Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Ведь мы блаженно не осознаем того, насколько потрясающе умным делом мы занимаемся каждую секунду нашей жизни в состоянии бодрствования, когда мы видим и распознаем объекты. Задача органов восприятия по расплетению физических стимулов, которые их бомбардируют, легка по сравнению с задачей мозга заново сплести внутреннюю модель мира, которую можно затем использовать. Аргумент справедлив для всех наших сенсорных систем, но я задержусь в основном на зрении, потому что оно для нас наиболее значимо.

Представьте себе, какую проблему решает наш мозг, когда что-то распознает, скажем, букву A. Или представьте себе проблему распознавания лица конкретного человека. В соответствии с давно существующим внутригрупповым соглашением, гипотетическое лицо, о котором мы говорим, предположительно принадлежит бабушке выдающегося нейробиолога Дж. Летвина, но подставьте любое лицо, которое вы знаете, или на самом деле, любой объект, который вы можете распознать. Мы не рассматриваем здесь субъективное сознание, философски трудную проблему того, что означает иметь ощущение знания лица вашей бабушки. Лишь та клетка в мозгу, которая возбуждается, если и только если лицо бабушки появляется на сетчатке, будет вполне подойдет для начала, и это очень трудно устроить. Было бы легко, если бы мы могли предположить, что лицо всегда попадало бы точно на определенную часть сетчатки. Могла бы быть структура типа замочной скважины, с областью клеток на сетчатке, имеющей форму бабушки, прошитой в клетках, сигнализирующих о бабушке в мозг. Другие клетки — члены «анти-замочной скважины» — должны были бы быть прошиты на торможение, иначе центральная возбужденная клетка реагировала бы на белый лист так же сильно, как на лицо бабушки, которое вместе со всеми другими мыслимыми изображениями, он обязательно «содержит». Сущность реакции на ключевой образ в том, чтобы избежать реакции на все остальное.

Стратегия замочной скважины исключается самим количеством. Даже если бы Летвин должен был узнать только свою бабушку, как он мог с этим справиться, когда ее изображение падает на различные части сетчатки? Как справиться с изменением размера ее изображения и формой, когда она приближается или удаляется, когда она поворачивается боком или задом, когда она улыбается или хмурится? Если мы сложим все возможные комбинации замочных скважин и антизамочных скважин, их количество примет астрономические величины. Когда Вы понимаете, что Летвин может узнать не только лицо своей бабушки, но и сотни других лиц, другие части бабушки и других людей, все буквы алфавита, все тысячи объектов, которым нормальный человек может тотчас дать название, во всех возможных ориентациях и наблюдаемых размерах, рост числа задействуемых клеток быстро становится недосягаемым. Американский психолог Фред Эттнив, предложивший ту же основную идею, что и Барлоу, подчеркнул этот вопрос следующим вычислением: если бы можно было обойтись лишь одной мозговой клеткой, в стиле одной замочной скважины для каждого образа, который мы можем различить в любом его представлении, то объем мозга должен был бы измеряться в кубических световых годах.

Как тогда, при объеме мозга, измеряемом только в сотнях кубических сантиметров, мы это делаем? Ответ был предложен в 1950-ых годах независимо Барлоу и Эттнивом. Они предположили, что нервные системы использовали огромную избыточность всей сенсорной информации. Избыточность — слово из специального жаргона мира теории информации, изначально выработанного инженерами, занимающимися экономикой пропускной способности телефонных линий. Информация, в техническом смысле, является величиной неожиданности, измеряемой как обратная величина ожидаемой вероятности. Избыточность — противоположность информации, мера ожидаемости, привычности. Избыточные сообщения или части сообщений неинформативны, потому что получатель, в некотором смысле, уже знает то, что будет. Газеты не выносят в заголовки высказывания: «Солнце взошло сегодня утром.» Это означало бы передать почти нулевую информацию. Но если бы наступило утро, когда солнце не взошло, заголовок автора, если бы кто-нибудь выжил, был бы высоко оценен. Информативность была бы высокой, измеряемой как мера неожиданности сообщения. Большая часть разговорного и письменного языка избыточна — следовательно, его можно уплотнить до телеграфного стиля: избавиться от избыточности, сохранив информацию.