В Nautilus пообщались с Карлом Фристоном  о связи между его моделью сознания и теорией всего.

По версии Фристона, сознание, помимо функции торможения рефлексов, характеризуется прежде всего способностью удивляться. При этом механизм удивления направлен против самого себя — весьма типичная для эволюции картина оптимизации. Чтобы жить, нам совершенно точно нужен способ выделять и обозначать элементы мира, не попадающие в уже имеющиеся шаблоны, но мы же пытаемся связать их в предсказуемые паттерны. Если не тормозить вообще — не заметишь опасности в хаосе реальности, если удивляешься постоянно — так и не формируешь стратегии выживания. Соответственно, сознание нужно мозгу, чтобы строить достоверные модели мира, по которым можно предсказывать будущее, что достаточно отличает нас от остальных видов. «Свободная энергия» у Фристона как раз и является величиной непредсказанного (т.е. удивительного). В таком контексте вопросы в духе «откуда у меня квалиа и точно ли у меня есть опыт» одновременно естественны и абсолютно тривиальны как побочный эффект эволюции. Обучение в такой модели рассматривается как оптимизация мощности связей в иерархических моделях сенсориума — из ощущений складывается структура знаний, а затем совокупность созданных образов и поступившей информации извне позволяет закодировать предсказание, т.е. осуществить predictive coding.

Фристон на этом не останавливается и заявляет, что вообще все, что существует, является в сущности примерами узлов с марковским ограждением (в английском термин звучит более поэтично, Markov blanket https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5). В теории Фристона «простыня» служит своеобразной мембраной, в которой хранится информация материи о себе, некий образ. Эта же мембрана выступает в качестве интерфейса обмена между внешней средой и внутренними механизмами (кожей чувствуем, что нам холодно и так далее). Как минимум для любой такой закрытой системы характерен обмен энергией-информацией с «тепловой ванной» вселенной, в которую она погружена.

Для Фристона это очень важная оптика, позволяющая раскрыть вопрос «как материя самоорганизуется», потому что наши тела, например, очень далеки от теплового равновесия, мы буквально сопротивляемся процессу достижения равномерного распределения тепла. Человек в такой картине мира представляет собой систему в «устойчивом несбалансированном состоянии», т.е. steady non-equilibrium. Учитывая, что любой выделяемый на фоне вселенской пустоты объект оказывается заточен в свое «марковское покрывало», вся теория кажется в чем-то созвучной идеям Тонони (теория интегрированной информации .

Нейробиологическая Теория Всего Сущего

Карл Фристон берет нас на сафари по своему принципу свободной энергии.

Карл Фристон хотел, чтобы я знал, что у него полно времени. Это было не совсем так. Он просто не хотел, чтобы наш разговор—о его страсти, о физике душевной жизни—заканчивался. Как только это произойдет, ему придется выйти на улицу, выкурить сигарету и сразу же вернуться к моделированию КОВИД-19. Я поймал невролога Лондонского Университетского колледжа в 6 часов вечера по его времени, как раз после того, как он сидел на панели на пресс-конференции, связанной с COVID. Он извинился за то, что все еще был в галстуке, и, казалось, был благодарен мне за то, что я доставил ему некоторое “легкое облегчение и отвлечение внимания".”

Десять лет назад Фристон опубликовал статью под названием " принцип свободной энергии: единая теория мозга? В ней излагается идея о том, что мозг работает как редактор, постоянно сводя к минимуму, “раздавливая” входные данные из внешнего мира и в процессе балансируя внутренние модели мира с ощущениями и восприятиями. Жизнь, по мнению Фристона, сводится к минимизации свободной энергии. Но это не просто взгляд на мозг. Это больше похоже на теорию всего. Теория свободной энергии фристона практически поджигает ваш мозг, когда вы читаете ее, и она стала одной из самых цитируемых работ в мире нейробиологии. В мае этого года Фристон опубликовал новую статью "чувствительность и истоки сознания", которая выводит его идеи на новую интеллектуальную территорию.

