он появился.
Даже не вспоминайте машины Бэббиджа. Его разностная машина была только феноменальным калькулятором, а аналитическую машину ему так и не удалось построить. Кроме того, обе они были механическими. Хотя да, разработки Бэббиджа помогли сформировать идею электронных вычислительных машин.
А что, если мы перевернем метафору и скажем, что компьютер работает как мозг? Вернемся к фон Нейману. Этот ученый, разрабатывая архитектуру компьютера, опирался на гипотетическую модель функционирования мозга Маккаллока и Питтса. Эти два ученых предполагали, что нейроны мозга могут либо посылать электрический «разряд», либо не посылать.
Иными словами, в их понимании нейрон зашифровывает информацию бинарным кодом: либо 1 («посылать»), либо 0 («не посылать»).
Это умозаключение позволяло предполагать, что группы нейронов действовали согласно формальной логике, что очень полезно для различного рода вычислений. Фон Нейман был прекрасно знаком с Маккаллоком, читал его работы и смог использовать его идею бинарной логики для создания компьютерной архитектуры.
Так что можно сказать, что компьютерные науки опираются на науку о мозге. Что, кстати, вовсе не означает, что мозг и компьютер работают схожим образом. Фон Нейману просто приглянулась простая аналогия работы нейронов, но по факту она не учитывает базовые принципы их функционирования.
К примеру, на самом деле нейроны посылают сигналы постоянно, а не с перерывами, а значит, о бинарной логике речи быть не может.
И фон Нейман честно говорит о том, что компьютер работает не так, как мозг).
Сравнение
Передача сигналов в компьютере основана на электрических импульсах. Для этого используется простой двоичный код, при котором сигналы имеют всего два значения: или «1», или «0». А вот в мозге ведется сложная работа, основанная на множестве химических сигналов, причем каждый из них имеет свою индивидуальную характеристику. Интересно, что скорость проводимости нервного импульса из нейрона в нейрон может меняться в зависимости от существующих обстоятельств. В мозге не предусмотрено функциональных блоков.
Компьютер не признает «полутонов». В нем всё четко – существует или значение «1», или значение «0»; либо то, либо другое. Сила сигнала идет дискретно – только с одним или же только с другим значением. В мозге, в отличие от компьютера, сигнал способен передаваться ускоренно или плавно, также как может изменяться и чувствительность нейрона, принимающего данный сигнал.
Основной объем памяти в ЭВМ сохраняется в специально для этого предназначенных запоминающих устройствах. В мозге же не существует участков, в которых отдельно хранятся наши воспоминания. В запоминании и распознавании субъектов или каких-либо событий участвуют одни и те же нейроны.
Мозг человека обладает очень большим запасом прочности, что позволяет ему функционировать даже при опасных травмах. Это неудивительно, учитывая, что одновременно в нем обычно задействованы не более 2-3% нервных клеток. Современные компьютеры лишены способности восстанавливаться и работать при серьезных повреждениях, тогда как мозг человека от природы наделен удивительной компенсаторной способностью: при поражении даже обширных его участков работу продолжают выполнять оставшиеся неповрежденными части. Если же в программе компьютера испортить даже несколько бит или всего лишь один транзистор в процессоре – устройство мгновенно потеряет возможность функционирования, иногда даже без возможности восстановления. Мозг же способен выживать и работать, даже если ему перед этим на пять-семь минут перекрыть кислород.
Мозг, в отличие от компьютера, способен сосредотачиваться на важной для него в данный момент времени информации и не принимать во внимание несущественную. Мозг отыскивает информацию не по адресу, как компьютер, а по содержанию. Для компьютера нет никакой связи между адресом, по которому находится информация, и самой сутью этой информации, а для мозга – есть. Мозг человека способен восстанавливать информацию лишь по ее отрывочной части или же извлекать данные вследствие ассоциативного ряда. Человек мыслит, компьютер же просто обрабатывает информацию на основе алгоритмов. Компьютер работает с абстрактными символами, а мозг человека – с образами конкретных объектов. Мозгу человека присущи интуиция и воображение, а еще – желание все время получать новые впечатления, творческая активность, которая тесно связана со сном (во сне упорядочивается полученная извне информация). Компьютеру всё это недоступно. Скрытые возможности мозга поистине безграничны, в отличие от изначально заданных определенным образом системных параметров компьютера.
