«Искусственный интеллект и мозг человека»

Книга «Искусственный интеллект и мозг человека» (издательство «Наука») программиста и писателя Владимира Губайловского посвящена исследованиям мозга и его цифровому моделированию. В центре внимания автора оказывается память человека. Как мозг получает и сохраняет информацию? Как накапливаются знания и воспоминания? Оргкомитет премии «Просветитель» включил эту книгу в «длинный список» из 24 книг, среди которых будут выбраны финалисты и лауреаты премии. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с фрагментом главы «Наука забывать», в котором рассказывается о феноменальной памяти и о том, почему для эффективной работы мозга человеку необходимо забывать.

Искусство забывать

Все богатство нашей жизни лежит
в памяти, которую мы забыли.
Чезаре Павезе

1

В 1942 году Хорхе Луис Борхес опубликовал рассказ «Фунес – чудо памяти», в котором описал человека со сверхъестественными способностями: «Мы, взглянув на стол, увидим три стакана с вином; Фунес же видел все усики, листики, виноградины, из которых сделано вино. Он помнил форму облаков в южной части неба на рассвете 30 апреля 1882, и он мог сравнить их по памяти и с искусным узором кожаного переплета книги, который он видел только раз, и с воспоминаниями об очертаниях брызг, которые поднял гребец в Рио-Негро во время битвы Квебрахо. Эти воспоминания не были простыми: каждый зрительный образ был связан с мускульными ощущениями, тепловыми ощущениями и т.д. Он мог восстановить все свои мечты и фантазии. Два или три раза он воссоздал целый день».

Тем не менее герой рассказа, разговаривая с Фунесом, приходит к выводу, что такая память – вовсе не самое великое благо: «Не стоит забывать, что Фунес был почти не способен к общим, теоретическим идеям. Ему было трудно понять не столько то, что общее понятие «собака» включает такое множество непохожих экземпляров разного размера и разной формы, сколько он был сбит с толку тем фактом, что собака, видимая в три четверти (если смотреть в профиль), должна иметь то же имя, что и собака, видимая в три пятнадцатых (если смотреть спереди). Его собственное лицо в зеркале, его руки удивляли его каждый раз».

А заключение и вовсе безрадостное: «…я полагаю, что у него не было особенных способностей к мышлению. Думать – значит забыть различия, уметь обобщать, резюмировать. В чрезмерно насыщенном мире Фунеса не было ничего, кроме подробностей, почти соприкасающихся подробностей».

Эти жесткие выводы кажутся несколько странными. Неужели идеальная память – это такой уж недостаток? Я много раз слышал от разных людей жалобы на плохую память, на то, что когда-то прочитанная книга забылась и от нее остались только слабые воспоминания, а ведь она так увлекала. Михаил Эпштейн пишет: «Даже в случае самого внимательного чтения в памяти, как правило, остается некое размытое смысловое пятно, на котором четко выделяются все те же параметры: имя автора, название книги, основные темы и идеи, несколько характерных слов, терминов, выражений». А ведь мы понимаем: то, что удалось запомнить, – это ведь наверняка не все то полезное и важное, что в этой книге есть. Но почти все ушло, стерлось. Как же так? У нас ведь нет времени постоянно перечитывать одни и те же книги. А как часто нам приходится мучительно вспоминать имя человека, которого совершенно точно знаешь, а если он обратится к тебе по имени, – не избежать неловкости. И это, не говоря уже о потерянных где-то дома ключах или начисто забытом пин-коде банковской карточки. Лица, адреса, улицы знакомых городов, дни рождения родных и близких (если социальная сеть не напомнит)... Мы забываем множество важнейших вещей и потом мучительно восстанавливаем забытое.

И вот Борхес говорит: это не главное, главное – способность обобщать. А при идеальной памяти она будет едва ли не целиком парализована.

2

Фунес – персонаж вымышленный. Но люди, обладающие феноменальной памятью, действительно встречаются, хотя и не часто. Таким человеком был Соломон Шерешевский (1892–1958). Одно время он даже работал профессиональным мнемонистом, т.е. демонстрировал свою удивительную способность запоминать.

Всемирную славу Шерешевский приобрел посмертно под именем «Ш.» Этим сокращением обозначил его фамилию выдающийся нейропсихолог Александр Романович Лурия (1902–1977) в работе «Маленькая книжка о большой памяти: Ум мнемониста» (книга вышла в 1967 году). Лурия наблюдал Ш. более 30 лет и описал свое исследование достаточно подробно (хоть это и «маленькая книжка», она очень емкая).