Фристон, в настоящее время главный научный сотрудник и научный директор Центра нейровизуализации Wellcome Trust, изобрел статистическое параметрическое картирование-метод сканирования мозга, который позволил нейробиологам оценить, как никогда раньше, активность в определенных областях мозга и их роль в поведении. Открытия, которые он помогает сделать о природе мозга, происходят из заботы психиатра о благополучии его пациентов, страдающих хронической шизофренией. “Большая часть нашей практической работы по причинному моделированию, анализу данных и визуализации была мотивирована и фактически финансировалась исследованиями шизофрении", - сказал Фристон. "Это была центральная часть моей жизни и карьеры на протяжении десятилетий.”

Результаты исследований Фристона ощутимы и внесли значительный вклад в развитие психических заболеваний, томографии головного мозга, а теперь и пандемии COVID-19. Однако погружение в теорию, стоящую за ними, - это сафари по джунглям увлекательных и порой заманчивых концепций. Идеи фристона были на моем радаре в течение некоторого времени, поэтому я был взволнован, чтобы сразу же вмешаться. Он был страстным экскурсоводом, проводя нас через ландшафт некоторых из самых стимулирующих тем в науке сегодня, от сознания до квантовой физики и психоделиков.

В “принципе свободной энергии " вы пишете, что мир неопределен и полон сюрпризов. Вы утверждаете, что действие и человеческое восприятие сводятся к минимизации неожиданности. Почему так важно, чтобы все—в том числе и мы—минимизировали неожиданность?

Если мы минимизируем удивление сейчас, то в среднем с течением времени мы минимизируем среднее удивление, которое является энтропией. Если бы термостат мог иметь убеждения о своем мире—он мог бы сказать “ "Мой мир - это жизнь при 22 градусах Цельсия", - поэтому любая сенсорная информация от его тепловых рецепторов, которая отходит от этого, удивительна. Затем он будет действовать на мир, чтобы попытаться минимизировать это удивление и вернуть эту ошибку предсказания обратно к нулю. Гомеостаз вашего тела делает то же самое.

Сводит ли мозг к минимуму удивление, чтобы сохранить энергию?

Можно было бы и так сказать. Но я бы так не сказал. Дело не в том, что у мозга есть цель существования. Она просто существует. Это выглядит так, как будто у него есть цель, чтобы существовать. Что значит существовать? Он всегда находится в этой конфигурации. Мозг должен воспринимать мир таким образом, чтобы знать, что произойдет дальше. Если этого не произойдет, ты будешь полон сюрпризов и умрешь.

Все, о чем вы говорите, на самом деле является просто объяснением вашего живого мира.

Каков основной аргумент принципа свободной энергии?

Вариационная свободная энергия-это в основном величина, которая вызывает удивление. Это конечная цель-функция жизни. Почему существует разница между свободной энергией и удивлением? Допустим, я поручил вам сконструировать каплю масла. Вы хотите создать каплю масла и продать ее на Amazon. Вы должны были бы записать его уравнения движения, потоки на градиентах, где эти градиенты определяются неожиданностью, а неожиданность определяет вероятную конфигурацию, которая характеризует каплю масла. Проблема в том, что когда вы начинаете оценивать эту неожиданность, эту потенциальную энергию, это становится численно невозможным из-за всех различных способов, которыми могла быть вызвана ее конфигурация. Это означает, что потоки физически не могут быть реализованы вами-пытаясь спроектировать свою каплю масла Amazon.

Итак, как вы можете построить каплю масла или что-то еще, если на то пошло?