Человек и компьютер
Существуют расчеты, доказывающие, что вычислительная мощность мозга несоизмеримо выше компьютерных аналогов. Даже на фоне суперкомпьютеров сообщество нейронов в черепной коробке в супер-пупер раз мощнее. Но при этом мозгу явно недостает «оперативной памяти». А уж насколько плох наш «жесткий диск» – знают все, особенно когда надо выучить стихотворение или вспомнить номер телефона. Возможно, он тоже супер-пупер, но интерфейс извлечения данных из долгосрочной памяти не соответствует современным реалиям.
Многое может измениться на фоне совершенствования технологий искусственного интеллекта. Возможно, в ближайшие годы люди на свою голову могут научить машину не только оперировать огромными массивами данных, но и задаткам абстрактного мышления, самосознания, интеллекта. На подходе квантовые компьютеры, чья вычислительная мощность вполне может сравниться с человеческим мозгом.
Пропускная способность интерфейсов
Пропускная способность компьютерных интерфейсов достигает десятков гигабайт в секунду.
Человеческие нейроинтерфейсы измерить сложнее, но по существующим оценкам их возможности скромнее. Органы чувств способны принять до 11 Мбит/с, а вот осознанно человек усваивает не более 40 бит/с. Более того, большую часть времени наш осознанный информационный поток составляет всего 16 бит/с.
В чем человек лучше компьютера?
С другой стороны, люди кое в чем превосходят машины. Мы выполняем задачи, основываясь не только на интеллекте, но и на таких абстрактных понятиях, как разум и жизненный опыт.
Компьютеры получают информацию из электронных библиотек. Тем не менее, они не способны переработать ее так, чтобы на выходе получился жизненный опыт, подобный человеческому.
Каждому из нас хорошо известно, что именно свой опыт дается нам порой очень не просто. Хоть и говорят, что хорошо бы учиться на чужих ошибках, но по факту приходится, в основном, учиться на собственных.
Люди обладают и другими абстрактными чертами – творчеством, вдохновением, воображением. Человек может
- сочинить стихотворение,
- написать и сыграть музыку,
- спеть песню,
- нарисовать картину.
С некоторыми из этих задач справятся и компьютеры, но врожденной способности к творчеству у них нет. Об этом образно писал А.С.Пушкин в 1829 году (классики всегда актуальны, в том числе, в эпоху компьютера и интернета):
О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И Опыт, сын ошибок трудных,
И Гений, парадоксов друг,
И Случай, бог изобретатель.
Файлы «Cookie»
При осуществлении доступа к сайту, некоторая информация в формате «cookie» или в аналогичных файлах может автоматически загружаться на компьютер. Это позволяет нам настроить сайт в соответствии с вашими интересами и предпочтениями. Если вы не хотите, чтобы файлы «cookie» были отправлены или хранились в вашей системе, большинство Интернет-браузеров позволит вам удалить файлы «cookie» с жесткого диска компьютера, предотвратить их сохранение или подать сигнал перед сохранением файла «cookie». Для того чтобы узнать больше об этих функциях, вам следует обратиться к инструкциям вашего браузера или к справочной информации.
Сайт может фиксировать IP адреса (Internet protocol address) посетителей в целях сбора и анализа статистических данных о посещаемости сайта для последующего улучшения предоставляемых услуг. Следует отметить, что IP адрес не содержит какой-либо личной информации и не относится к персональным данным.
В чем состоит различие между CD — и DVD — дисками?
В чем их сходство?
В чем сходство и различие азбуки Морза и азбуки Бодо?
Обработка и память в мозге осуществляется одними и теми же компонентами.
Компьютер способен обрабатывать информацию из памяти, подключая процессоры, и потом заносить переработанные данные обратно в память. У нас в мозге не может существовать разделения подобного типа. Нейроны как обрабатывают данные, так и преобразуют синапсы (место контакта между двумя нейронами), которые и есть основная память. И как следствие, воссоздание по памяти человек чуть-чуть изменяет те воспоминания.
Не менее важно и это. На самом деле, наш мозг может использовать возможность управлять всеми нашими органами. Множество экспериментов показывают, что когда мы смотрим на интерьер, допустим комнаты, то наш мозг разгружает память, так как наша зрительная память очень маленькая, и мы, благодаря этому, можем воспроизвести обстановку, а не точное расположение предметов.
К тому же, мозг гораздо больше абсолютно любого компьютера, который существует ныне.
