neuronowych w mózgu. Możemy więc mówić o sojuszu neurobiologii i informatyki, który wychodzi na dobre obu stronom.
Czy mózg wykorzystuje sieci neuronowe do interpretowania świata? Czy funkcjonuje na zasadzie uczenia maszynowego? Dzisiaj możemy chyba odpowiedzieć na te pytania twierdząco… dodając, że na razie mózg radzi sobie znacznie lepiej od komputerów. Nie ulega wątpliwości, że pewne czynności maszyny wykonują oszałamiająco sprawnie – nie tylko umieją grać w szachy, lecz uczą się o wiele bardziej złożonych rzeczy. Na ogół jednak sztuczna inteligencja to katarynka, która potrafi grać tylko jedną melodię. Co więcej, nawet najprostsze jej wersje to cała masa sprzętu, który pożera ogromne ilości energii. Tymczasem nasz mały mózg potrafi wykonywać mnóstwo najróżniejszych zadań, zużywając mniej energii niż lampka nocna. Biorąc to pod uwagę, powiemy raczej, że komputer to bardzo kiepski mózg. I rzeczywiście – dziś wszystkie wysiłki naukowców są skoncentrowane na tym, by komputer bardziej przypominał mózg.
U podstaw uczenia maszynowego leży założenie – o którym mówił już Hebb – że sieć neuronowa oparta na stałych połączeniach nie zdziała zbyt wiele. Zasadnicze znaczenie ma tutaj to, że synapsy łączące neurony w sieci neuronowej (czy naśladujące je „neurony” w komputerze) mogą być modyfikowane przez doświadczenie. Owa plastyczność to reguła powszechnie obowiązująca w mózgu, nie tylko w układach sensorycznych. Dzięki niej mózg może się regenerować po uszkodzeniu czy przeznaczać nadprogramowe zasoby na szczególnie ważne zadania. W procesie widzenia sieci neuronowe mózgu mogą się uczyć przewidywać tożsamość obiektu w świecie rzeczywistym – dopełniać surową informację z siatkówki już znanymi, widzianymi wcześniej obrazami. W skrócie oznacza to, że zasadą percepcji nie jest niezmienna reakcja na scenę wzrokową, lecz uczenie się; sieci neuronowe w mózgu rozpoznają określone połączenia postrzeganych cech.
Na ile pomoże nam to zrozumieć, czym rzeczywiście są percepcja, myślenie i emocje? Nie znamy dokładnej odpowiedzi na to pytanie, niemniej rozwiązanie tej zagadki widać już na horyzoncie. Weryfikowalne wyniki badań naukowych to początek podróży – dzięki nim dotrzemy do punktu granicznego, w którym wrażenia zmysłowe przekształcają się w percepcję i myśl.
I ostatnie pytanie: „Gdzie w tym wszystkim jestem »ja«?”. Bardzo łatwo mówić o mózgu, kiedy patrzymy na niego okiem postronnego obserwatora, ale gdzie jest ta osoba, która – jak sobie wyobrażamy – patrzy naszymi oczami? Na tym polu stawiamy dopiero pierwsze kroki, nieuchronnie bowiem zderzamy się z kwestią natury świadomości, z problematyką podmiotowości. Poruszymy ten temat na końcu książki, pozostawiając go bez rozstrzygnięcia, gdyż możemy najwyżej podjąć próbę wyraźniejszego sprecyzowania tych zagadnień.
Część pierwsza
Pierwsze etapy widzenia
W latach sześćdziesiątych XX wieku Jacob Beck prowadził kurs uniwersytecki zatytułowany „Percepcja”. Studenci, którzy zapisali się na niego, spotykali się w niewielkiej auli wciśniętej w narożnik gmachu Memorial Hall, dziewiętnastowiecznego kolosa z brązowego piaskowca wzniesionego dla upamiętnienia absolwentów Uniwersytetu Harvarda, którzy zginęli podczas wojny secesyjnej. Amfiteatralna sala mieściła mniej więcej sto drewnianych pulpitów powleczonych stuletnią warstwą pożółkłego pokostu. Całą ścianę za katedrą zajmowała czarna tablica. Wysoko na lewej ścianie znajdowało się parę okien, ale tak naprawdę wnętrze oświetlało kilka żarówek, które zalewały je łagodnym żółtym światłem. Trzydzieścioro, może czterdzieścioro studentów rozsiadało się po całej sali.
