Знаменитый научно-фантастический роман Филипа К. Дика 1968 года «Мечтают ли андроиды об электрических овцах?» подразумевал в названии дилемму: могут ли разумному роботу сниться сны?
За 53 года, прошедшие с момента публикации, исследования в области искусственного интеллекта значительно продвинулись вперед. И все же несмотря на то, что Дик пророчески предугадал развитие технологий в других отношениях, вопрос, поставленный в заголовке, не является тем, что интересует исследователей ИИ; никто не пытается изобрести андроида, который мечтает об электрических овцах.
Почему? В основном потому, что большинство исследователей и ученых в области искусственного интеллекта заняты разработкой «интеллектуального» программного обеспечения, запрограммированного для выполнения определенных задач. На сны нет времени.
Или есть? Что, если разум и логика являются не источником интеллекта, а его продуктом? Что, если источник интеллекта больше похож на сновидение и игру?
Недавние исследования «неврологии спонтанных флуктуаций» указывают в этом направлении. Если это правда, это будет сдвиг парадигмы в нашем понимании человеческого сознания. Это также будет означать, что почти все исследования в области искусственного интеллекта идут в неправильном направлении.
Поиски искусственного интеллекта выросли из современной науки о вычислениях, начатой английским математиком Аланом Тьюрингом и венгерско-американским математиком Джоном фон Нейманом 65 лет назад. С тех пор появилось много подходов к изучению искусственного интеллекта. Тем не менее, все подходы имеют одну общую черту: они рассматривают интеллект в вычислительном отношении, то есть как компьютер с вводом и выводом информации.
Ученые также пытались смоделировать искусственный интеллект на нейронных сетях человеческого мозга. Эти искусственные нейронные сети используют методы «глубокого обучения» и «биг дата», чтобы приблизиться и иногда превосходить определенные человеческие способности, такие как игра в шахматы, го, покер или распознавание лиц. Эти модели также рассматривают мозг как компьютер, как и многие нейробиологи. Но подходит ли это для создания интеллекта?
Современное состояние искусственного интеллекта ограничивается тем, что специалисты в этой области называют «узким ИИ». Узкий ИИ отлично справляется с решением конкретных задач в закрытой системе, где известны все переменные. Он не может решать творческие задачи и обычно выходит из строя при столкновении с новыми ситуациями. С другой стороны, исследователи определяют «общий ИИ» как инновационную передачу знаний от одной проблемы к другой.
Пока это то, чего ИИ не смог достичь, и то, что многие специалисты считают крайне отдаленной возможностью. Большинство исследователей ИИ еще менее оптимистично настроены по поводу возможности так называемого «сверхразумного ИИ», который станет более разумным, чем люди, из-за гипотетического «взрыва интеллекта».
Компьютерные мозги?
Передает ли и принимает ли мозг двоичную информацию как компьютер? Или мы думаем об этом так, потому что с древних времен люди всегда использовали новейшие технологии в качестве метафоры для описания нашего мозга?
Конечно, есть несколько способов, в которых метафора компьютер-мозг имеет смысл. Несомненно, мы можем присвоить двоичное число нейрону, который произвел «1» или «0». Мы даже можем измерить электрохимические пороги, необходимые для срабатывания отдельных нейронов. Теоретически нейронная карта этой информации должна дать нам причинный путь или «код» для любого заданного мозгового события. Но экспериментально это не так.
Во-первых, это связано с тем, что нейроны не имеют фиксированных напряжений для своих логических вентилей, как транзисторы, которые могут определять, что будет активировать «1» или не активировать «0» в данном нейроне. Десятилетия нейробиологии экспериментально доказали, что нейроны могут изменять свои функции и пороги срабатывания, в отличие от транзисторов или двоичной информации. Это называется «нейропластичность», и у компьютеров ее нет.
В компьютерах также нет эквивалентов химических веществ, называемых «нейромодуляторами», которые текут между нейронами и изменяют их активность, эффективность и взаимосвязь. Эти химические вещества мозга позволяют нейронам влиять друг на друга, не срабатывая. Это нарушает бинарную логику «либо/или» и означает, что большая часть активности мозга происходит между активированным и неактивированным состояниями.