Книга Лурия вышла через четверть века после рассказа Борхеса и повлиять на писателя никак не могла. Но если читать оба текста параллельно, оказывается, что реальный мнемонист и персонаж рассказа необыкновенно похожи. (Это вообще-то позволяет предположить, что Борхес своего героя вовсе не выдумал, а действительно с ним встречался.)

На своих демонстрациях Ш. запоминал большие таблицы цифр и букв, которые составляли зрители и диктовал ему ассистент. Размеры этих таблиц заведомо превышали способности нормального человека – они включали в себя 50 и более символов. Ш. мог прочитать их по памяти в любом порядке, сказать, какой символ следует за указанным, прочитать символы на выбор через один, через два, через три. Но самое поразительное, что Ш. больше никогда не забывал эти бессмысленные наборы цифр или букв, хотя провел сотни «мнемонических» сеансов – он помнил все. Лурия проверял его без предупреждения и через 10, и через 15 лет. Ш. прочитывал цифры, буквы или слова с той же точностью, с какой и на первом сеансе.

3

Лурия попытался разобраться, как же все-таки Ш. запоминает, и Ш. ему охотно объяснил: каждая цифра и каждая буква – это образ, причем не только зрительный, но и звуковой, и обонятельный, и мускульный (как и у Фунеса).

Вот как Ш. описывал цифры: «Они имеют форму. 1 – это острое число, независимо от его графического изображения это что-то законченное, твердое; 2 – более плоское, четырехугольное, беловатое, бывает чуть серое…; 3 – отрезок заостренный и вращается; 4 – опять квадратное, тупое, похожее на 2, но более значительное, толстое…; 5 – полная законченность в виде конуса, башни, фундаментальное; 6 – это первая за «5», беловатая; 8 – невинное, голубовато-молочное, похожее на известь…».

Это обостренная форма синестезии, т.е. такая форма восприятия, когда для человека звуки – окрашены, а цвет – звучит, тактильные ощущения рождают зрительные образы, а увиденное может уколоть. Ш. вспоминал: «Я подошел к мороженщице, спросил, что у нее есть. «Пломбир» – Она ответила таким голосом, что целый ворох углей, черного шлака выскочил у нее изо рта, – и я уже не мог купить мороженое». Звук голоса мгновенно привел к ощущению вкуса. Объясняя как он запоминает таблицы цифр, букв или слов, Ш. говорил, что выстраивает их вдоль длинной улицы, как ставил бы вещи, а потом идет мимо и просто их видит и перечисляет.

Лурия пишет, что Ш., несмотря на свою память, выглядел человеком скорее несобранным, даже забывчивым. Ш. жил в состоянии постоянного образного шума – увиденный им предмет или прочитанная фраза вызывали в памяти целый поток представлений и выбраться из них ему было трудно.

Самое трудное для Ш. было что-то забыть. Он долго не мог этому научиться. И в конце концов нашел решение. Оно выглядит странным, но Ш. помогло: он сосредоточивался на воспоминании (впрочем, как раз сосредоточиваться-то ему было совершенно не нужно) и давал себе команду: «Я не хочу это помнить, мне мучительно это помнить», – и, как ни странно, это помогало. Главка книги Лурия, посвященная борьбе Ш. со своей памятью, так и называется: «Искусство забывать».

Но способности обобщать Ш. был практически лишен. Постоянная толчея образов никогда не прекращалась. А поскольку все они возникали одновременно и были зрительными, слуховыми, тактильными, обонятельными – они практически полностью заменяли ему реальность, как и Фунесу. Реальность в таком случае оказывалась едва ли не избыточной.

С некоторой даже горечью Лурия пишет в Заключении своей книги: «Так он и оставался неустроенным человеком, человеком, менявшим десятки профессий, из которых все были «временными». Он выполнял поручения редактора, он поступал в музыкальную школу, он играл на эстраде, был рационализатором, затем мнемонистом, вспомнил, что он знает древнееврейский и арамейский языки, и стал лечить людей травами, пользуясь этими древними источниками… У него была семья: хорошая жена, способный сын, но и это все он воспринимал сквозь дымку. И трудно сказать, что было реальнее – мир воображения, в котором он жил, или мир реальности, в котором он оставался временным гостем…»

Ш. прожил дольше, чем Фунес, но Фунес жил в темноте и одиночестве и был, наверно, счастливее, потому что ему не приходилось ежеминутно и с огромным трудом выпрастываться из окружающей толпящейся, гомонящей, мешающей мечтать действительности.

