Относится к сборнику статей теори МВАП https://t.me/thinking_cycles
Вопрос о том, каковы функции у сознания, почему сознание появилось как эволюционный этап совершенствования адаптивности, часто просто упускается во многих теориях сознания, а именно ответ на такой вопрос и проясняет суть сознания, точнее психики (сознание + бессознательное).
В монографии fornit.ru/68715 обстоятельно описывается функциональность сознания по теории . В этой статье резюмируется материал так, чтобы можно было быстро и ясно дать представление об адаптивной роли сознания и о том, каким способом она реализуется.
Можно сразу декларировать, что главной адаптивной функциональность всего того, что называется психикой, включающей сознание и бессознательное, является нахождение альтернативы привычному реагированию для новых условий.
Все проявления этой системы нацелены на такой результат. Для хорошо известных, привычных условий реакция уже есть и дает предсказуемый результат, так что не требуется ничего, чтобы изменить это. Вся психика возникла и развивалась для того, чтобы найти решение проблемы реагирования в непривычных условиях.
Первой попыткой эволюции сделать реагирование гибче было возникновение механизма условного рефлекса. Но он может обеспечить только формирование связей новых пусковых стимулов для старых реакций тогда, когда уже есть безусловная или условная реакция – за счет многократного сочетания нового стимула с имеющейся реакцией. У такого механизма есть серьезные недостатки:
• Требуется многократное повторение сочетания нового стимула и действия реакции.
• Необходимо, чтобы реакций уже существовала и запускалась в данных условиях.
• Условный рефлекс закрепляет строго определённую реакцию на конкретный стимул. Это может приводить к ригидности поведения — трудности изменения реакции при изменении условий среды. Например, если ранее нейтральный стимул перестаёт быть предвестником безусловного раздражителя, организм может долго сохранять старую реакцию.
• Организм может начать реагировать на похожие, но неидентичные стимулы так же, как и на исходный условный стимул (генерализация рефлекса). Это снижает точность реакции и может привести к ошибочным действиям в новых ситуациях.
• Условные рефлексы обладают повышенным угасанием при отсутствии их подтверждения.
• Отсутствие возможности обучения на чужом опыте (социальное обучение). Условные рефлексы формируются только через личный опыт. В отличие от импринтинга или социального подражания, они не позволяют учиться на поведении других особей, что замедляет адаптацию к новым условиям.
• Невозможность формирования сложных поведенческих программ. Условные рефлексы обеспечивают лишь простые "стимул–реакция" связи. Они не способны обеспечить целенаправленное поведение с несколькими этапами, планирование или прогнозирование последствий действий.
• Снижение адаптивности в быстро меняющейся среде. Формирование условных рефлексов занимает время и требует устойчивой корреляции между стимулами. В условиях динамичной или хаотичной среды, где такие корреляции быстро меняются, условные рефлексы могут становиться бесполезными или даже вредными (поэтому и возникла необходимость их угасания без использования).
• Склонность к ошибочному ассоциированию. Организм может связать безусловный стимул с нейтральным, который на самом деле не имеет к нему отношения (иллюзорная корреляция). Это может привести к формированию иррациональных реакций, например, суеверий или фобий.
• Неэффективность в ситуациях, требующих активного поиска решений. Условные рефлексы пассивны: они просто связывают внешний стимул с готовой реакцией. Они не предусматривают активного поиска стимула или действия, что необходимо для решения сложных задач и развития когнитивной гибкости.
Все эти недостатки указывают на то, что механизм условных рефлексов является эволюционно примитивным и ограниченным в контексте сложной адаптации.
Первый механизм, который позволил начать развивать систему реагирования без отмеченных недостатков - это выявление значимой новизны стимулов, что приводит к возможности выделить один наиболее актуальный стимул среди всего активного в данный момент. Е. Соколов описал эффект действия такой системы как “детекторы нового”, которые лежат в основе ориентировочного рефлекса. Новое в восприятии – важнейший признак того, что привычная реакция может привести к неожиданному, нежелательному результату. Все такие случаи (как негативные, так и позитивные последствия) начали записываться в виде семантической памяти, связывающей стимул с его значимостью в данных условиях. Такая запись происходила, когда стимул непосредственно сопровождался негативным или позитивным эффектом. Стало возможным особо выделять стимулы, для которых уже есть опыт сопровождающей их значимости, что придает такому стимулу определенный смысл.