Более того, причина и характер срабатывания нейронов подвержены тому, что нейробиологи называют «спонтанными колебаниями». Спонтанные колебания — это нейронные активности, которые происходят в головном мозге, даже когда с ними не коррелируют никакие внешние раздражители или психическое поведение. Эти колебания составляют поразительные 95% мозговой активности, в то время как сознательная мысль занимает оставшиеся 5%. Таким образом, когнитивные колебания подобны темной материи или «мусорной» ДНК мозга. Они составляют большую часть происходящего, но остаются загадочными.
Нейробиологи знали об этих непредсказуемых колебаниях электрической активности мозга с 1930-х годов, но не знали, что с ними делать. Обычно ученые предпочитают сосредотачиваться на деятельности мозга, которая реагирует на внешние раздражители и вызывает психическое состояние или физическое поведение. Они «усредняют» остальной «шум» из данных. Однако именно из-за этих колебаний в нейронах не существует универсального уровня активации, который мы могли бы назвать «1». Нейроны постоянно срабатывают, но по большей части мы не знаем почему.
Что могло быть источником этих спонтанных колебаний? Недавние исследования в области нейробиологии спонтанного мышления предполагают, что эти колебания могут быть связаны с внутренней нейронной механикой, активностью сердца и желудка и крошечными физическими движениями в ответ на окружающий мир. Другие эксперименты, проведенные Дэвидом Маккормиком из Медицинской школы Йельского университета в 2010 году и Кристофом Кохом из Калифорнийского технологического института в 2011 году, продемонстрировали, что возбуждение нейронов создает достаточно сильные электромагнитные поля, чтобы влиять на то, как могут срабатывать соседние нейроны, и нарушать их.
Когда мы увеличиваем масштаб, мозг становится еще активнее. Поскольку электрохимические пороги активируют нейроны, единственный протон может, в принципе, быть той разницей, которая заставляет нейрон срабатывать. Если протон спонтанно выскочит из своих атомных связей, что физики называют «квантовым туннелированием», это может вызвать каскад внезапной активности нейронов. Таким образом, даже на крошечном измеримом уровне физическая структура нейрона обладает недвоичной неопределенностью.
У компьютерных транзисторов такая же проблема. Чем меньше производители делают электронику, тем меньше становится транзистор и тем чаще электроны спонтанно проходят квантовый туннель через более тонкие барьеры, вызывая ошибки. Вот почему компьютерные инженеры, как и многие нейробиологи, идут на все, чтобы отфильтровать «фоновый шум» и «паразитные» электрические поля для обеспечения двоичного сигнала.
В этом большая разница между компьютером и мозгом. Для компьютеров спонтанные колебания создают ошибки, которые приводят к сбою системы, в то время как для нашего мозга это встроенная функция.
Будущее искусственного интеллекта — это не то, что вы думаете
Что, если шум — это новый сигнал? Что, если эти аномальные колебания лежат в основе человеческого интеллекта, творческих способностей и сознания? Это именно то, что демонстрируют нейробиологи, такие как Георг Нортофф, Робин Кархарт-Харрис и Станислас Дехаен. Они утверждают, что сознание — это эмерджентное свойство, рожденное вложенными частотами синхронизированных спонтанных колебаний. Применяя эту теорию, нейробиологи могут даже определить, находится ли человек в сознании или нет, просто взглянув на его мозговые волны.
ИИ моделируется на основе нейробиологии на протяжении десятилетий, но сможет ли он следовать в этом новом направлении? Станислас Дехаене, например, считает компьютерную модель интеллекта «глубоко ошибочной» отчасти потому, что «спонтанная активность — одна из наиболее часто упускаемых из виду ее черт». В отличие от компьютеров, «нейроны не только переносят шум, но даже усиливают его», чтобы помочь найти новые решения сложных проблем.
«Подобно тому, как лавина является вероятным, а не определенным событием, каскад мозговой активности, который в конечном итоге приводит к сознательному восприятию, не полностью детерминирован: одни и те же стимулы могут иногда восприниматься, а в других случаях оставаться незамеченными. Непредсказуемые колебания в возбуждении нейронов иногда соответствуют входящему стимулу, а иногда борются с ним».