4

Эти два примера заставляют задуматься: а так ли она хороша идеальная память? Согласны ли мы заплатить за возможность запомнить книгу дословно, возможностью ее заново перечитать?

Будучи подростком, я услышал от отца, что есть люди, которые знают наизусть «Евгения Онегина». Сказал он это с некоторым восхищением, и я решил его поразить – выучить роман. Память у меня хорошая (конечно, если ее не сравнивать с памятью Ш.), а онегинская строфа так хитро устроена, что, варьируя стройное однообразие, буквально цепляется за память, и учить роман совсем нетрудно. И я строка за строкой добрался до конца второй главы. Потом меня отвлекли другие дела, я про свою затею на какое-то время забыл, но через год или два к ней снова вернулся. И вот здесь я понял, что мне очень нравится перечитывать «Евгения Онегина», но первые две главы я перечитывать не могу. Они слились со мной и перестали меняться. Мне трудно о них думать. Но самое обидное – пропало ощущение открытия, которое я переживал всякий раз, когда перечитывал «Евгения Онегина». И я отказался от своей затеи. Ладно, пусть первые две главы для меня потеряны (оставалась, правда, надежда, что я их забуду со временем, она подтвердилась, но, к сожалению, только частично), зато остальные я смогу перечитать еще много раз.

5

В июньском номере журнала «Neuron» за 2017 год вышла статья канадских нейробиологов Блэйка Ричардса и Пола Фрэнклэнда «The persistence and transience of memory», что можно перевести как «Устойчивость и скоротечность памяти». Это одна из первых обзорных работ, посвященных не только способности нашего мозга помнить и сохранять информацию (persistence), но и его способности забывать (transience). Работы, посвященные тому, как мозг забывает и почему он это делает, сравнительно немногочисленны, и тема эта новая в нейронауке. А начинается статья как раз ссылкой на американское издание книги Александра Лурия, о которой мы только что говорили.

Канадские исследователи ставят вопрос: почему мы забываем? Разве не лучше было бы все всегда помнить? Как известно, на всякий трудный вопрос есть простой, ясный и неправильный ответ. В данном случае такой ответ звучит примерно так: наша память имеет ограниченный объем и он сравнительно мал. Поэтому, чтобы запоминать новую информацию (сохранять в памяти), нам нужно забывать старую (удалять из памяти). Так примерно рассуждал Шерлок Холмс, когда объяснял Ватсону, что память – это чердак строго ограниченного объема и его надо расчищать от старого хлама. Или память – это жесткий диск и удалять информацию необходимо, иначе он окончательно забьется, а новый нам пока купить негде.

Но вот пример Ш., описанный Лурия, и другие примеры мнемонистов (а Ш., конечно, не единственный в своем роде) этому вроде бы противоречат.

После подробного описания нейронных и синаптических механизмов, которые отвечают за «забывание», канадские исследователи пишут: «Интуитивное объяснение того, почему мозг обладает этими механизмами, в том, что они помогают «освободить место» для новых воспоминаний. Но когда мы рассматриваем огромное количество нейронов и синапсов в мозгу, мы, казалось бы, находим достаточную емкость для хранения гораздо большего числа воспоминаний, чем на самом деле сохраняем. Например, в мозге человека примерно в 80–90 млрд нейронов. Если бы мы зарезервировали лишь десятую часть наших нейронов для воспоминаний о конкретных событиях, то в соответствии с вычислительными оценками пропускной способности в автоассоциативных сетях могли бы надежно хранить примерно 1 млрд индивидуальных воспоминаний»⁴³.

А при более рациональной организации хранения это число можно многократно увеличить. В 70 годах примерно 1,5 млрд секунд. Так что при такой организации памяти мы могли бы помнить нашу жизнь с точностью почти до секунды.

То есть у мозга есть потенциальная возможность хранить гораздо большее количество «индивидуальных воспоминаний», чем это наблюдается у подавляющего большинства людей. Дело, похоже, не только в емкости – ее-то как раз хватает, и даже с запасом. Видимо, наша память не предназначена быть просто складом информации. Она нужна и для чего-то другого. И, наверное, главное – способность обобщать, а слишком подробные воспоминания, как мы это видели на примерах Фунеса и Ш., этому мешают.

Именно к такому выводу приходят исследователи, сравнивая работу естественных нейронных сетей человеческого мозга и искусственных нейронных сетей (ИНС).

Подробнее читайте:
Губайловский, В. А. Искусственный интеллект и мозг человека / Владимир Губайловский. – М. : Наука, 2019. – 254 с.