Воспитание Нейросетей

Философия идет не дальше вероятностей, и в каждом утверждении сохраняет в запасе сомнение.

Зигмунд Фрейд

Современный мир далек от однозначности. Что уж говорить про древних предков, которые, не подозревая об истинной природе вещей, были вынуждены строить догадки о причинно-следственных связях в наблюдаемой ими вселенной. Часто эти гипотезы были столь простодушны и далеки от реальности, что мы сейчас воспринимаем с улыбкой. И это неудивительно. Если учесть ограниченность возможностей мозга человека, его органов чувств, отсутствие помощи информационных технологий, то впечатляет то, чего человечество все же смогло добиться.

В жизни нас окружают люди, объекты, происходят события. Все это определенным образом обрабатывается нашим мозгом, где ключевой особенностью является ограниченность информации. В подавляющем большинстве случаев, для однозначного и полного описания предмета или факта, данных недостаточно. Как результат, мозг вынужден достраивать недостающие детали картины как опираясь на имеющиеся знания, так и используя воображение. К примеру, в повседневной жизни мы распределяем различные события будущего по вероятности их наступление. Скажем, допустимость наступления смерти у любого человека равна единице. Есть вариации в каком возрасте или по какой причине наступит это событие, но неизбежность очевидна. А вот очень редкие явления указывают на почти нулевую вероятность. Использовать слово “почти” можно, так как мизерный шанс остается всегда, но он настолько мал, что можно пренебречь. Попадание в голову метеорита при следующей прогулке невозможно рассматривать серьезно, но и исключать нельзя. В связи с тем, что информационные потоки очень разнообразны и неоднозначны, мозг вынужден был приспосабливаться к этим условиям, приобретая адаптации, помогающие на ходу принимать решения, часто опираясь на обрывки сведений. Поэтому то, что человек умеет делать хорошо, это приблизительно представлять реальность, опираясь только на очень важные параметры, игнорируя второстепенные. Можно даже сказать, что это навык напрямую определяет уровень интеллекта. Таким образом:

Вычисление вероятностей – основная функция мозга в процессе описания реальности.

Очень важно разобраться в вероятностном мышлении, так как эта тема красной нитью проходит через все мыслительные способности человека. Ссылки на теорию вероятностей будут вас сопровождать практически во всех последующих разделах. Если есть возможность, то следует найти и учебник.

Оборудование

Перед тем как приступать к рассмотрению эволюционных адаптаций, пожалуй, следует напомнить, какие основные инструменты получения и обработки информации есть у человека. Для того, чтоб получать информацию из окружающей среды природа наградила нас сенсорами. Анализаторы принимают различные сигналы, будь то электромагнитные волны света, или колебания воздуха и преобразуют их в электрические импульсы, которые бегут по нервным волокнам в мозг на обработку. В нервной ткани происходит начальная обработка сенсорной информации, которая получает первичную интерпретацию. В ряде случаев, если данные имеют значение и сопряжены непосредственно с выживанием, организм отвечает мгновенной реакцией. Например, рефлекс отдергивания руки от горячего предмета. Однако, так происходит далеко не всегда. Чаще данные складируются в памяти для дальнейшего использования. Проводя аналогию с компьютером мы можем сравнить следующим образом. Сенсоры – это устройства ввода информации, а оперативную память и жесткий диск(или ССД) представляет сенсорные ядра и кора больших полушарий. Все эти структуры, обрабатывая информационные потоки, создают впечатление о субъективной и весьма приблизительной картине реальности или возможности наступления тех или иных событий.

Необходимо отметить, что львиная доля распознования параметров внешней среды детерминирована генами, а значит получена нашими предками в результате борьбы за существование и полового отбора. У вида Homo зрение одно из лучших среди млекопитающих. Мало того, что мы можем различать достаточно широкую цветовую палитру и чувствительность клеток сетчатки может меняться так, что улавливает количество фотонов в темноте в сто тысяч раз меньшее чем при дневном свете, так еще глаза расположены так, что позволяют замечать минимальное изменение положения объекта в пространстве с очень большого расстояния. Тоже касается и групп нейронов, отвечающих, например, за распознавание лиц, и в особенности определения направления взгляда. Вполне вероятно, что белый цвет склеры глаза – необходимая адаптация, для того, чтоб соплеменники могли более точно определять и выражение взгляда, и его направление. Напротив, люди с травмированной частью мозга, ответственной за обработку лиц, испытывают трудности с узнаванием лиц своих близких(прозопагнозия). Т.е. при рождении в мозгу уже выделены нейроны, которые будут выполнять функцию узнавания других людей по лицу, а также распознавания мелких движений мимических мышц.