Есть способ сделать это, изобретенный физиком Ричардом Фейнманом. У него была точно такая же проблема в квантовой электродинамике. Он хотел оценить вероятность всех способов, которыми этот электрон мог бы перейти из начального состояния, в котором он был подготовлен к некоторому конечному или конечному состоянию. Число путей, которые может пройти частица, бесконечно. Фейнман столкнулся с огромной проблемой. Он хотел вычислить наиболее вероятный путь электрона, но не мог оценить все возможные пути, которыми частица могла бы добраться отсюда сюда, не говоря уже о том, чтобы начать искать наиболее вероятный путь.

Поэтому он придумал вариационную свободную энергию, которая по существу является математической величиной, которая всегда больше, чем сюрприз. Если вы раздавите или уменьшите свободную энергию, которую вы можете измерить довольно легко, вы можете сделать свой градиентный спуск и добраться до дна свободной энергии. Что Фейнман действительно сделал, так это заменил невозможную задачу интеграции на поддающуюся решению задачу оптимизации. Если вы хотите имитировать самоорганизацию, вам придется изменить проблему с того, как устроен мир, на приближение к тому, как устроен мир, и разработать схему оптимизации.

Вы можете понять, почему свободная энергия начинает играть ключевую роль в формулировании этих идей о том, как работает мозг. Вполне возможно, что это был не только Ричард Фейнман, который понял, что это был путь к самоочевидности эффективно и эффективно. Возможно, эволюция тоже осознала это. Этот вариационный трюк-минимизация фейнмановской вариационной свободной энергии-прочно укоренился в нас.

Идея Марковского одеяла показана в вашей недавней статье о происхождении сознания. Кто такой Марков, и почему это одеяло названо в его честь?

Андрей Марков был одним из дедов стохастических процессов и теории вероятностей. Понятие Марковского одеяла возникает не в исследованиях сознания и даже не в нейробиологии—оно гораздо более фундаментально. Любая вещь обязательно существует как Марковское одеяло. Потому что если бы это было не так, вы не смогли бы измерить ничего, что отличало бы эту вещь от чего-то другого. Это абсолютно необходимо. Если у чего-то нет Марковского одеяла, оно не существует. С точки зрения системной нейробиологии, Марковское одеяло-это новая и важная вещь в инструментарии, которая позволяет вам демистифицировать и говорить с другим исчислением и другим языком о таких вещах, как чувствительность.

Какой хороший пример чего-то, что иллюстрирует Марковское одеяло?

Давайте вернемся к нашей масляной капле. Представьте его в стакане воды. Задача состоит в том, чтобы понять: "почему капля масла держится вместе? Почему он сопротивляется тенденции рассеиваться, растворяться, рассеиваться и распределять все свои молекулы вокруг растворителя?” Есть что-то особенное в некоторых вещах или системах, таких как капля масла, которые умудряются отличать себя от Вселенной или окружающей среды, в которую они погружены.

Марковское одеяло помогает объяснить, как вещи могут существовать—но что это такое, в точности?

Марковское одеяло-это проницаемый интерфейс между внутренним и внешним, обеспечивающий двусторонний обмен. Внешние факторы-окружающая среда, Вселенная, тепловая ванна-воздействуют на то, что происходит внутри, через сенсорную часть Марковского одеяла. Марковское одеяло имеет сенсорное и активное состояния. Вещи снаружи, внешние состояния, влияют на сенсорные состояния одеяла, на то, что чувствует одеяло. И то, что находится внутри одеяла, внутренние состояния, влияют на активные состояния одеяла. Активные состояния замыкают этот круг причинности, или, если хотите, они раскрывают то, что происходит внутри, воздействуя на внешнее состояние. С помощью этой математической конструкции вы можете пойти гораздо дальше, чем физика 20-го века, которая была полностью посвящена статистике равновесия и термодинамике—той физике, которую вы бы преподавали в школе. В равновесной физике подразумевается, что вы имеете изолированную или замкнутую систему, погруженную в тепловую ванну, даже не спрашивая, откуда она взялась. Это неявно предполагало Марковское одеяло.

