Kuidas meie aju töötab ja mis selles toimub? Selle põhjal, mida inimene otsuseid teeb ja kuidas neid mõjutavad? Füüsikaliste ja matemaatikateaduste kandidaat Vjatšeslav Demin rääkis Riikliku Uurimiskeskuse "Kurchatovi Instituut" NBIKS-tehnoloogiate kompleksi Kurchatovi teadussekretäriks sellest hariduskeskuses "Sirius" peetud loengus. "Lenta.ru" avaldab katkendeid oma kõnest.
Lükake tühimik läbi
Aju koosneb umbes sajast miljardist neuronist, see tähendab närvirakkudest, mis saavad ja edastavad üksteisele teavet protsesside (dendriitide ja aksonite) kaudu elektriliste ja keemiliste signaalide abil. Puudutades loovad neuronid närvivõrgud. Kokkupuutekohta nimetatakse sünapsiks. Ajus on umbes kvadriljon sünaps (kvadriljon on arv, millele järgneb 15 nulli, see tähendab miljon miljardit). See tähendab, et igal neuronil on umbes 10 tuhat ühendust - see on väga paljastav näide sellest, kui mitmekesised ja mitmetahulised võivad olla ainult ühe närviraku ühendused. Ainet, mis aitab teavet edastada, nimetatakse neurotransmitteriks. Teadus teab mitusada sellist ainet.
Vjatšeslav Demin
Teadusringkonnad lähenevad aju uurimise küsimusele erinevatest vaatenurkadest. On neurofüsiolooge, kes käsitlevad spetsiifilisi protsesse neuraalsel tasandil; neid võib tavapäraselt nimetada “materialistideks”. Teisest küljest on olemas neuropsühholooge, neid võib tavapäraselt nimetada "idealistideks", nende tähelepanu keskmes on ideede maailm, mälu ja mõtlemise, teadvuse ja alateadvuse, emotsioonide ja alateadvuse, emotsioonide ja otsuste tegemise eest vastutavate inimese kõrgemate kognitiivsete funktsioonide ruum, suhtumine endasse ja teistesse inimestesse … Esimese ja teise lähenemisviisi vahel on põhimõtteline selgitav vahe. Seda uurib kognitoloogia, teaduslik suund, mis on hiljuti välja kujunenud neurofüsioloogia ja neuropsühholoogia ristumiskohas. Ilmselt võib just tehisintellekti loomisel läbimurre viia just kognitoloogia.
Reklaamvideo:
Optimaalse lahenduse leidmine
Mis on mõtlemine? See on pidev optimaalse lahenduse otsimine meie ees seisvatele väljakutsetele. Reeglina on inimesel isegi väikseima otsuse tegemisel mitu võimalust, enne iga sammu leiab ta end kahvlist ja tulemus pole ette määratud. Inimene peab kõige paremini liikuma. See tähendab, et iga sekund igaüks meist ehitab oma peadesse “võimaluste puu” ja mõnikord on see puu uskumatult hargnenud.
Kuidas valida õige, eriti kui otsingu algoritm pole teada? Intellekt kasutab nn heuristikat. Selle illustreerimiseks võib kasutada male näidet. Laual on selline tükkide paigutus võimalik, kui valgel on näiteks ainult kuningas ja etturid, kuid etturid on paigutatud nii, et need ei lase mustal mööduda. Inimene saab kohe aru, et sellistes tingimustes on White'i jaoks kõige soodsam ja üsna tõenäoline mängu tulemus viik.
Kuid arvutiprogramm Deep Thought, mis hiljem ületas maailmameistri Garry Kasparovi, kaalus olukordi eranditult matemaatilisest küljest. Ta nägi, et valge ettur võib võtta musta vankri ning see toob kaasa vastase märgatava nõrgenemise ja punktiseisu paranemise. Arvuti ei saanud aru, et selle käiguga avab ta oma kaitses augu. Selle tulemusel ei saanud ta enam viiki loota, sai kontrollimehe ja kaotas mängu.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Seejärel viisid programmeerijad arvutisse sellistes olukordades toimingute algoritmi ja masin enam selliseid vigu ei teinud. Looduslik intelligentsus suudab erinevalt tehisintellektist iseseisvalt järeldusi teha, vigu analüüsida ja neid mitte korrata.
Teadmiste esindamine
Teine mõtlemise aspekt on teadmiste esindamine. Me kõik vaatame maailma läbi tajumise prisma ja moodustame oma peas mingi protsessi või objekti mudeli. Need vaated on individuaalsed. Ja kui mõtleme, siis tegutseme mudelitega, mitte päris objektiivsete andmetega.
Seal on kuulus nali umbes veega täidetud klaasist poole kohta. Optimist arvab, et ta on pooltäis, pessimist pooltühi. Kuid võib olla ka muid ideid. Näiteks ütleb programmeerija, et mahutavus on kaks korda suurem kui vaja. Esialgsed objektiivsed andmed on samad, kuid mudelid, mille alusel inimesed tegutsevad, on erinevad. Sellest tulenevalt võivad tellimisraamatuga seostada teatud ülesande, siis võivad lahendused üksteisest erineda. Oluline on leida sobiv esitus, milles oleks olemas probleemi lahendav algoritm. Teises ebaõnnestunud esitluses võib probleem osutuda äärmiselt keeruliseks või täielikult lahendamatuks.
