Скорость мышления

From: Eugene Kornienko ( korn@glasnet.ru ) Date: 1999-10-19 07:23

Широко распространён миф об огромной информационной ёмкости и скорости
обработки данных, присущих человеческому мозгу. По-моему, эти "сведения"
мало обоснованы. Здесь я цитирую пару своих старых заметок в
relcom.sci.philosophy.

Скорость мышления.

Обычный компьютер может хранить больше информации, чем мозг человека.
Но в компьютере она неудачно организована. Это одна из причин, почему
"интеллект" компьютера не может конкурировать с сознанием. Сознание -
это активный процесс "поиска смысла", а не просто хранение данных.

Сравнивая мозг с тем вариантом ассоциативного мотора, который я
разрабатываю, и который в перспективе ни в чём не должен уступать мозгу
в обеспечении функционирования субъективного сознания, я вижу, что
мозг - это довольно слабая информационная машина.

Человеческий мозг способен обрабатывать только около 5 фонем речи в
секунду. Другое дело, что он способен за эту же секунду понять
ассоциативный смысл этих фонем.

На мой взгляд, основные технические проблемы, которые нужно (осталось)
освоить в конструкции кибер-мозга - это

- способность к широким, разнообразным ассоциациям, активизирующимся в
сознании одновременно, и

- способность к побитовому приближению к решению (например, к
правильному моторному навыку) вместо случайного подбора готового
решения.

Вычислительная трудность задачи поиска ассоциаций (похожих ситуаций) в
том, что она сводится к перебору всего содержимого памяти. Это так
называемая проблема N^2 или двойных циклов, так как нужно сравнивать не
отдельные "данные", а процессы, то есть последовательности данных.

Трудность постепенного самообучения в том, что привычные для нас
"данные" невозможно представить в таком виде, чтобы каждый бит имел
независимый смысл. А "многобитовое" информационно ёмкое поведение
невозможно найти путём случайного поиска. Эта проблема называется
"комбинаторный взрыв": для угадывания числа из 32 бит требуется 2^32
попыток.

Я понимаю, что технические подробности и пути решения этих проблем
требуют объяснения. Но это пока выходит за рамки объявленной темы.

Как же оценить вычислительные ресурсы мозга в привычных компьютерных
терминах?

Допустим, 5 фонем (то есть 5 известных мозгу команд) в секунду - это
входная мощность одного информационного канала. Пусть человек имеет 100
таких каналов, то есть мозг снабжён сотней входных устройств, по
эффективности сравнимых с органами слуха. (В мозгу человека имеется
около 100 ассоциативно важных зон, каждая из которых обслуживает свой
"информационный канал".) Итого, мозг принимает 500 неких "чисел" в
секунду. Если это двухбайтовые команды, то в год мозг перерабатывает 30
гигабайт данных. Запоминается очень незначительная часть из этого потока
данных, так как они на 99.9% состоят из повторяющихся фрагментов,
которые почти не требуют ресурсов для запоминания в ассоциативно
устроенной памяти.

Закройте глаза. Обратите внимание, как сильно снижается подробность,
того, что вы только что видели. Органы чувств поставляют мозгу большую
информацию, чем он может накопить, а также - гораздо большую информацию,
чем требуется для выработки поведения. Мозг правильно пользуется
информацией, доступной только в данный момент, и может быстро
устанавливать ассоциативные связи между наблюдаемым информационно
насыщенным образом и хранимыми в памяти "заметками". Хранит он гораздо
меньше, чем наблюдает.

Я думаю, что в пересчёте на компьютерную память мозг помнит не более 1
гигабайта данных. Это почти не зависит от возраста человека. С возрастом
происходит "специализация" одних данных в ущерб другим.

Широко распространено такое мнение, что человек запоминает всё, что
видит и чувствует, но он не умеет это вспомнить. В условиях гипноза или
с помощью психолога человек может подробно вспомнить то, что, как ему
казалось, он навсегда забыл. Такая точка зрения характерна для
неспециалистов и некоторых психологов с недостаточным медицинским и
естественнонаучным образованием.

Давайте не будем запоминать все изображения запахи и звуки. Попробуйте
точно запомнить только одно изображение. Это примерно 10000х10000
цветных точек. И потом, точно, как фотоаппарат, нарисуйте его. При
достаточном мастерстве на бумаге может в принципе получиться очень
подробная картина. Но ни одна точка этой картины ни по цвету, ни по
координатам не совпадёт с фотографией того же изображения. Будут
нарисованы несколько обобщённые деревья, дома, люди. Кроме того, вы не
сможете запомнить то, что нарисовали. Тестом является повторный рисунок.

Мозг не запоминает то, что видит, он это уже давно запомнил в обобщённых
образах. А в данный момент мозг только устанавливает ассоциацию между
той подробной картиной, которую видит глаз, и тем, "как это должно
быть", в соответствии с жизненным опытом мозга. Максимальные ресурсы
памяти используются только на запоминание того, что отличает эту картину
от "типичной", причём опять - в очень обобщённом виде: "у этого парня
слишком пустая сумка". Эта дурацкая фраза вызывает у всех обобщённо
одинаковый образ, который в миллион раз менее подробный, чем в тот
момент, когда вы, в самом деле, видите этого парня с сумкой. Между
изображениями разных парней с сумками практически нет ничего общего по
расположению пикселей.

Можно подумать, что "периферийные устройства" человека очень медленные,
но мозг всё же быстрее их. На самом деле самые быстрые нейроны
откликаются на входной сигнал примерно за 0.001 секунды, а типичное
"время узнавания" для человека около 0.2 секунд. У насекомых реакция
нейрона медленнее (0.01с), а время реагирования быстрее (до 0.05с).
Любой промконтроллер и игровая приставка превосходят живой мозг по
быстроте реакции и скорости обработки данных.

"Периферийные устройства" человека гораздо медленнее, чем модем или
принтер. Но они адекватно быстры и подробны. Они работают именно в таком
темпе, который соответствует входным способностям мозга. Благодаря
высокой детальности "наблюдения" и "исполнения", и благодаря очень
хорошей настройке на физические свойства внешнего мира, наши "внешние
устройства" решают большую часть, если не 99%, проблемы сознания. Именно
конструкция рецепторных и эффекторных нейронов обеспечивает плавное
"побитовое" обучение, которое при традиционном вычислительном подходе к
приёму "данных" от датчиков оказывается невозможным.

Итак, творческие способности сознания превосходят способности компьютера
не потому, что мозг устроен "сложнее" или он имеет большие
вычислительные ресурсы, а потому, что он вместе с другими органами
приспособлен для поддержания сознания. Сознание эффективнее компьютера в
таких задачах, в которых нужны (субъективные) цели. Первоначальные
инстинкты и желания служат стимулами для развития сознания и
формирования более развитых целей, (о чём более подробно написано на
страницах моего сайта :).