Beck okazał się bezpośrednim wykładowcą, czego można się było zresztą spodziewać po kimś, kto nazwał swój kurs jednym prostym słowem. Był miły, ale nie zawracał sobie głowy czarowaniem studentów; jego misja polegała na wyłożeniu przygotowanego materiału w sposób klarowny i usystematyzowany. Miał szczegółowe notatki i trzymał się ich. Pierwsze minuty wykładu poświęcał na przypomnienie najważniejszych zagadnień omawianych poprzednim razem.
Beck nie musiał być showmanem – prezentowany przez niego materiał był fascynujący sam w sobie. Oczywiście uczył nas podstaw: nacisk na skórę odkształca końcówkę nerwu, który przez rdzeń kręgowy przesyła sygnał do mózgu. Niektóre receptory w skórze sygnalizują lekki dotyk, inne ciepło, a jeszcze inne służą do wykrywania ruchu po powierzchni ciała, na przykład kąsającego owada, który z gałęzi drzewa skoczył człowiekowi na ramię. Wszystko to było bardzo ciekawe, niemniej najbardziej pasjonujące zagadnienie wiązało się z rozpoznawaniem obiektów; zgromadzeni w sali dziewiętnastolatkowie czuli, że Beck rzuca im wielkie wyzwanie.
Z jednej strony jest to problem sensoryczny – jak działa oko, jak przesyła sygnały do mózgu. Sprawa łączy się jednak z szeroko rozumianą percepcją: z myśleniem, zapamiętywaniem, naturą świadomości. Możemy wskazać palcem ścieżki, którymi biegną wrażenia zmysłowe. Możemy rejestrować przesyłane nimi sygnały elektryczne. Mamy sposoby na to, aby wyłuskać z neuronów odpowiedź na pytanie, co widzą. Wiemy obecnie bardzo wiele o tym, co się dzieje z owymi sygnałami sensorycznymi – jak są przesyłane między kolejnymi stacjami w mózgu. To znów pozwala nam zmierzyć się z pytaniami ogólniejszej natury; na tym polu mamy już trochę pewnych, sprawdzonych informacji. Powoli zaczynamy rozumieć, jak mózg przetwarza sygnały zebrane z ciała. Omawiając widzenie krok po kroku, podążamy do miejsca, gdzie zdołamy być może uchylić rąbka największych tajemnic.
Rozdział 1
Cud postrzegania
Te gruszki to nie wiole,
Nie akty na płótnie, nie butelki.
Niczego nie przypominają.
Są żółtymi formami
Złożonymi z krzywych linii,
Które zaokrąglają się ku podstawie.
Musnęła je czerwień.
– Wallace Stevens[1]
Przyjrzyjcie się trzem twarzom poniżej. Mimo że zdjęcia są nieco rozmazane i kontrast jest słaby, będziecie w stanie odróżnić je od siebie – kobieta po prawej ma wydatne kości policzkowe, a chłopiec obok niej ma mocny podbródek. Gdyby któreś z tych zdjęć przedstawiało wasze dziecko, znajomego czy matkę, potrafilibyście rozpoznać ich w najrozmaitszych sytuacjach: w codziennym ubraniu, bez makijażu, patrząc na nich z przodu i z boku, przy bardzo dobrym i bardzo słabym oświetleniu, z bliska i z daleka – choćby twarz wyrażała zadowolenie lub smutek, choćby była roześmiana lub zamyślona.
Tylko jak to się dzieje, że możecie zawsze ich rozpoznać? Obrazy siatkówkowe za każdym razem są inne; twarze są większe i mniejsze, jaśniejsze i ciemniejsze, uśmiechnięte i markotne. Permutacje składających się na obraz twarzy bodźców fizycznych rejestrowanych przez siatkówkę są prawie nieskończone. A mimo to znajomą twarz rozpoznajemy natychmiast. I potrafimy odróżnić nie tylko te trzy twarze, lecz setki, tysiące innych. Jakim cudem mózg – który jest w końcu zwykłą maszyną – radzi sobie z tym zadaniem tak dobrze?
Wspomóżmy się trochę prostszym przykładem. Wyobraź sobie, że masz napisać program komputerowy, który będzie umiał rozpoznawać literę A. Współczesne komputery robią to bez trudu, prawda? Ale kiedy porównamy komputer z mózgiem, stwierdzimy, że ten pierwszy oszukuje. Trochę dalej wyjaśnię dlaczego.
Rozwiązanie wydaje się proste – gdzieś w komputerze (lub w twoim mózgu) musi się znaleźć wzorzec litery A, a wtedy wystarczy, że komputer (lub mózg) porówna dowolną literę A z wzorcem i sprawdzi, czy do siebie pasują. Co jednak się stanie, gdy litera, którą program ma rozpoznać, będzie miała inne rozmiary niż litera wzorcowa? Oczywiście komputer (lub