Рождение разума: Как интеллект зарождается в людях и нейросетях - Джей Макклелланд

бьет водяная струя – быстрая и смертельно точная. Мало того, струя выпущена так хитро, что ее скорость сзади чуть больше, чем спереди. Когда задняя часть догоняет переднюю, на конце струи образуется капля. Расчет настолько точен, что капля формируется в момент попадания в цель. Насекомое не выдерживает удара, теряет равновесие и падает в воду.

Внизу его поджидает голодный брызгун – автор смертоносного выстрела. Он подплывает к барахтающейся добыче и проглатывает ее одним движением. В очередной раз необычный охотничий прием сработал безотказно.

Брызгун невелик – всего 13–18 см в длину. Рот у него крошечный, так что запас «боеприпасов» на один выстрел ограничен. Ему приходится корректировать прицел в зависимости от угла расположения цели, компенсировать преломление света на границе воды и воздуха, рассчитывать дальность и высоту полета струи. Поразительно, но, несмотря на все эти сложности, брызгун почти никогда не промахивается. В Индии, где водится множество таких рыб, рассказывают, что они способны погасить тлеющий кончик сигареты – вероятно, принимая его за глаз потенциальной жертвы. Недаром брызгуна называют зенитчиком водного мира.

Меткость этой рыбы легендарна, а ее охотничий талант уникален. Никто, кроме нескольких видов брызгунов, так не охотится. Даже лосось лептобрама, чье строение рта позволяет выпускать водяные струи, не использует этот способ для добычи пропитания.

Откуда брызгун «знает», как делать то, что он делает?

Разумеется, благодаря своей нейронной сети. У него есть связи между нейронами, реагирующими на насекомое на ветке, и нейронами, управляющими мышцами рта для формирования и выстреливания смертоносного заряда.

Хорошо, скажете вы, но как формируются эти связи?

Здесь возможен целый спектр вариантов. На одном конце спектра – концепция «чистого листа», согласно которой связи создаются и укрепляются в процессе обучения на опыте. Это может происходить, если мозг брызгуна учится связывать нейроны, которые обнаруживают ползущее над головой насекомое, с нейронами, которые отвечают за создание водяной струи. Как мы увидим далее, возможны и другие формы обучения. Например, получение вкусного вознаграждения может закреплять действие, которое к нему привело.

Однако против теории обучения на опыте говорит один важный факт: совсем юные брызгуны, почти не имеющие жизненного опыта, охотятся точно так же, как взрослые особи. Они еще не так метки, но охотничье поведение у них такое же.

На противоположном конце спектра находится концепция «эволюционного наследования», согласно которой некоторые связи в нейронной сети брызгуна заложены от рождения. Трудно представить, что следующие типы поведения формируются исключительно через обучение: плетение паутины у пауков (включая сложнейшие воронковидные сети австралийских воронковых пауков), изощренные брачные ритуалы (в том числе создание узорчатых кругов на дне рыбами фугу), видовые песни птиц (некоторые птенцы способны воспроизводить примитивную версию песни своего вида, никогда ее не слышав) и сложные норные постройки грызунов (у близкородственных видов белоногих хомячков норы различаются по длине и сложности). У людей тоже есть поведение, которое, судя по всему, опирается на врожденные связи. Сразу после рождения легкое прикосновение к щеке младенца заставляет его повернуть голову в сторону касания. Это помогает найти материнский сосок и запускает сосательный рефлекс. Подобное поведение, вероятно, обусловлено связями, заложенными в мозге еще до рождения.

Эволюционные преимущества жестко закодированных связей в нейронных сетях очевидны: такие связи, предопределенные эволюцией, автоматически передаются следующим поколениям. А вот приобретенные связи потомству не достаются. Человек, который годами учится играть на фортепиано и достигает профессионального уровня, формирует множество новых связей в своей нейронной сети. Но его дети этих связей не наследуют. Сколько бы лет вы ни потратили на заучивание знаков числа пи, вашим потомкам это преимущества не даст.

Зато жестко закодированные связи лишены гибкости. В естественной среде обитания паук прекрасно справляется, ловя добычу паутиной. Но если животному приходится жить в изменчивой среде и решать разнообразные задачи для выживания, врожденные связи могут оказаться помехой. Эволюционные изменения происходят на протяжении поколений, а не в течение одной жизни. Поведение, основанное только на врожденных связях, лишено гибкости. Для нее нужны механизмы, позволяющие животному учиться на опыте.

Возможный путь – эволюционный отбор животных, способных к универсальному обучению. Умение учиться дает животному возможность справляться с новыми вызовами, использовать неожиданные возможности и избегать непредвиденных угроз. Когда кормовая база меняется, животное с жестко запрограммированной охотничьей техникой становится уязвимым, когда сокращается популяция подходящей добычи. Зато животное, способное учиться на опыте (возможно, получившее эту способность благодаря случайной мутации), может найти альтернативные источники пищи и переключиться на них, повышая шансы на выживание и передачу генов, которые благоприятствуют обучению. Так эволюция отбирает мозги, готовые учиться на опыте.

Интерлюдия. Эволюция – «внешний цикл» обучения

Октябрь 2024 г. Амстердам, Нидерланды. Джон Локк, эмпирик, прославившийся учением о том, что знание приобретается через опыт, умер в 1704 г. Иммануил Кант, трансцендентальный идеалист, изучавший врожденные структуры разума, умер в 1804 г. Каким-то чудом оба философа встречаются – где же еще – в кафе «Сократ» за чашечкой кофе. Весь день они провели на Всемирном саммите по искусственному интеллекту, слушая доклады.

Иммануил Кант. Вы, должно быть, весьма довольны нынешним состоянием ИИ, мистер Локк. Похоже, он воплотил вашу идею разума как чистого листа. Вы утверждали, что человеческий разум не содержит предустановленных знаний, и современный ИИ действительно построен на этом принципе.

Джон Локк (поначалу смущенно, затем увереннее). Герр Кант, я смиренно отмечаю, что моя интуиция о разуме как tabula rasa в какой-то мере подтвердилась. Как мы видим, ИИ действительно пошел по пути «чистого листа». Любопытно, что разработчики ИИ сначала пытались применить основанный на правилах подход, который вы отстаивали в «Критике чистого разума», но это ни к чему не привело. Успех пришел через обучение на опыте.

Кант. Вы считаете современный ИИ успешным? Позвольте не согласиться. Во многих важных аспектах ИИ еще очень далек от интеллекта человека, кошки или даже паука.

Локк. Паук не способен к сложному мышлению! А большая языковая модель демонстрирует сложное мышление по любым разумным меркам.

Кант. Думаю, ошибочно делить познание на «сложное» и «простое». Охотничья техника брызгуна – это пример сложного мышления или нет?

Локк. Это вообще не мышление. Просто инстинкт.

Кант. При всем их якобы сложном мышлении большие языковые модели и близко не подошли к инстинкту брызгуна.

Локк. Дайте этим сетям время! Нейросетевой подход к ИИ только начинает набирать обороты! Обучение на опыте победит.

К столику, где сидят Локк и Кант, подходит мужчина с лысой головой, окладистой бородой и проницательным взглядом.

Кант. Мистер Дарвин! Это же вы?

Чарльз Дарвин. Простите за вторжение, но я не мог не прислушаться к беседе столь выдающихся умов. Хочу заметить, что ваши разногласия довольно