Наука сознания. Современная теория субъективного опыта

Грациано Майкл

Ученые традиционно полагали, что, применяя научный подход, нечто столь аморфное и ускользающее понять невозможно. Но, принимая в расчет недавние наблюдения и выводы, я практически уверен, что сознание настолько же поддается пониманию и построению, как и обработка зрительной информации, память, принятие решений или любой другой элемент из его содержания.

Я и раньше много писал о сознании. Но эта книга целиком обращена к широкой аудитории. В ней я пытаюсь как можно проще и четче разъяснить многообещающую научную теорию сознания, которая одинаково приложима и к биологическому мозгу, и к искусственной машине.

Завязка нескольких следующих глав – эволюция. Я буду описывать развитие усложнения нервной системы начиная от полумиллиарда лет назад, когда появились нейроны (одни из видов клеток, из которых состоит мозг). По пути я стану вводить элементы теории схемы внимания, и к шестой главе у нас будут готовы основные строительные леса.

Затем я обращусь к тому,

как данная теория взаимодействует с другими. Это одна из полудюжины основных теорий сознания, которые сейчас набирают вес в научной литературе. Согласно моим представлениям, которые я стараюсь передать в книге, эти теории не всегда следует рассматривать как конкурирующие – и не стоит гадать, какая из них перебьет всех соперников. Несмотря на их различия (а я действительно со многим в них не согласен) между этими теориями могут также быть странные, потайные связи. В каждой есть важные мысли. Мне кажется, мы начинаем видеть на горизонте проблески общего мнения… Или, скорее, сети согласованных представлений.

В последних главах я углублюсь в потенциальные технологические последствия этой теории. Мы близки к пониманию сознания, достаточному для его конструирования. А когда у нас это получится, новые технологии, вероятно, изменят лицо нашей цивилизации. Сознательные машины – лишь первый шаг. Если сознание удастся построить, то тогда в принципе и разум можно будет переносить с одного устройства на другое. Более отдаленное, но возможное следствие – считывание данных с человеческого мозга и перенос психического мира этого человека на искусственную платформу [10] . Такие технологии могли бы позволить личности жить вечно и исследовать враждебные биологическим телам среды – например, межзвездное пространство. У нас на пути больше не стоят законы физики, необходимо лишь изобрести нужные устройства.

10

R. A. Koene, “Scope and Resolution in Neural Prosthetics and Special Concerns for the Emulation of a Whole Brain,” Journal of Geoethical Nanotechnology 1 (2006): 21–29; R. Kurzweil, The Singularity Is Near: When Humans Transcend Biology (New York: Penguin Books, 2006); H. Markram, E. Muller, S. Ramaswamy, M. W. Reimann, M. Abdellah, C. A. Sanchez, A. Ailamaki, et al., “Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry,” Cell 163 (2015): 456–92; A. Sandberg and N. Bostrom, “Whole Brain Emulation: A Roadmap,” Technical Report #2008–3, Future of Humanity Institute, Oxford University, 2008.

Если сознание можно понять с научной и инженерной точек зрения, то данная тема перестает быть просто философским развлечением для ученых. Она становится непосредственно важной практической задачей. Дальше в книге я опишу возможные применения сознания во многих вариантах технологического будущего; некоторые из них покажутся привлекательными, а некоторые, скажем прямо, ужасными. Но, хорошо это или плохо, я практически уверен, что мы стремительно движемся к научному пониманию сознания и способности сделать его искусственно.

Глава 2

Крабы и осьминоги

Самовоспроизводящаяся бактериальная жизнь появилась на Земле примерно 4 млрд лет назад. На протяжении почти всей истории Земли жизнь оставалась на одноклеточном уровне, и ничего похожего на нервную систему не существовало вплоть до 600–700 млн лет назад. В теории схемы внимания сознание основано на определенном способе обработки информации нервной системой. Ключевой элемент этой теории (и, я полагаю, любого развитого интеллекта) – внимание: способность мозга в каждый момент времени сосредоточивать свои ограниченные ресурсы на небольшом фрагменте мира, чтобы получить б'oльшую глубину обработки. В этой и нескольких следующих главах я рассмотрю, как внимание могло развиться от древних животных до людей и как вместе с ним могло появиться свойство, которое мы называем сознанием [11] .

11

И другие авторы убедительно описывали возможный ход эволюции сознания, включая туда связи сознания с вниманием (хотя делали это иначе, чем я). К примеру: C. Montemayor and H. H. Haladjian, Consciousness, Attention, and Conscious Attention (Cambridge, MA: MIT Press, 2015); R. Ornstein, Evolution of Consciousness: The Origins of the Way We Think (New York: Simon & Schuster, 1991).

