Мозг: биография. Извилистый путь к пониманию того, как работает наш разум, где хранится память и формируются мысли

«Утверждение, что мозг – это компьютер, корректно, но вводит в заблуждение. Мозг действительно узкоспециализированное устройство обработки информации, или, скорее, самое крупное из них. Рассмотрение нашего мозга как устройства обработки данных не принижает и не отрицает человеческие ценности. В любом случае оно только поддерживает их и может, в конце концов, помочь нам понять, чем из такой информационной точки зрения являются человеческие ценности, почему они имеют выборочное значение и как они увязываются с социальными и общественными нормами, которыми обеспечили нас наши гены» [18].

Говорили, что из-за сложности расчетов работы Марра чаще цитировались, чем понимались[258]. Шутка свидетельствует о том, что значимость исследования Марра заключается не в точных деталях его вычислительных моделей зрения – даже его самые ярые сторонники признают, что большая часть книги сейчас скорее представляет исторический интерес, – но в его целостном подходе [19].

В отличие от Барлоу Марр не считал, что активность отдельных нейронов может объяснить, как функционируют целые сети и как работает восприятие. Марр в немного резком тоне писал о своем методе:

«Попытки понять зрительное восприятие, изучая лишь нейроны, подобно попытке понять полет птицы, изучая лишь ее перья. Это просто невозможно. Чтобы понять полет птицы, нам необходимо понять аэродинамику, и только потом структура перьев и различные формы птичьих крыльев будут иметь для нас какое-то значение»[259] [20].

Подход Марра к пониманию того, как та или иная функция выполняется в мозге (или компьютере), включал разделение задачи на три части. Во-первых, решаемая проблема должна быть сформулирована логически. Теоретический шаг определяет, будет ли проблема исследоваться экспериментальным путем или смоделируется. Во-вторых, необходимо определиться со способом представления входных и выходных данных системы, а также описанием алгоритма, который мог бы перевести систему из одного состояния в другое. Наконец, требуется объяснить, как второй уровень может быть реализован физически – в случае мозговой деятельности, в нервной системе. Марр предполагал, что ограничения в создании сети, способной видеть, будь то машина или мозг, в основном будут схожими и, следовательно, приведут к использованию аналогичных алгоритмов, даже если обнаружатся существенные различия в том, как эти алгоритмы были реализованы – во плоти или в железе.

Он утверждал, что, решив проблему машинного зрения, мы сможем лучше контролировать собственное.

Ученый Марр утверждал, что, решив проблему машинного зрения, мы сможем лучше контролировать собственное.

Марр опирался на открытия Хьюбела и Визеля касательно идей о том, как можно идентифицировать нечто столь простое, как линия края. Но его подход включал гораздо более богатую вычислительную схему, чем простая иерархия, склеивавшая кусочки линии вместе и заполнявшая шаблон, как в «Пандемониуме» или «Перцептроне». В 1976 году Марр, на встрече в Колд-Спринг-Харбор, сказал: «Этот контур не обнаруживается, он строится» [21]. Такая точка зрения, восходящая к Гельмгольцу, подчеркивает, что мозг – это не просто пассивный наблюдатель, получающий сенсорную информацию. Восприятие включает в себя сборку и интерпретацию входящих стимулов. Подобный подход необходим для любой модели зрения, поскольку ничего не произойдет, если машина (или сетчатка) просто идентифицирует количество света и тени в каждой точке изображения. На это способна камера, но камеры не могут видеть.

Несмотря на значимые прозрения, машинный подход Марра не изменил нашего понимания машинного зрения и понимания того, как видит мозг. Исходя из того, что известно о процессах, происходящих в зрительной коре, мозг и компьютер не имеют одинаковых алгоритмов [22]. Также проблемой является то, что специфический подход Марра к исследованию зрения не может быть обобщен и перенесен на другие аспекты функции мозга.

Хотя было многое достигнуто в области компьютерного распознавания лиц и других методов искусственного анализа сцен, машинное зрение еще далеко отстоит от того, что происходит в вашей голове прямо сейчас. А наши представления о точных процессах зрительного восприятия в мозге человека все еще недостаточно полные. Все согласны с тем, что в мозге должна быть какая-то символическая репрезентация окружающего мира, но никто не знает, как именно это происходит. В тридцатую годовщину публикации «Зрения» Кент Стивенс, один из учеников Марра, проанализировал вклад в науку своего научного руководителя. Он пришел к выводу, что, даже если роль символической репрезентации в зрении несомненна, «мы не до конца понимаем место символических систем в биологическом зрении» [23]. С данной проблемой, возможно, столкнулись в результате изучения клеток, распознающих лица, в мозге обезьяны.