Мозг должен пробовать мир таким образом, чтобы понять, что произойдет дальше.

Где Марковское одеяло может взять физику в 21 веке?

Вы можете начать обращаться к тому, что большинство людей в физике—не большинство, но те, кто с более авантюрным умом и временем и деньгами, чтобы сделать это—хотят спросить и обратиться. А именно “ " как вещи самоорганизуются, когда они подвергаются воздействию чего-то внешнего?- Другими словами, Открытые системы. Системы, далекие от равновесия-неравновесные устойчивые состояния, сохраняющиеся несмотря на то, что они находятся в обмене со своей средой. Мы-прекрасные примеры вещей, которые, кажется, сохраняются в течение долгого времени, несмотря на изменчивый и капризный мир.

Ваша работа, кажется, делает возможной физику чувств. Можем ли мы действительно количественно оценить силы, управляющие нашим разумом?

Это совершенно верно. Сила-это просто выражение градиента, а градиент-это конструкция, которая определяет поток состояний. Вы можете думать о гравитации, например, как о силе или как о градиентном потоке на гравитационном потенциале. Я сейчас немного отвлечусь, но думаю, что важно и демистифицирующе сказать, что потенциальная энергетическая функция, которая производит силы, вызывающие всю вашу нервную активность в этот момент-пока вы разумно слушаете то, о чем я говорю,—может быть записана как потоки потенциальной энергии, логарифм вероятности моих ощущений, нахождения в определенном состоянии, учитывая мою модель мира.

Это, почти тавтологически, должно быть так, математически говоря. Если у меня есть хорошая модель мира по другую сторону моего Марковского одеяла, и я продолжаю отбирать вещи, которые я предсказываю, и я ожидаю, что буду отбирать, тогда должно быть так, что все внутри повторяет и минимизирует этот потенциал. Математически это означает максимизацию моих доказательств вероятности этих ощущений, учитывая мое понимание или модельное предсказание того, что происходит. Это приводит вас к понятию самоочевидности,которое является просто еще одним способом сказать: "существовать.”

Ладно, ты становишься немного абстрактным. Можете ли вы выразить это ментальное действие в более конкретных терминах?

Есть действительно хороший способ думать о механике этого с точки зрения обновления веры. Итак, в мире Байесовской статистики вы получаете некоторые новые данные. Вы обновляете свои предыдущие убеждения до более поздних убеждений после просмотра данных. Вы усваиваете эти данные, обновляете их, затем пересматриваете и меняете свое мнение. Изменение вашего сознания на основе новой информации под рукой называется обновлением веры. Это обновление убеждений является мерой того, насколько вы продвинулись в этом пространстве убеждений по этой информационной геометрии. Если вы получаете много новой информации, которая сильно меняет ваше мнение, вы переехали на большое расстояние. А это значит, что эта новая информация оказала на вас большое давление, чтобы вы изменили свое мнение.

Если, с другой стороны, то, что вы ощущаете, скажем, от подошв ваших ног, не передает никакой информации, и вы не меняете свое мнение, вы бы этого не заметили. Нет никакого обновления веры, если вы не обращаете внимания на ощущения от подошв ваших ног. Я нахожу это захватывающим: мера того, насколько вы двигаетесь в этих информационных геометриях, сколько силы прилагается или насколько круты эти градиенты, которые тянут вас туда или сюда, очень сильно зависит от точности информации. Именно эта точность определяет умственное действие.

У Ричарда Фейнмана была точно такая же проблема в квантовой электродинамике.

Что вы подразумеваете под "точностью информации"?

Это кривизна или градиенты силовых полей, вызывающие обновление вашей веры, буквально вызывающие увеличение или уменьшение нейронной активности. С математической точки зрения он очень хорошо связан. Если вы можете начать выбирать, насколько точно вы можете позволить себе такую информацию или такую информацию, тогда у вас есть немного внутренней жизни. Конечно, капельки масла не могут выбрать, где развернуть свою точность, но вы можете.