За вычетом генетически определенных способностей, есть и те, которые мы приобретаем с течением нашей жизни. Например, нелепо утверждать, что ребенок рожден с нейронами для езды на велосипеде. Просто в процессе обучения, методом проб и болезненных ошибок, часть нервных клеток преуспевает в координации движений, связи информации от центров равновесия и точной работы мышц. Такие навыки называются приобретенными. Конечно, четко разделить врожденное и приобретенное невозможно. Так, например научение математике в конечном итоге все равно упирается в наличие достаточного количества нервных клеток и их пластичности. Но и сами нейроны не в состоянии выдавать результат, если через них не была пропущена конкретная информация.

Эволюционные предпосылки

Чем больше информации поступает из среды, тем меньше шансов получить четкий, стопроцентный ответ на вопрос. Приходится додумывать, дополнять реальность предположениями и догадками. И, учитывая сверхсложные условия, при которых происходило становление человека как вида, вырабатывались адаптации, позволяющие оптимизировать процесс вычисления вероятностей. Переход к охоте, как основному занятию по добыче пропитания, безусловно стал важнейшим толчком для развития интеллекта в целом и способности к вероятностному мышлению в частности. Если в общем сравнивать хищников и травоядных, то перевес и в соотношении мозга и тела, и в мыслительных способностях будет на стороне хищников. Есть, конечно исключения, например слоны, но в среднем первенство за плотоядными. Ведь на охоте нужно выполнять большое количество предположений, опираясь на весьма скудные сведения. Глядя на след животного, нужно уметь предположить вид, пол, возраст, физическое состояние и много чего еще. Самих хищников тоже можно разделить на две большие категории: те, кто охотится индивидуально и те, чья добыча – результат слаженного взаимодействия группы. К примеру кот охотится самостоятельно безо всякой помощи. В противовес, волки охотятся стаей. Шансов на успех волка одиночки не велики. Человек попал во вторую группу хищников-коллективистов. Одним из обязательных условий выживания для человека стала способность собираться в устойчивые коллективы и уметь преследовать цель сообща. Или защищаться. И то и другое требует слаженности. Более того, устойчивость коллектива подразумевает какую-никакую субординацию, необходимость договариваться и уметь смотреть на мир глазами собеседника. А все это добавляет неопределенности в и без того туманную картину реальности. Как следствие, навыки которые помогут более адекватно описывать окружение и среду будут закрепляться.

Необходимо подчеркнуть очень важную деталь, которая повлияет на дальнейшее понимание. Представление о реальности, даже если оно ложное или неполное, но положительно влияет на выживание – будет закрепляться генетически. Таким образом субъективное мировосприятие, отличающееся от объективного на значительную величину, но сыгравшее свою положительную роль, останется в ряду генетических адаптаций. Совокупность нейронов, ждущих сигналы определенной конфигурации с заранее заготовленным ответом на их поступление. Имеет смысл привести ряд примеров. К слову, восприятие влюбленными своих избранных далеко от адекватного. С одной стороны идет идеализация объекта, и мозг полностью отрицает наличие негативных черт. Попытки указать на такие особенности со стороны будут встречены яростным сопротивлением. Наряду с романтизацией партнера возникает стойкое чувство тревоги за то, что объект обожания может быть соблазнен конкурентом. Мотивационная доминанта настолько сильна, что влюбленный лишается сна и аппетита, абсолютно не в состоянии отвлечься. Вполне вероятно, что те наши предки, у которых уровень тревоги и обожания был слабым, потерпели фиаско в конкурентной борьбе. В таком важном деле, как размножение, природа позаботилась о том, чтоб осечек не было. Поэтому сила переживаний и искажение восприятия достигают таких величин.

Замечательный пример – кошмары детского воображения в темноте. Приблизительно с двух-трех лет ребенок начинает осознавать себя и, что удивительно, начинает боятся темноты. Причем, даже не имея опыта переживания стрессовых пугающих ситуаций, ребенок будет отказываться идти в темную комнату, утверждая, что там что-то или кто-то есть. Логично предположить, что те дети, воображение которых активнее рисовало монстров в темноте оказались в выигрышной позиции, по сравнению с их менее впечатлительными ровесниками. Удивительным является и то обстоятельство, что когда дети взрослеют, то утрачивают этот животный страх темноты.

Следует обозначить некоторые полезные тезисы становления человека как вида:

● жизнь в группе до ста особей.