Все стимулы уже имеют определенную значимость, которую придает им текущий поведенческий контекст (стиль поведения), активирующийся как гомеостатическая потребность при выходе из нормы жизненных параметров (необходимость еды, воды, воздуха, поиска, защиты, репродуктивного поведения и т.п.). Сила такой значимости конкурентно выявляется при сравнении потребностей: воздух нужнее, чем вода, а вода важнее, чем еда.
В системе выделения наиболее актуального стимула работает соотношение компоненты новизны на силу значимости базового контекста, и при этом еще учитывается значимость образа, сохраненной в семантической памяти (этот вид памяти опыта возникает до развития механизмов сознания). Так выделяется самый важный, актуальный стимул, который начинает удерживаться за счет замыкания его выхода на его вход (самоподдержание обратной связью).
Таким образом всегда в любой ситуации (даже самой спокойной) выделяется и удерживается один наиболее актуальный стимул, который можно рассмотреть и решить, нужно ли и как сформировать подходящую реакцию или проверить, насколько приемлема уже имеющаяся привычная реакция. Такой образ подключается к системе решения проблемы реагирования с желаемым результатом. Эта система предназначена для обработки единственного образа – это канал осознанного внимания к актуальному стимулу.
Такую схему предложил А. Иваницкий (fornit.ru/7446) как основу субъективных переживаний. Его предположения были верифицированы в контексте других работ по исследованию механизма выбора актуального (О. Виноградова и А. Соколов).
Самое важно, что появилось в ходе эволюционных дополнений к условным рефлексам: появился механизм выявления наиболее актуального стимула и удержания его активности постоянно, что позволило сколь угодно долго решать проблему с ответной реакцией на него. Особенность механизма выбора в том, что актуальный стимул всегда имеет компонент новизны. Все, что имеет нулевую новизну или нулевую значимость, тем самым не представляет адаптивного интереса и не привлекает внимания.
Канал осознанного внимания только один. Это целая система механизмов, которая не может быть использована сразу для осмысления нескольких стимулов ввиду того, что подготавливает решение для определенной ситуации. В программировании одну функцию может вызывать сразу несколько потребителей “одновременно”, но если функция реализована в виде устройства, то она может вызываться только каким-то одним потребителем. Это как книгу можно читать одному человеку, листая со скоростью прочтения или пить из стакана только одному человеку. Такая единственность канала внимания привела эволюцию ко многим ухищрениям в направлении многозадачности.
Система осознания удерживаемого стимула в первую очередь определяет цель реагирования на этот стимул (fornit.ru/67888), что позволяет определить, получено ли желаемое такими действиями. Если нет никаких потребностей (жизненные параметры в норме и ничего делать не требуется), то цель не ставится и обработка стимула приобретает бесцельный, пассивный характер. Этими двумя главными режимами ограничивается вся процедура осмысления: целевой режим (fornit.ru/68516) или пассивный режим (fornit.ru/68279).
Можно сказать, что главными режимами сознания является целевая или пассивная обработка стимула, в результате которой из памяти прежнего опыта извлекается информация (fornit.ru/68830), обновляющая общую картину информированности (fornit.ru/68540). Информация появляется в результате отработки одной из специализированных функций (fornit.ru/68522), которые наследственно заготовлены для каждого вида и определяют возможности извлечения информации из памяти опыта (fornit.ru/67560).
С каждым новым удерживаемым стимулом возникает цикл его обработки в канале осознанного внимания для того, чтобы после постановки цели пытаться ее достичь (так что возникают два цикла: первый в гиппокампе для удержания стимула обратной связью имеет одну периодичность циркуляции активности, а второй цикл, в префронтальной коре, асинхронный, потому что следующий шаг начинается при окончании предыдущего, а функции получения информации могут занимать самое разное время). Каждый шаг второго цикла обновляет информированность системы новой информацией и уже в новый контекст направляет выбор функции следующего шага получения информации. Выбор направления осмысления осуществляет еще один специализированный наследственный механизм – диспетчер цикла осознания (fornit.ru/69385).
Эти два цикла (периодичный и асинхронный) оказываются связанными как причина и следствие и обладают одной найденной целью для данных условий, которую нужно достичь.