Соответственно, Дехаен считает, что для осознания ИИ потребуется нечто вроде синхронизированных спонтанных флуктуаций. Джон Джо Макфадден, профессор молекулярной генетики в Университете Суррея, предполагает, что спонтанные электромагнитные колебания могли даже быть эволюционным преимуществом, помогая тесно упакованным нейронам генерировать и синхронизировать новое адаптивное поведение. «Без взаимодействия с электромагнитным полем» — пишет он, — «ИИ навсегда останется тупым и бессознательным». Немецкий нейробиолог Георг Нортофф утверждает, что «сознательное… искусственное существо должно демонстрировать пространственно-временные механизмы, такие как… распространение спонтанных флуктуаций».
В связи с этим Колин Хейлз, исследователь искусственного интеллекта из Мельбурнского университета, заметил, насколько странно, что ученые ИИ еще не пытались создать искусственный мозг так, как другие ученые создали искусственное сердце, желудок или печень. Вместо этого исследователи искусственного интеллекта создали теоретические модели нейронных паттернов без соответствующей физики. По словам Хейлза, это похоже на то, что вместо того, чтобы строить самолеты, исследователи искусственного интеллекта создают имитаторы полета, которые никогда не отрываются от земли.
Как открытие спонтанных колебаний мозга может изменить наше представление об ИИ? Если современная нейробиология верна, ИИ не может быть компьютером с вводом и выводом двоичной информации. Подобно человеческому мозгу, 95% его активности должны быть «вложенными» спонтанными колебаниями, подобными нашему бессознательному, блуждающему и сновидящему разуму. Целенаправленное и инструментальное поведение будет лишь крошечной частью его развитой формы.
Если бы мы посмотрели на его электроэнцефалограмму (ЭЭГ), она должна была бы иметь такие же «сигнатуры сознания», которые, как экспериментально показал Дехаин, необходимы. Почему мы можем ожидать, что сознание существует независимо от этих сигнатур? Тем не менее, именно этим занимаются исследования искусственного интеллекта. ИИ, вероятно, также потребуется использовать квантовые и электродинамические возмущения, которые ученые в настоящее время отфильтровывают.
Спонтанные колебания исходят из физического материала сознания. Не существует такого понятия, как независимый от материи разум. Следовательно, чтобы иметь сознательный интеллект, ученым необходимо интегрировать ИИ в материальное тело, которое было бы чувствительным и недетерминированно реагировало на его анатомию и окружающий мир. Его внутренние колебания будут сталкиваться с колебаниями мира, как дифрагирующая рябь, создаваемая камешками, брошенными в пруд. Таким образом, он сможет учиться на собственном опыте, как и все другие формы интеллекта, без заранее запрограммированных команд.
Если верно, что когнитивные флуктуации необходимы для сознания, также потребуется время для появления стабильных частот, которые затем синхронизируются друг с другом в состояниях покоя. И действительно, это именно то, что мы видим в детском мозге, когда со временем они развивают более высокие и более вложенные нейронные частоты.
Таким образом, общий ИИ, вероятно, поначалу не будет гением. Интеллект развился благодаря подвижности организмов, пытающихся синхронизировать свои колебания с окружающим миром. Чтобы перемещаться по миру и научиться синхронизироваться с ним, нужно время. Как пишет писатель-фантаст Тед Чан, «опыт алгоритмически несжимаем».
Вот почему так важно сновидение. Экспериментальные исследования подтверждают, что сны помогают консолидировать воспоминания и облегчают обучение. Сновидения — это также состояние исключительно игривых и свободно связанных когнитивных колебаний. Если это правда, почему мы должны ожидать, что человеческий интеллект возникнет без сновидений? Вот почему новорожденные видят вдвое больше снов, чем взрослые. Нам есть чему поучиться у них, как и андроидам.
На мой взгляд, прогресса в направлении ИИ человеческого уровня не будет, пока исследователи не прекратят попытки конструировать вычислительных рабов для капитализма и не начнут серьезно относиться к подлинному источнику интеллекта: электрическим овцам во снах.