Антимозг: цифровые технологии и мозг

Неважно, чему человек учится — ходить или говорить, правильно вести себя или правильно питаться: для головного мозга «учиться» часто означает сначала оценить неизвестную величину на основании отдельных опытных знаний (ранее произведенных «замеров»). Головной мозг маленького ребенка, который только-только учится ходить, должен впервые оценить, сколько импульсов он должен послать к мускулам спины, попки и ног, чтобы верхняя часть корпуса наклонялась вперед. Если мозг пошлет слишком мало импульсов, ребенок упадет вперед, если слишком много, то он упадет назад. Для робота можно было бы запрограммировать правильное число. Но младенца не программируют; он программирует себя сам! Он пытается встать, подтягивается, держась за диван или ножку стула, и стоит — неуверенно, неустойчиво. Если он сильнее наклоняется вперед, его головной мозг посылает импульсы к мускулам спины, попки и ног, чтобы противодействовать наклону вперед. При этом мозг измеряет время, в течение которого ребенок стоит. Если оно больше, чем в прошлый раз, то количество посланных импульсов явно ближе к правильному значению, чем в предыдущий раз, и оно будет сохранено. Если оно меньше, то результаты изменения, предпринятого в последний раз, будут отброшены, и при следующем наклоне вперед будет послано иное количество импульсов.

Рассмотрим другой пример: правильное питание. Вы молоды, родились в плодородной местности, но не имеете понятия, что можно употреблять в пищу, а что нет. Где-то вы наталкиваетесь на красные ягоды, содержащие сахар и немного яда, о чем вы не знаете. О каждом продукте питания важно знать, сколько его можно съесть, чтобы, с одной стороны, насытиться, а с другой — не отравиться. Так, в первый раз вы съедаете пять ягод и очень скоро снова ощущаете голод. В следующий раз вы съедаете сорок ягод, получаете отравление, и вам по-настоящему плохо. В третий раз вы действуете осторожнее и съедаете семь ягод, однако вскоре снова голодны, однако общее самочувствие хорошее. В четвертый раз вы, возможно, съедите тридцать ягод и будете чувствовать себя сытым, но не вполне здоровым. И так продолжается до тех пор, пока вы не научитесь съедать пятнадцать ягод, чтобы (уже) насытиться и (еще) не отравиться.

Как бы ни отличались друг от друга процессы «учиться ходить» и «учиться питаться», в принципе для головного мозга речь идет об одной и той же задаче: он должен оценить общие значения (сколько импульсов к какому мускулу послать при каком наклоне вперед? Сколько ягод какого размера, цвета и с каким вкусом съесть?) на основании единичных результатов опыта. При таком процессе обучения головной мозг должен выполнять два противоположных условия: он должен приближаться к истинному значению, с одной стороны, быстро, потому что иначе он умрет прежде, чем выучится. И он должен приближаться к истинному значению маленькими шагами, так как, делая большие скачки, он будет лишь прыгать вокруг истины, но не сможет достичь ее. Здесь явно существует проблема: учиться надо большими шагами (иначе умрешь до того, как научишься) и маленькими шагами (иначе истины никогда не достичь). Эта проблема возникает при обучении любого вида и у любого обучающегося, будь то плоский червь, крыса, обезьяна или человек! И существует лишь одно решение этой задачи, которое я хотел бы пояснить с помощью рисунка.

Представьте себе, что вы стоите на поле для гольфа и хотите загнать маленький мяч в лунку, сделав как можно меньше ударов. При этом с вами происходит то же, что и с только что описанным головным мозгом, который хочет чему-то — абсолютно неважно, чему именно — научиться: вы хотите очень быстро доставить мяч поближе к лунке, потому что только так у вас есть шанс загнать его в лунку за минимальное число ударов. Для этого вы сначала делаете сильные удары, мяч летит далеко и быстро приближается к цели. Однако когда вы уже находитесь рядом с лункой, сильные удары, далеко посылающие мяч, нерациональны, потому что вы хотите попасть точно в лунку. Теперь нужны несильные, мягкие удары, посылающие мяч недалеко, зато точно. Итак, при игре в гольф для достижения цели следует с каждым ударом уменьшать расстояние, на которое посылают мяч, потому что только таким путем можно быстро оказаться вблизи лунки и затем точно попасть в нее.

Итак, при обучении лучше начинать с больших шагов, а затем более мелкими шагами достигать точности. Поэтому дети учатся быстро, а люди более старшего возраста — намного медленнее. Под «более старшим возрастом» здесь имеются в виду не семидесятилетние, а все, кому больше семнадцати, как показывают соответствующие исследования, посвященные изучению скорости изменения синапсов с увеличением возраста.