Seetõttu tuleks mõtlemine ühendada õppimisega, see tähendab teabe kogunemisega koos järgneva üldistusega. Võite vaadata suurärimeest lõputult, kirjutada ja meelde jätta tema käigud ning seejärel neid mängida. Kuid see ei õpeta malet mängima. Vastupidi, katsed mõista mängu mängu süsteemi või taktikat, mis annavad ideid suurmeistri üldistest maleprobleemidest, annavad aja ja praktikaga lõpuks positiivseid tulemusi. See on õppimine.
Mõtlemise tüübid
Kuidas inimese mõtlemine areneb? Lapsepõlves - visuaalse ja efektse esitluse kaudu: "Ma nägin - tegin toimingu." Järk-järgult moodustub visuaalne-kujundlik mõtlemine: „Nägin - meenutasin või esitasin seotud objekte või toimingute võimalusi - tegin toimingu“. Üksikud objektid asendatakse kategooriatega, esindused, modelleeritakse nendevahelised eraldi lingid. Järgmine etapp on täiesti abstraktne verbaaloogiline mõtlemine, kui mõtlemisprotsessi enda jaoks pole enam vaja mingeid toiminguid teha, kõik toimub kujutlusvõimes.
20. sajandi keskel viis saksa psühholoog Wolfgang Keller eksperimendi läbi. Ahvipuuri kõrvale pani ta banaani ja andis loomadele kepi. Nad mõtlesid peaaegu kohe välja, kuidas kepi abil banaanini jõuda ja puuri lükata. See juhtus visuaalselt aktiivse mõtlemise tõttu: ahvid võtsid kepi ja tegid katseid, leides kiiresti lahenduse.
Siis oli ülesanne keeruline: nad panid banaani kaugemale ja ahvidele anti kaks pulka, millest sai ühe pika kokku panna. See mõistatus oli valdava enamuse jaoks üle jõu käiv. Ahvid olid raevukad, kuid ei suutnud välja mõelda, mida teha, hüppasid puurist ümber, põrutasid kepiga baaridele.
Targemad istusid maha, mõtlesid ja mõne aja pärast said aru, mida teha. Seda visuaalsele-kujundlikule mõtlemisele ülemineku hetke nimetatakse gestaltiks ümberlülitumiseks: ahv lõpetas aktiivsed, kuid kaootilised ja ebaefektiivsed toimingud ning hakkas mõtlema. Teisisõnu, mõte on "lühendatud tegevus", see tähendab kujutlusse üle kantud tegevus.
Foto: Depositphotos
Nii tekibki universaalne mõtlemine: kui valitud algoritm ei sobi, otsib aju uut ideed ja uusi võimalikke seoseid, rändab mööda "võimaluste puud", kuni leiab sobiva variandi. Leitud lahendus mõjutab seejärel väliskeskkonda (teie banaani) ja läheb (võib-olla koos uue leitud esindusega) teadmiste baasi, rikastades isiklikke kogemusi.
Emotsioonidel on oluline roll universaalses mõtlemises. Nad moduleerivad eesmärki, muudavad seda. Kujutage ette, kuidas robot täidab ülesande. Järsku hakkab kõik ette plahvatama. Masin ei tunne hirmu, seetõttu ei muutu eesmärk ega käitumisjoon. Plahvatus - robot hävitatakse. Ja tema asemele asuv inimene üritaks oma elu päästa, et siis algne ülesanne täita.
Kus teavet töödeldakse
Aju esimene ülesanne on mustrituvastus. Mis juhtub, kui näete näiteks inimese nägu? Teave siseneb õpilasesse ja projitseeritakse võrkkestale. Signaal edastatakse primaarsesse visuaalsesse ajukooresse. See asub pea tagaosale lähemal ja vastutab ainult kõige lihtsamate geomeetriliste objektide, näiteks erinevate kaldenurgaga joonte äratundmise eest. Teave filtreeritakse välja ja edastatakse sekundaarsesse visuaalsesse korteksisse, kus tuvastatakse keerulisemad mustrid, näiteks poolringid.
Lisaks edastatakse töödeldud teave ajukoore ajalisse piirkonda (see on visuaalse teabe töötlemise nn ventraalne tee), kus tuntakse ära sellised lihtsad elemendid nagu nina, silm ja kõrv. Kuidas see juhtub? On neuroneid, mis reageerivad ainult ninale, on neuroneid, mis reageerivad ainult silmale jne. Samal ajal on spetsiaalse spetsialiseerumiseta neuroneid ja need võivad reageerida nii nina kui ka silma jaoks.