Глядя на тебя, я могу сфокусироваться на лампе слева от меня, не отводя от нее глаз. Вы говорите, что способность-это своего рода предпосылка для рудиментарной формы внутренней жизни. Является ли способность осознавать, что вы обладаете этой способностью, дальнейшим шагом в более богатой внутренней жизни?

Абсолютно. У нас с вами есть гипотеза, что это я испытываю эти качественные переживания, разговаривая с вами. И это я преследую эти умственные действия. Но это всего лишь еще одна гипотеза, и это всего лишь еще одно представление какой-то реальности. Если вы начнете смешивать эти представления, то вы значительно приблизитесь к минимальной самости, которая обеспечивает свободу действий и владение этими качественными переживаниями-переживаниями, которые были активно сконструированы посредством некоторых скрытых умственных действий и внутренней жизни.

Как марковские одеяла помогают осмыслить нашу внутреннюю жизнь?

Я должен четко понимать, что говорю как физик, потому что я не философ. Тем не менее, существует репрезентативная интерпретация внутренних состояний чего-то с Марковским одеялом. Вы можете сказать, что все, что имеет значение с точки зрения чувствительности, восприятия и активного вывода, находится только внутри. Это наша нейронная активность, скажем, внутренние состояния, которые зависят от общих состояний и влияют на них. Эти состояния включают в себя наши сенсорные состояния, наши сенсорные рецепторы—наш сенсориум, если хотите,—и способы изменения этого сенсориума посредством действия, как мои глаза, ощупывающие мир, чтобы получить новую сенсорную информацию. Это означает, что вы никогда не сможете прозрачно пробовать-или знать-то, что находится там, генерируя сенсорные общие состояния. Тогда вы могли бы легко принять антиреалистическую позицию относительно внешней реальности.

Поддерживают ли марковские одеяла теории, ставящие под сомнение существование мира вне индивидуального сознания?

Необязательно. Если у вас есть Марковское одеяло, то математически верно, что внутренняя часть должна иметь некоторую форму синхронизации с внешней. Любая система, которая переживает мир и регулирует его обмен с этим миром, должна воплощать или содержать модель этого мира. Там должна быть реальность, которая сочувствует понятию самоорганизации и породила его, само существование одеяла, содержащего внутренние состояния.

Например, если бы я измерил определенную популяцию нейронов в вашей зрительной коре, я мог бы сделать вывод, что, поскольку эта конкретная популяция увеличила свою активность, более чем вероятно, что полоса визуального контраста движется через ваше зрительное рецептивное поле в этой точке вашего зрительного пространства. Так что в каком-то смысле он растворяет реалистические/антиреалистические дебаты. У вас есть лицензия на принятие антиреалистической точки зрения, но в конце концов вы должны признать: “Да, я могу это сделать только потому, что там что-то есть.”

Я прошел через двери в смысле Хаксли. Это открытие разума.

Как вы думаете, почему мы так озадачены трудной проблемой сознания?

Это то, что очень озадачивает Энди Кларка и относится к вопросу Дэвида Чалмерса “ " почему мы так озадачены тем фактом, что у нас есть качественный опыт?"Один дефляционный подход заключается в том, чтобы сказать: “Ну, вы привержены самой мета-проблеме.- Какие виды чувств или какие виды существ могут быть озадачены тем фактом, что они воспринимают? Просто задавая этот вопрос, вы получаете действительно интересные идеи.

Как только у вас есть часть вашего мозга, которая развертывает внутреннее действие, это неявно означает, что вы должны иметь представления о различных видах действия. Теперь у вас есть возможность подумать: что было бы, если бы я не обращал внимания на это качественное переживание, на эту красноту, скажем? Вполне возможно, что наличие мозга, который имеет в своем распоряжении эти контрфактические гипотезы, - это все, что вам нужно, чтобы объяснить, почему философы существуют и задают эти вопросы.