Начнем с морских губок, они “помогут” очертить границы эволюции нервной системы. Губки – самые примитивные многоклеточные организмы, у них нет так называемого плана тела, нет конечностей, нет мышц, – и нервы им не нужны. Они закрепились на дне океана и фильтруют питательные вещества подобно ситу. Но у нас есть общие с губками гены, в том числе не менее 25 из тех, которые у людей помогают структурировать нервную систему [12] .

У губок те же самые гены могут выполнять более простые функции, например участвовать в коммуникации клеток друг с другом. Губки как будто балансируют на эволюционной грани нервной системы.

12

O. Sakarya, K. A. Armstrong, M. Adamska, M. Adamski, I. F. Wang, B. Tidor, B. M. Degnan, T. H. Oakley, and K. S. Kosik, “A Post-Synaptic Scaffold at the Origin of the Animal Kingdom,” PLoS One 2 (2007): e506.

Считается, что последний общий у нас с ними предок существовал в диапазоне от 700 до 600 млн лет назад (см. шкалу времени на рис. 2.1) [13] .

Другие древние животные – медузы – напротив, обладают нервной системой. Медузы плохо сохраняются в окаменелостях, но, анализируя их генетические взаимосвязи с другими животными, биологи предполагают, что они могли отделиться от остального животного царства примерно 650 млн лет назад [14] . Эти цифры, возможно, изменятся с получением новых данных, но в качестве правдоподобного предположения скажем, что нейроны – базовые клеточные компоненты нервной системы – впервые появились в животном царстве между губками и медузами.

13

Z. Yin, M. Zhu, E. H. Davidson, D. J. Bottjer, F. Zhao, and P. Tafforeau, “Sponge Grade Body Fossil with Cellular Resolution Dating 60 Myr before the Cambrian,” Proceedings of the National Academy of Sciences USA 112 (2015): E1453–60.

14

D. H. Erwin, M. Laflamme, S. M. Tweedt, E. A. Sperling, D. Pisani, and K. J. Peterson, “The Cambrian Conundrum: Early Divergence and Later Ecological Success in the Early History of Animals,” Science 334 (2011): 1091–7; A. C. Marques and A. G. Collins, “Cladistic Analysis of Medusozoa and Cnidarian Evolution,” Invertebrate Biology 123 (2004): 23–42.

Нейрон по сути своей – это клетка, передающая сигнал. Волна электрохимической энергии прокатывается по мембране клетки от одного края нейрона до другого со скоростью чуть более 60 м/с и действует на другой нейрон, мышцу или железу. Самые первые нервные системы могли быть устроены как простые сети нейронов, пронизывающие тело и соединяющие мышцы. По этому принципу нервных сетей существуют гидры [15] . Это небольшие водные создания, прозрачные, похожие на цветы, в роли тела у них выступает мешок со множеством щупалец; они принадлежат к той же древней категории, что и медузы. Если коснуться гидры в одном месте, нервная сеть распространит сигнал повсюду и вся гидра дернется.

15

H. R. Bode, S. Heimfeld, O. Koizumi, C. L. Littlefield, and M. S. Yaross, “Maintenance and Regeneration of the Nerve Net in Hydra,” American Zoology 28 (1988): 1053–63.

Нервная сеть не обрабатывает информацию – не извлекает из нее какого-то значения. Она просто передает сигналы по телу, соединяет сенсорный стимул (прикосновение) с мышечной реакцией (подергивание). Но после возникновения нервной сети нервные системы довольно быстро перешли на новый уровень сложности: речь идет о способности усиливать некоторые сигналы относительно других. Форсирование сигнала – простой, но мощный прием, один из основных способов, посредством которых нейроны манипулируют информацией. Это базовый компонент практически всех известных нам вычислений, происходящих в мозге.

Один из наиболее изученных примеров – глаз краба [16] . У этого животного сложные глаза со множеством детекторов, в каждом из которых есть нейрон. Когда свет падает на детектор, он активирует находящийся внутри нейрон. Пока все идет как надо. Но добавим щепотку сложности: каждый нейрон связан с ближайшими соседями и по этим связям они соревнуются друг с другом. Когда активируется нейрон в одном детекторе, он пытается приглушить активность нейронов в соседних, подобно человеку в толпе, который старается кричать громче всех и заглушить тех, кто рядом с ним.

16

R. B. Barlow Jr. and A. J. Fraioli, “Inhibition in the Limulus Lateral Eye in Situ,” Journal of General Physiology 71 (1978): 699–720.