●разнообразные угрозы, как со стороны хищников, так и представителей конкурирующих групп.

● адаптации для предотвращения столкновения или борьбы с этими угрозами.

● адаптации для сосуществования с другими членами группы.

● сравнительно низкая частота стрессогенных событий.

Очевидным является то обстоятельство, что во время жизни в социуме очень часто возникает дихотомия принятия решений. Член группы постоянно стоит перед выбором, следовать ли удовлетворению своих эгоистических интересов, либо пожертвовать частным ради блага всей группы. Рассматривая организацию психофизиологии в свете эволюционного развития, можно отметить, что как обособленный индивид организм жил гораздо больший промежуток времени по сравнению с группой. И те механизмы, которые отвечают за эгоистическое удовлетворение потребностей возникли очень давно и имеют колоссальное влияние на испытываемые эмоции. Напротив, жизнь в группе – явление сравнительно новое, и, само собой разумеется, что с точки зрения субъективного восприятия интерес коллектива будет в корне отличатся от личного. И для того, чтоб конкурировать с старыми и надежными жадностью, ленью, агрессией, должны были выработаться адекватные по силе антагонисты: альтруизм, добродушие и самоконтроль. Такая борьба мотиваций разворачивается на фоне, пожалуй, наиболее неоднозначного и сложного для понимания феномена – поведения соплеменников. И запутанности добавляет необходимость просчитать скрытую мотивацию членов собственной группы. Нужно держать в голове психотип каждого, научиться понимать, какое решение будет ими принято при различных, часто критических, обстоятельствах. Не подведут ли, не предадут ли и не оставят ли в беде, и еще миллион вопросов, ответы на которые нужно получать в реальном времени. Такая нагрузка требует от мозга достаточно высокую производительность. С ростом размера группы, растут и требования. Примечателен тот факт, что размер мозга у приматов прямо коррелирует с размером их сообществ.

Контроль внимания

Качественная проверка потоков входящей информации – необходимое условие успеха в жесткой конкурентной борьбе. В зависимости от текущей доминирующей потребности, организм должен уметь игнорировать все импульсы, которые не относятся к ее удовлетворению, одновременно заостряя максимум внимания на релевантных. Также в единицу времени может быть несколько доминант с определенным приоритетом каждой. Тогда нужно распределить когнитивные ресурсы таким образом, чтоб каждая из них получила ровно столько, сколько это необходимо в текущем моменте.

Занятный пример, когда женщины заостряют свое внимание на сведениях, которые относятся к половым отношениям в рамках круга знакомых. И это не удивительно, так как это значимая информация с точки зрения выживания потомства. Картина социальной группы должна быть понятна и объяснима. И точность, с которой дамы способны предсказывать поведение соплеменников в амурных делах, очень высока, по крайней мере гораздо выше, чем если б таким прогнозированием занялись мужчины. Представьте, что в группе есть молодая особа, которая изо всех сил сигнализирует мужчинам, что готова к отношениям. Женщины, которые постарше и с несколькими маленькими детьми на руках, вынуждены пристально наблюдать за тем, как складывается личная жизнь у соперницы. Ведь очень высоки шансы, что их мужчины могут не удержаться и пасть жертвой амура, забыв и про своих жен, и про своих детей. В таком случае дети рискуют не получить оптимального развития в полной семье, а то и вовсе их выживание оказывается под угрозой. И дабы этого избежать, сформирован интерес, который язык не поворачивается назвать нездоровым. А уж предприимчивые дельцы, производители бесконечного числа мыльных опер успешно греют на этом руки.

Ложноположительная реакция

Сильная реакция на совокупность стимулов, лишь отдаленно напоминающих угрозу. Суть заключается в том, что возможность опасности настолько высока, что потери даже при ложном срабатывании пренебрежительно малые. Например, всего лишь прыжок или одергивающее движения. В то время как игнорирование опасности, пусть даже и мнимой, с вероятностью сто процентов приводит к гибели. Например, если положить длинный огурец сзади кошки, пока она ест из миски и отвлечена, то повернувшись и заметив продолговатый предмет, она испугается и мгновенно отскочит. Вероятно она принимает продолговатый предмет за змею, будучи его идеальной жертвой крупных пресмыкающихся. Интересен тот нюанс, что многие психофизиологические реакции представляют собой именно ложноположительные ответы на стимулы. Сенсоры кошки уловили очертания, похожие на змеиные и тут же выдали мощную двигательную реакцию, отбросив ее на безопасное расстояние. Времени рассуждать не было, нужно покинуть опасную зону, а уже осмыслением заниматься позже и желательно с безопасного расстояния.