Если обработка стимула еще не дала решение, а появлялся еще более актуальный стимул, то он начинает удерживаться и на него переключается канал осознанного внимания, создавая новый цикл осмысления. Прежний цикл остается активным, но перестает быть главным – он более не может изменять общую информационную картину, но может пользоваться ей только для чтения. Фоновые циклы – это и есть бессознательное психики. Они накапливаются с каждым ориентировочным рефлексом на внешние и ментальные стимулы, так что становится необходимым их очистка активности во сне, предваряемая информационной обработкой того, на что не хватало время при бодрствовании.
С каждым новым актуальным стимулом происходит сохранение параметра текущего состояния активных образов в памяти кадра эпизода в очень компактном виде, для чего требуется всего один элемент (нейрон, из постоянно возникающих в нейрогенезе). Цикл удержания способствует специализации такого нейрона, и текущая активность удерживаемого образа связывается с ним так, что при последующей активации этого нейрона активируется связанный с ним образ и становится возможным произвольно вспомнить момент прошлого. Когда найдено решение, как действовать в ответ на стимул (или не действовать), то возникает период ожидания последствий, когда специальный механизм начинает ждать изменений в состоянии организма, позитивных или негативных (fornit.ru/70332). Чем ближе время изменения состояния от момента реагирования, тем более убедителен результат. Величина позитивной или негативной значимости дает эффект от действия и возникает правило в формате Стимул-Действие-Эффект, которое сохраняется в кадре эпизодической памяти. Теперь становится возможным использовать опыт правил для нахождения варианта действий. Так строятся привычные маршруты движения, цепочки моторных и ментальных действий любой длины.
В отличие от моторных действий, ментальные – это то, какие мыслительные шаги нужно совершить для достижения целевого результата.
Между отдельными моторными или ментальными действиями возникают промежуточные результаты в информационной картине, которые используются для выбора направления следующего действия в цепочке. Это наиболее общая часть структуры глобальной инфо-картины, которая обновляется новыми стимулами, означающими необходимость конкретной реакции на него и результатами совершения такой реакции, что дает информированность для выбора направления следующего шага цепочки действий.
Но есть и более специализированная часть инфо-картины, которая используется как контекст для каждого отдельного цикла с обновлением промежуточных результатов каждого шага поиска решения для данного стимула.
Все элементы инфо-картины эволюционно усложняются по мере нахождения удачных механизмов для поддержки все более сложных и эффективных процессов психики.
Огромную роль в поиске решений играют фоновые циклы бессознательного (fornit.ru/art6), сохраняющие цель реагирования для каждого удерживаемого стимула и продолжающие фоновое осмысление с использованием текущего контекста инфо-картины, но в режиме только чтения (иначе они бы сбивали обработку в главном цикле). Общая информация позволяет находить моменты, когда предсказания фоновых циклов оказывается решением для главного по аналогии, особенно в пассивном режиме осознания фонового цикла, когда возникают новые варианты решений. В таком случае возникает инсайт, озаренный высоко значимой идеей фоновый цикл становится снова главным и продолжает осмысливание идеи.
Тот же механизм инсайтов реализуется во время сновидений, что является дополнительным источником новых решений. Сновидение – это главный цикл в режиме пассивного осмысления.
Сохранение правил в кадрах эпизодов исторической памяти – это самый действенный способ нахождения новых вариантов – как прогнозы из статистики жизненного опыта. Мы – это наша память. Но память полностью зависит от всех элементов, которые ее определяют, а в каждом организме они формируются уникально. Так что без нашего тела нет и нашей памяти.
Реализация структуры организации обработки удерживаемых стимулов и их осмысления в нахождении альтернативного привычному полностью избегает всех недостатков условных рефлексов, перечисленных списком выше.
Демонстрация принципиальных процессов при осознании доступна в динамике: fornit.ru/an-book-21.
На блок-схеме fornit.ru/70320 элементы, используемые при осознании, отмечены слева-внизу маленькими квадратиками, при наведении на которые всплывает их функциональность.
Это упрощенное, схематичное функциональности психики, алгоритмы которой описаны в статье (fornit.ru/70498), позволяющие сориентироваться в том, зачем конкретно нужна психика, сознательное и бессознательное, а, значит, в каком направлении эти системы могут развиваться в ходе дальнейшей эволюции. В частности, развитие получают такие механизмы как доминанта нерешенной проблемы (гештальт в психологии), от которой зависит эффективность и качество творчества.