Selle tulemusel kandub nende rakkude kogu komplekt aktiivsus aju orbitofrontaalsesse ajukooresse esiosades. Seal tuuakse pilt kokku ja tunnete nägu tervikuna ära. Selle edenedes pakitakse teave kokku, iga kord kodeeritakse seda väiksema arvu neuronitega - see näib olevat arhiveeritud. Aju eesmistes laugudes on kodeeritud mitmesuguste kõrgetasemeliste piltide ladu, millega inimene lõpuks tegutseb.
Aju ei ole oma tegudes iseseisev. Seda viib läbi taalamus - paarisorgan, mis lõpeb seljaajust keskmises ajus. Talamuses kinnitatakse ajukoore iga sektsiooni külge niidid. Neid aktiveerides aktiveerib ta teatud piirkonnad, mis vastutavad praeguse ülesande optimaalse lahenduse eest.
Kuid isegi dirigent pole iseseisev. Talamust juhivad nn basaaltuumad (ganglionid). Nendes tuumades asuvad peamised neuronid sõltuvad suuresti dopamiinist, neurotransmitterist, mis põhjustab inimestele ägedat naudingut.
Me kõik oleme dopamiini sõltlased, ükskõik kui kurb on seda tunnistada, tahavad põhituumad kogu aeg palju dopamiini. Kuid see paistab silma vastusena konkreetse otsuse subjektiivsele väärtusele, mille eest ajukoore teatud piirkond vastutab.
Inimese aju
Pilt: Diomedia
Kui ajukoore lõigu aktiveerimise väärtus on kõrge, see tähendab, et praeguses olukorras on see otsus väidetavalt meie jaoks optimaalne, siis eraldub rohkem dopamiini ja me kogeme rõõmu. Mis määrab väärtuse? Esiteks meie kogemus. Väiksel lapsel on minimaalsed kogemused ja ta rõõmustab peaaegu kõige maailmas, ükskõik millise kuubiku üle. Uudishimuga proovib inimene erinevaid võimalusi, tugevdab neid, mis toovad subjektiivset kasu ja vastavalt vabastab dopamiini, ning väldib neid, mis vastupidi tekitavad ebameeldivaid või valusaid aistinguid. Küpseks saades ja kogemusi omandades tõuseb väärtusriba.
Teiseks määravad väärtuse emotsioonid (ja mitte ainult positiivsed): mida heledamad nad on, seda suurem väärtus. Seega järgneb veel üks neurofüsioloogiline regulaator - emotsioonide eest vastutavad ajupiirkonnad (mandlid, hipokampus, ajukoore eesmised ja ajalised lohud ning teised).
Selgub, et aju töötab selle ees olevale ülesandele optimaalse lahenduse leidmise protsessis isereguleeruva süsteemina. Ühelt poolt kasutab see kogemustest saadud teadmisi (see tähendab ajukoore vastavatest osadest), teisest küljest kaalub ta neid otsuseid emotsioonide kogemise süsteemi arvelt (sealhulgas aju koore ja sama osa ajukoore ja elundite samad ja muud osad). Kõike seda koguvad basaaltuumad ja talamuse kaudu antakse edasi-tagasi liikumine, et aktiveerida ajukoore piirkond, mis annab basaal- ja muudes aju struktuurides dopamiini neuronitele suurimat kasu.
Tserebellum
Väikeaju mängib äärmiselt olulist rolli. Arvatakse, et see vastutab liikumiste koordineerimise, tasakaalutunde ja tasakaalutunde eest. Kuid on teada, et väikeajus, mis moodustab ainult umbes 10 protsenti aju mahust, on mingil põhjusel neuroneid umbes kaks korda rohkem kui ülejäänud ajus - 70 miljardit versus 30. Kas tõesti on nii palju närvirakke vaja ainult liikumiste koordineerimiseks?
Teadlased on alles hiljuti hakanud mõistma, et väikeaju ei vastuta mitte ainult liikumiste, vaid üldiselt kõigi automatismide, sealhulgas "lühendatud toimingute" - vaimse reageerimise mustrite eest teadmistebaasist. Näiteks treenitud sportlase jaoks ei ole treenitud sportlasel keeruline 360-kraadise kruviga tagakeha sooritada. Ta teeb seda kõhklemata, sest tema väikeaju ekstraheerib õigel ajal hoidlast teavet, aju saab vajalikud käsud ja keha täidab selle akrobaatikaelemendi automaatselt. Sportlane praktiliselt ei mõtle, tema alateadvus töötab.
Sama näib kehtivat muude automatismide, näiteks kõne puhul. Inimene mõtleb kõrgemate piltide järgi ja väikeaju ise otsustab, kuidas seda kõige paremini sidevahendi abil riidesse panna. Samal ajal on loomulikult kaasatud ajukoores pikad ja usaldusväärselt moodustatud kõnetöötluskeskused, kuid tihedas seoses peaajuga, mis pakub pidevalt valmistoite, välja töötatud automatismilahendustele ja / või parandab vastavalt nendele paratamatult tekkivaid vigu.