Это касается известной реакции бей-беги. Выделение адреналина, кортизола и других гормонов в дикой природе обусловлено нуждой прилагать большое количество физических усилий, для преодоления возникших трудностей. Вероятность трудностей может быть далека от ста процентов, однако, как показала эволюционная практика, лучше быть готовым и реагировать мгновенно, чем наоборот. Вполне вероятно, что тех, кто не успевал как следует среагировать, съели. Ведь даже если из ста ложноположительной реакций, одна была не ложной, этого было достаточно чтоб оставить след в генах. Вдобавок те, кто не реагировал, попросту не дожили до наших дней. У людей великое множество похожих реакций, когда, заметив нечто подозрительное, мозг командует выбросить адреналин с норадреналином. Однако ,это все работало в палеолите, когда и пугающих стимулов, по всей видимости было меньше. Разница с современностью в том, что такие события, которые стимулировали реакцию были эпизодическими, и не провоцировали хронический стресс. Настоящее время характеризуется тем, что огромный поток стимулов перегружает наш мозг постоянно стимулируя сильные эмоциональные и физиологические отклики. Это приводит к попаданию в состояние хронического стресса. И если смотреть на сухую статистику, человечество никогда не жило так сыто и безопасно. Однако маркеров стресса у охотников собирателей почти нет, чего не скажешь о наших современниках. Палеолитический мозг, эволюционировавший в радикально иных условиях не один миллион лет, пока не в состоянии адекватно интерпретировать современную среду.

Из-за того, что обучение, это достаточно дорогостоящий процесс, имеет смысл создать упрощения везде, где это только возможно. К примеру, интерпретация определенной информации оказалась успешной и принесла положительные результаты и эмоции. Повторяемость лишь укрепила это ощущение. Как итог, формируется убеждение что такая трактовка схожих событий единственно верная. Данный механизм также касается как позитивных, так и негативных переживаний. Если амплитуда чувств была близка к одному из полюсов, мозг постарается запомнить сопровождающую события информацию. Причем, следует отметить, далеко не всегда выделяются ключевые параметры, ставшие истинной причиной. Чаще внимание заостряется на более ярких стимулах, упуская из виду те, которые действительно послужили поводом событий. В дальнейшем, при обнаружении похожих черт реальности, в прошлом приведших к эмоциональной реакции, человек склонен их интерпретировать на основании предыдущего опыта. Возникает ложное убеждение, что прослеживается четкая причинно следственная связь, хотя в реальности может быть далеко не так.

Везде, где это возможно, мы используем упрощения, обобщения и предположения. Следует напомнить: психофизиологические адаптации предназначены для совершенно иных условий существования. Это может значить, что условно детерминированный ответ далек от адекватного для текущей ситуации. С сожалением приходится констатировать что так происходит в большинстве случаев.

Вычисление вероятности зрительных образов удобно продемонстрировать на примере слов с неправильным расположением букв. Мы видим все слово целиком и с определенной долей уверенности воспринимаем его смысловую нагрузку в текущем контексте.

Точно так же, как мы видим слова составленные из букв, так определяем и другие черты реальности, получая лишь части их силуэта, а мозг, учитывая прошлый опыт, подсказывает ответ, не дожидаясь результатов кропотливого анализа.

Например мозг прежде всего найдет очертания человека, и заставит замереть, вглядываясь. Такая реакция наводит на следующие выводы: что мало того, что наши предки переживали похожие ситуации, так еще и выжили именно те из них, кто с опаской относился к таких сюрпризам на пути. Беспечных природа безжалостно оставила за чертой.

Похожая ситуация с восприятием звуков. Начиная изучать иностранный язык, первое время достаточно тяжело воспринимать его на слух. Проблема в том, что количество понятных слов и предложений не так велико, чтоб бы опираясь на контекст фразы и обрывки звуков, представлять себе слово целиком. Но спустя некоторое время, услышав слово из разных источников, в совершенно разных ситуациях и произнесенное разным тоном, можно научится понимать и в шумной месте, и еле слышный шепот. В процессе изучения языка собирается большое количество информации, которая затем используется для определения статистически значимых характеристик звукового сигнала, в данном случае слова и его контекста. Фактически, все больше и больше нейронов вовлекаются в обработку сигналов речи, тем самым повышая результат распознавания. Можно сказать, мозг отращивает себе отдел, отвечающий за иностранный язык.