Другое направление совершенствования – обработка отложенных стимулов, прерванных более актуальным стимулом, например, мы читали новости, прозвенел звонок, пришлось идти открывать дверь, а тут прогудел сигнал микроволновки, да еще зазвонил телефон. Все эти важные события нельзя терять, к ним нужно возвращаться по мере решения более актуального. Эволюция дошла до такого решения как стек прерываний, в котором сохраняются ID (номер связи) отложенных циклов осмысления, чтобы потом активировать их главными в той же очередности, в какой они накопились. Это не очень эффективное решение и оно открывает просторы усовершенствований.
Учитывая, что сегодня технические возможности позволяют создавать искусственный разум (fornit.ru/beast), повторяющий эволюционные системы индивидуальной адаптивности, можно подумать о том, как улучшить природные алгоритмы реализации.
Первое, что мешает и лимитирует – единственность обработки в канале осознанного внимания. В природе две половинки мозга заняты раздельной, независимой обработкой и решениями. В каждой половинке свой механизм выбора актуального, свой канал осознанного внимания и своя информационная картина для сохранения промежуточных результатов процесса осмысления. В принципе две половинки мозга самостоятельны в решениях и лишь координируются между собой, чтобы не вызывать взаимно рассогласованных действий с помощью мозолистого тела между ними и с помощью визуального восприятия совершающегося. Это два разума в одной голове, это как два пилота самолета, у которых наработаны совместные действия по управлению самолетом. При некоторых операциях на мозге или патологиях мозолистое тело перестает обеспечивать быструю координацию и тогда два разума учатся ладить, используя лишь восприятия совершающегося. Никому из нас не мешает это соседство, мы его вообще не замечаем, как действия отлично согласованных партнеров. Природа пошла на такое решение проблемы единственно обработки и это дает свой эффект, мы многое можем делать одновременно, а не только ишь быстро переключая внимание с одного на другое.
Конечно, пойти по пути увеличения долей мозга более двух половинок, очень энергозатратно для природной реализации. Но в случае искусственной реализации программным путем многие проблемы становятся решаемы из-за возможностей “одновременной” работы с разными потоками программы. Можно предположить, какие именно элементы следует использовать в независимых мультиразумных системах.
Общий организм предполагает и общность очень многих систем гомеостаза и восприятия: наличие общего базового состояния организма и общих базовых контекстов поселения, а также иерархии распознавателей примитивов восприятия. И даже общий дифференциатор состояния. Но это накладывает ограничения на число параллельных разумов, потому что при каждом пробном действии дифференциатор должен будет регистрировать изменения общего состояния в период ожиданий последствий и это не должно перекрываться в разных потоках разума, а так как общее состояние одно, то нет смысла дублировать и дифференциатор состояния. Получается, что в области моторных реакций нет смысла увеличивать число потоков, более 3-5 (и это число зависит от особенностей ситуации).
Память эпизодов опыта так же имеет смысл сделать общей при том, что общий гиппокамп (а вот число выделяемых актуальных стимулов будет равно числу потоков разума) будет кратно наращивать количество активных циклов.
Число одновременно совершаемых моторных действий так же лимитируется числом доступных моторных терминалов и говорить сразу по телефону и с собеседником вряд ли получится. Так что природа в случае моторных возможностей уже достигла предела возможного в реализации цепочек моторных правил из опыта эпизодов памяти.
Остается возможность оптимизации числа главных циклов ментальной обработки. Это значит, что в случае, если проблема не решается на уровне правил, то м.б. увеличивать число каналов для углубленного творческого решения проблемы. В этом случае главным оказывается пассивный режим осознания, который единственный позволяет генерировать значимые новые решения и еще возможность находить решения по аналогии. В обоих этих случаях важен потенциал самобытности, непохожести, нетривиальности, а это больше всего выражено в разных субъектов, имеющих радикально разный опыт. Получается, что не дублирование разумов, а способы их информационного объединения могут наиболее эффективно способствовать решению проблемы (fornit.ru/1513).
Направлением совершенствования в развитии искусственных живых систем оказывается не распараллеливание разумов в одном теле, а 1) расширение числа и эффективности специализированных инфо-функций (fornit.ru/68522) для получения информации из эпизодов опыта и 2) оптимизация способов их совместной информационной деятельности. В этом смысле необходима общая система информированности (глобальная структура системы информации), доступная всем участниками решения проблемы с условием хорошего понимания ее компонентов и достаточного опыта использования.