Это возвращает вас к мысли, что все, о чем вы говорите, на самом деле является просто объяснением моего живого мира. Это самое простое объяснение для всех этих ощущений, которые я получаю, во всех модальностях, которыми я обладаю. И это не обязательно должно быть правдой или ложью. Пока это достаточно хорошее объяснение, которое сдерживает ваше удивление, а самоочевидность хороша и высока-это все, что от вас требуется. Самость сама по себе теперь становится просто еще одним объяснением. Все, что говорит философ, также поддается точно такому же аргументу, включая квалиа. Квалиа становятся воплощениями лучшего объяснения для моего понимания моих сенсорных данных и моего внутреннего взгляда на эту внутреннюю жизнь. Высшая форма сознания-это мозг философа.

Это очень лестно для философов.

Они это заслужили. Они не только имеют внутренние представления о квалиа и могут говорить о них, но и обладают способностью создавать эффективный мир, в котором можно не иметь квалиа. Вы начинаете развлекаться следующей загадкой: О, если можно не иметь квалиа, то почему у нас есть квалиа?

Это иллюзия?

Ну, скажем, ты дикий ребенок, который никогда не видел другого млекопитающего. Не было бы необходимости иметь понятие о себе. Вы и Вселенная были бы просто одним целым. Но как только вы начинаете замечать другие вещи, которые похожи на вас, возникает вопрос: "вы это сделали или я это сделал?- Теперь вы должны иметь, как часть вашей внутренней модели, гипотезу, фантазию, иллюзию—которая может быть абсолютно правильной-что есть другие вещи, подобные мне, и мне нужно смоделировать это. Я думаю, что теория разума и необходимость инкультурированного мозга дает простой ответ на вопрос, почему у нас есть самость. Но возвращаясь к вашему вопросу, я думаю, что да, самость-это еще одна правдоподобная гипотеза в моей генеративной модели, которая дает лучшее объяснение моим сенсорным обменам.

Я читал некоторые из ваших работ о психоделиках. Что они делают с нашими обновляющими веру умами?

Психоделики действуют на определенные виды нейромедиаторов, называемых нейромодуляторами, и буквально разрушают вашу веру-обновление, освобождая эту нейронную популяцию от очевидности и влияния этой популяции. Теперь вы не сможете призвать высокоуровневые представления о себе, чтобы ограничить свой качественный опыт на более низком уровне абстракции. Вы можете испытать разочарование эго на более низком уровне, буквально представление "я"теперь может быть не в состоянии влиять на опыт. Возможно, вы обращаете внимание на яркие ощущения, которые теперь будут иметь другие интерпретации, которые не склеены вместе эгоцентрическим, эгоцентрическим повествованием. У вас будут альтернативные объяснения того, что вызвало это ощущение и что вызвало это ощущение. Все это вполне разумно в рамках генеративной модели, в которой были сняты ограничения одного уровня обработки на другой. Например, у вас может быть гипотеза, что если я-это я, то есть другая гипотеза, что я-это не я. Если вы начнете устранять доказательства этих двух гипотез,то создадите огромную неопределенность относительно меня. Вы получите деперсонализацию и, возможно, неудачное путешествие.

Есть ли у вас личный опыт спотыкания?

Когда я был моложе, я любил волшебные грибы. Так что я прошел через двери в смысле Хаксли. Это опыт раскрытия и раскрытия разума, когда вы никогда не принимаете как должное ту власть, которую вы имеете над реальностью. Эта хватка-подарок хорошо смазанной машины вывода, генерирующей фантазию за фантазией, которая просто точна. Когда это пройдет, вы узнаете об этом, и вы оцените, насколько тонко настроена наша власть над этим сенсориумом и насколько мы привилегированы, чтобы существовать.

Источник: nautil.us

Комментарии: