11. Заново сплетая мир
С тех пор, как мое обучение началось, мне всегда описывали вещи цветами и звуками, соответствующими острым чувствам и прекрасному восприятию характерных особенностей. Поэтому, я обычно представляю себе вещи как цветные и звучащие. Часть приходится на внешний вид, часть – на духовное содержание. Мозг с его пятичувственным строением заявляет свои права и объясняет остальное. Учитывая все это, единство мира требует, чтобы в нем сохранялся цвет, знаю ли я о нем или нет. Вместо того, чтобы быть лишенной этого, я принимаю в этом участие, обсуждая это, радуясь счастью тех близких ко мне людей, кто вглядывается в прекрасные оттенки заката или радуги.
ЕЛЕНА КЕЛЛЕР, «История моей жизни» (1902)
Если генофонд вида принимает форму ряда моделей предкового мира, мозг индивидов вмещает параллельный набор моделей собственного мира животного. Оба являются эквивалентны описаниям прошлого, и оба используются, чтобы помочь выживанию в будущем. Разница в масштабах времени и относительной приватности. Генетическое описание представляет собой коллективную память, принадлежащую виду в целом, беря начало в неясном прошлом. Память мозга приватна и содержит индивидуальный опыт со времени рождения.
Наше субъективное знание знакомого места действительно ощущается нами как модель места. Не как точная масштабная модель, несомненно менее точная, чем мы о ней думаем, а как приемлемая модель для соответствующих целей. Один подход к этой идее был предложен несколько лет назад кембриджским физиологом Хорейсом Барлоу, кстати прямым потомком Чарльза Дарвина. Барлоу особо интересуется зрением, и его рассуждение начинается с понимания того, что распознавать объекты – намного более трудная проблема, чем мы, видящие, казалось бы, столь легко, обычно осознаем.
Ведь мы блаженно не осознаем того, насколько потрясающе умным делом мы занимаемся каждую секунду нашей жизни в состоянии бодрствования, когда мы видим и распознаем объекты. Задача органов восприятия по расплетению физических стимулов, которые их бомбардируют, легка по сравнению с задачей мозга заново сплести внутреннюю модель мира, которую можно затем использовать. Аргумент справедлив для всех наших сенсорных систем, но я задержусь в основном на зрении, потому что оно для нас наиболее значимо.
Представьте себе, какую проблему решает наш мозг, когда что то распознает, скажем, букву A. Или представьте себе проблему распознавания лица конкретного человека. В соответствии с давно существующим внутригрупповым соглашением, гипотетическое лицо, о котором мы говорим, предположительно принадлежит бабушке выдающегося нейробиолога Дж. Летвина, но подставьте любое лицо, которое вы знаете, или на самом деле, любой объект, который вы можете распознать. Мы не рассматриваем здесь субъективное сознание, философски трудную проблему того, что означает иметь ощущение знания лица вашей бабушки. Лишь та клетка в мозгу, которая возбуждается, если и только если лицо бабушки появляется на сетчатке, будет вполне подойдет для начала, и это очень трудно устроить. Было бы легко, если бы мы могли предположить, что лицо всегда попадало бы точно на определенную часть сетчатки. Могла бы быть структура типа замочной скважины, с областью клеток на сетчатке, имеющей форму бабушки, прошитой в клетках, сигнализирующих о бабушке в мозг. Другие клетки – члены «анти замочной скважины» – должны были бы быть прошиты на торможение, иначе центральная возбужденная клетка реагировала бы на белый лист так же сильно, как на лицо бабушки, которое вместе со всеми другими мыслимыми изображениями, он обязательно «содержит». Сущность реакции на ключевой образ в том, чтобы избежать реакции на все остальное.
Стратегия замочной скважины исключается самим количеством. Даже если бы Летвин должен был узнать только свою бабушку, как он мог с этим справиться, когда ее изображение падает на различные части сетчатки? Как справиться с изменением размера ее изображения и формой, когда она приближается или удаляется, когда она поворачивается боком или задом, когда она улыбается или хмурится? Если мы сложим все возможные комбинации замочных скважин и антизамочных скважин, их количество примет астрономические величины. Когда Вы понимаете, что Летвин может узнать не только лицо своей бабушки, но и сотни других лиц, другие части бабушки и других людей, все буквы алфавита, все тысячи объектов, которым нормальный человек может тотчас дать название, во всех возможных ориентациях и наблюдаемых размерах, рост числа задействуемых клеток быстро становится недосягаемым. Американский психолог Фред Эттнив, предложивший ту же основную идею, что и Барлоу, подчеркнул этот вопрос следующим вычислением: если бы можно было обойтись лишь одной мозговой клеткой, в стиле одной замочной скважины для каждого образа, который мы можем различить в любом его представлении, то объем мозга должен был бы измеряться в кубических световых годах.
Как тогда, при объеме мозга, измеряемом только в сотнях кубических сантиметров, мы это делаем? Ответ был предложен в 1950 ых годах независимо Барлоу и Эттнивом. Они предположили, что нервные системы использовали огромную избыточность всей сенсорной информации. Избыточность – слово из специального жаргона мира теории информации, изначально выработанного инженерами, занимающимися экономикой пропускной способности телефонных линий. Информация, в техническом смысле, является величиной неожиданности, измеряемой как обратная величина ожидаемой вероятности. Избыточность – противоположность информации, мера ожидаемости, привычности. Избыточные сообщения или части сообщений неинформативны, потому что получатель, в некотором смысле, уже знает то, что будет. Газеты не выносят в заголовки высказывания: «Солнце взошло сегодня утром.» Это означало бы передать почти нулевую информацию. Но если бы наступило утро, когда солнце не взошло, заголовок автора, если бы кто нибудь выжил, был бы высоко оценен. Информативность была бы высокой, измеряемой как мера неожиданности сообщения. Большая часть разговорного и письменного языка избыточна – следовательно, его можно уплотнить до телеграфного стиля: избавиться от избыточности, сохранив информацию.
Все, что мы знаем о мире за пределами нашего черепа, поступает к нам через нервные клетки, чьи импульсы трещат как из пулемета. То, что передается через нервную клетку, представляет собой залп «пиков», импульсов, напряжение которых неизменно (или, по крайней мере, изменяется незначительно), но скорость поступления которых меняется со смыслом. Теперь давайте представим себе принципы кодирования. Как бы вы перевели информацию из внешнего мира, скажем, звук гобоя или температуру ванны, в импульсный код? Первая мысль – простой частотный код: чем горячее ванна, тем быстрее должен стрелять пулемет. В мозгу, другими словами, был бы термометр, калиброванный в частоте импульсов. На самом деле, это не хороший код, потому что он неэкономичен в отношении импульсов. Используя избыточность, можно изобрести коды, которые передают ту же самую информацию меньшим количеством импульсов. Температуры в мире чаще всего остаются постоянными в течение долгих периодов времени. Сигнализировать «горячо, горячо, все еще горячо…», с постоянно высокой частотой пулеметных импульсов, расточительно; лучше сказать: «Вдруг стало горячо» (теперь вы можете полагать, что остается постоянно горячо до следующего уведомления).
И к нашему удовлетворению, это то, чем главным образом этим занимаются нервные клетки, сигнализируя не только о температуре, но и почти обо всем в мире. Большинство нервных клеток настроено сигнализировать об изменениях в мире. Если труба играет длинную, непрерывную ноту, обычная нервная клетка сообщает мозгу об этом, демонстрируя следующую картину импульсов. Перед началом звучания трубы частота срабатываний низка; сразу после начала звучания трубы частота возбуждений высокая; по мере того, как труба продолжает играть ноту, частота срабатываний угасает до редкого бормотания; в момент, когда труба перестает звучать, частота срабатываний повышается, затем спадая снова до сонного бормотания. Или может быть один класс нервных клеток, которые срабатывают только тогда, когда звуки начинаются, и другого класса клеток, которые срабатывают только тогда, когда звуки замолкают. Подобное использование избыточности – отсеивающее монотонность в мире – происходит в клетках, сообщающих мозгу об изменениях в освещенности, температуре, давлении. Обо всем в мире сигнализируется как об изменениях, и в этом – главная экономия.
Но нам с вами, не кажется, чтобы мы слышали, как труба замолкает. Нам кажется, что труба, продолжает играть с той же громкостью, а затем резко останавливается. Да, конечно. Это то, на что вы настроены, потому что кодирующая система изобретательна. Она не отбрасывает информацию, она только отбрасывает избыточность. Мозгу сообщается только об изменениях, и он тогда имеет возможность восстанавливать остальное. Барлоу это так не формулировал, но мы могли бы сказать, что мозг реконструирует виртуальный звук, используя сообщения, доставляемые нервами, исходящими из ушей. Реконструированный виртуальный звук полон и не урезан, даже при том, что сами сообщения экономно уменьшены до информации об изменениях. Система работает, потому что состояние мира в данное время не очень отличается от предшествующей секунды. Только если бы мир изменялся непредсказуемо, произвольно и часто, для органов восприятия было бы экономично сигнализировать о непрерывном состоянии мира. Пока же, органы восприятия настроены так, чтобы сигнализировать, экономно, об отсутствии непрерывности в мире; и мозг, правильно предполагая, что мир не изменяется непредсказуемо и произвольно, использует эту информацию, чтобы строить внутренний виртуальный мир, в котором непрерывность восстановлена.
Мир представляет аналогичного рода избыточность в пространстве, и нервная система пользуется соответствующим трюком. Органы чувств сообщают мозгу о границах, а мозг заполняет их скучными частицами между ними. Предположим, вы смотрите на черный прямоугольник на белом фоне. Вся картина спроецирована на вашей сетчатке – вы можете представить себе сетчатку как экран, покрытый плотным слоем крошечных фотоэлементов, палочек и колбочек. Теоретически каждый фотоэлемент мог бы сообщить к мозгу о точном состоянии падающего на него света. Но картина, на которую мы смотрим, потрясающе избыточна. Клетки, регистрирующие черный, вполне вероятно, будут окружены другими клетками, регистрирующими черный. Клетки, регистрирующие белый, почти все окружены другими клетками, сигнализирующими о белом. Важные исключения представляют собой клетки на границах. Клетки на белой стороне границы сигнализируют о белом, и так же делают их соседи, расположенные далее в белой области. Но их соседи с другой стороны находятся в черной области. Мозг может теоретически восстановить всю картину, если возбуждены лишь клетки сетчатки на границе. Если бы этого можно было достичь, была бы огромная экономия нервных импульсов. Еще раз, избыточность удаляется, и проходит только информация.
На практике экономия достигается изящным механизмом, известным как «латеральное торможение». Вот упрощенная версия этого принципа, использующая нашу аналогию с экраном из фотоэлементов. Каждый фотоэлемент соединен длинным проводом с центральным компьютером (мозгом), а также короткими проводами со своими непосредственными соседями по экрану. Короткие соединения с соседями тормозят их, то есть, понижают их частоту срабатываний. Нетрудно понять, что максимальная частота срабатывания поступит только от клеток, которые лежат по краям, поскольку их тормозят только с одной стороны. Латеральное торможение подобного рода распространено среди низкоуровневых элементов глаз позвоночных и беспозвоночных.
Еще раз, можно сказать, что мозг конструирует виртуальный мир, который более полон, чем картина, переданная ему чувствами. Информация, которой чувства снабжают мозг, является главным образом информацией о границах. Но модель в мозге может реконструировать части между границами. Как и в случае с разрывами во времени, экономия достигается устранением – а позже реконструкцией в мозге – избыточности. Эта экономия возможна только потому, что в мире существуют однородные участки. Если бы цвета и оттенки в мире были беспорядочно рассеяны вокруг, экономное восстановление было бы невозможно.
Другой вид избыточности вызван фактом, что многие линии в реальном мире являются прямыми или плавно, и поэтому предсказуемо (или математически реконструируемо), изогнутыми. Если концы линии определены, середина может быть дорисована, используя простое правило, которое мозг уже «знает». Среди нервных клеток, которые были обнаружены в мозгу млекопитающих, есть так называемые «детекторы линий», нейроны, возбуждающиеся всякий раз, когда прямая линия, проведенная в определенном направлении, попадает на определенное место в сетчатке, так называемое «поле сетчатки» мозговых клеток. У каждой из этих клеток детекторов линий есть свое собственное предпочтительное направление. В мозге кота есть только два предпочтительных направления, горизонтальное и вертикальное, с приблизительно равным количеством клеток, предпочитающих каждое направление; однако у обезьян представлены и другие углы. С точки зрения избыточности здесь происходит следующие. В сетчатке все клетки вдоль прямой линии активизируются, и большинство их импульсов избыточны. Нервная система экономит, используя единственную клетку, чтобы зафиксировать линию, отмеченную ее углом. Прямые линии экономно определены их положением и направлением, или их концами, а не значением освещенности каждой точки на их протяжении. Мозг повторно сплетает виртуальную линию, вдоль которой реконструирует точки.
Однако, если часть картины внезапно отделяется от остального и начинает ползать по фону, это является новостью, и о ней должно быть сигнализировано. Биологи действительно обнаружили нервные клетки, молчащие, пока что то не начинает двигаться на неподвижном фоне. Эти клетки не реагируют, когда перемещается вся картина – что соответствовало бы чему то вроде кажущегося движения, которое животное будет наблюдать, когда движется само. Но движение маленького объекта на неподвижном фоне богато информацией, и есть нервные клетки, настроенные, чтобы его замечать. Самые известные из них – так называемые «детекторы жучков», обнаруженные у лягушек Летвином (тот, чья была бабушка) и его коллегами. Детектор жучков – клетка, видимо слепая ко всему, кроме движения маленьких объектов по фону. Как только насекомое перемещается в поле зрения, охватываемое детектором жучков, клетка тут же начинает массированную передачу сигналов, и язык лягушки, вероятно, будет выброшен, чтобы поймать насекомое. Для достаточно сложной нервной системы, однако, даже движение жучка избыточно, если это – движение в прямой линии. Как только вам сообщили, что жучок движется неуклонно в северном направлении, вы можете полагать, что он продолжит перемещаться в этом направлении до следующего уведомления. Продолжив эту логику на шаг далее, мы должны ожидать, что обнаружим в мозге клетки детекторы движения более высокого порядка, особо чувствительные к изменениям в движении, скажем, к изменениям направления или скорости. Летвин и его коллеги нашли клетку, которая, похоже, делает это, опять же у лягушки. В своей работе «Сенсорная коммуникация» (1961) они так описывают один эксперимент:
Давайте начнем с пустого серого полушария зрительного поля. Обычно эта клетка не реагирует на включение и выключение света. Она молчит. Мы вводим маленький темный объект, скажем, 1 – 2 угловых градуса в диаметре, и в определенной точке его движения, почти где угодно в области наблюдения, клетка внезапно «замечает» его. После этого куда бы ни двигался объект, клетка его отслеживает. Каждый раз, когда он сдвигается, даже при малейшем рывке, возникает вспышка импульсов, утихающая до бормотания, которое продолжается, пока объект остается видим. Если объект продолжает двигаться, вспышки активности сигнализируют о резких изменениях в движении, таких как виражи, обратный ход, и т. д, и эти вспышки происходят на фоне непрерывного сопутствующего бормотания, которое говорит нам, что объект видим для клетки…
Подводя итоги, все это так как если нервная система на последовательных иерархических уровнях настроена сильно реагировать на неожиданное, слабо или совсем не реагировать на ожидаемое. На на последовательно более высоких уровнях происходит то, что толкование того, что является ожидаемым становится прогрессивно все более утонченным. На самом низком уровне каждое пятно света является новостью. На следующем уровне «новостями» являются только границы. На еще более высоком уровне, поскольку очень многие границы прямые, только концы границ – новость. Еще выше, новостями является только движение. Затем лишь изменение скорости или направления движения. Говоря языком Барлоу, взятым из теории кодов, мы могли бы сказать, что нервная система использует короткие, экономные слова для сообщений, происходящих часто и ожидаемых; длинные, дорогие слова для сообщений, происходящих редко и неожиданных. Это немного похоже на язык, в котором (по общему правилу, называемому законом Ципфа) самые короткие слова в словаре – те, что используются в речи чаще всего. Доводя идею до крайности, большую часть времени мозгу не нужно что нибудь сообщать, потому что происходящее является нормой. Сообщение было бы избыточным. Мозг защищен от избыточности иерархией фильтров, каждый фильтр настроен удалять ожидаемые черты определенного рода.
Из этого следует, что ряд нервных фильтров является своего рода итоговым описанием нормы, статистических свойств мира, в котором обитает животное. Это нервный аналог нашего прозрения из предыдущей главы: что гены вида представляют статистическое описание миров, в которых его предки отбирались естественным отбором. Теперь мы видим, что сенсорные кодирующие модули, с которыми мозг противостоит окружающей среде, также представляют статистическое описание этой окружающей среды. Они настроены игнорировать обычное и подчеркивать редкое. Наш гипотетический зоолог будущего должен поэтому быть в состоянии, осматривая нервную систему неизвестного животного и измеряя статистические тенденции в ее настройке, восстановить статистические свойства мира, в котором животное обитало, прочитать, что было обычным, а что редким в мире животного.
Заключение было бы косвенным, таким же, как в случае генов. Мы не читали бы мир животного как прямое описание. Скорее мы делали бы заключение о мире животного, просматривая глоссарий сокращений, который его мозг обычно использовал, чтобы его описать. Государственные служащие любят акронимы, такие как CAP (Единая сельскохозяйственная политика) и HEFCE (Совет финансирования высшего образования Англии); только что оперившимся бюрократам, конечно, нужен глоссарий таких сокращений, книга шифров.
Если бы вы нашли на улице такую книгу шифров, вы могли бы определить, из какого министерства она взялась, видя, какие фразы были представлены сокращениями, очевидно потому, что они широко используются в том министерстве. Перехваченная шифровальная книга не является подробным сообщением о мире, но она – статистическая сводка такого мира, для экономного описания которого разработан этот код.
Мы можем представить себе каждый мозг как оборудованный чулан для хранения основных образов, полезных для моделирования важных или распространенных черт мира животного. Хотя, придерживаясь взглядов Барлоу, я выделил обучение как средство, которое хранится в чулане, нет никакой причины, почему сам естественный отбор, воздействуя на гены, не должен сделать часть работы по заполнению этого чулана. В этом случае, следуя логике предыдущей главы, мы должны сказать, что чулан в мозге содержит образы прошлого, унаследованные видом. Мы могли бы назвать это коллективным бессознательным, если бы эта фраза не была опорочена ассоциацией.
Но уклоны наборов образов в чулане не только отразят, что в мире было статистически неожиданным. Естественный отбор будет также гарантировать, что репертуар виртуальных представлений хорошо обеспечен образами, которые особо свойственны или имеют большое значение в жизни данного вида животного и в мире его предков, даже если и не слишком часты. Животному, возможно, нужно лишь однажды в жизни распознать сложный рисунок, скажем, форму самки своего вида, но в этом случае жизненно важно понять все правильно, и сделать это без промедления. Для людей лица имеют особое значение, а кроме того распространены в нашем мире. То же самое верно для социальных обезьян. Мозги обезьяны, как считают, обладают специальным классом клеток, которые молотят в полную силу только когда представлено полное лицо. Мы уже видели, что люди с определенными видами локализованных повреждений мозга испытывают очень специфическое проявление избирательной слепоты. Они не могут распознавать лица. Они могут видеть все остальное, по видимому нормально, и они могут видеть, что у лица есть форма с чертами. Они могут описать нос, глаза и рот. Но они не могут узнать лицо даже человека, которого они любят больше всего в мире.
Нормальные люди не только распознают лица. Мы, похоже, обладаем почти неприличным стремлением видеть лица, есть ли они там или нет. Мы видим лица в потеках на потолке, в контурах горных склонов, в облаках или в марсианских скалах. Поколения смотревших на Луну руководствовались наиболее бесперспективным из первичных материалов, чтобы придумывать лицо в узоре кратеров на Луне. Газета «Дэйли Экспресс» (Лондон) от 15 января 1998 года посвятила большинство страниц, с аршинными заголовками, истории, как ирландская уборщица видела лицо Иисуса в своей тряпке: «Теперь в ее половине доме ожидается поток паломников…» Ее приходской священник сказал: «Я никогда не видел ничего подобного за свои 34 года в духовенстве.» На сопровождающей фотографии виден узор из грязной мастики на ткани, который немного напоминает какое то лицо: есть слабый намек на глаз с одной стороны того, что могло бы быть носом; есть также наклоненная бровь с другой стороны, которая делает картину похожей на Гарольда Макмиллана, хотя я полагаю, что даже Гарольд Макмиллан мог бы быть похожим на Иисуса для соответственно подготовленного ума. «Экспресс» напоминает нам о подобных историях, включая «булочку монахини», подаваемую в нэшвильском кафе, которая «напоминала лицо Матери Терезы» и вызывала большое волнение, пока «пожилая монахиня не написал в кафе, потребовав, чтобы булочку убрали».
Стремлению мозга реконструировать лицо, когда представится малейший повод, способствует замечательная иллюзия. Возьмите обычную маску человеческого лица – лица президента Клинтона, или чего то, что есть в продаже для маскарадного костюма. Выставите ее в хорошем свете и посмотрите на нее с противоположного конца комнаты. Если вы посмотрите на нее с лицевой стороны не удивительно, что она выглядит выпукло. Но теперь поверните маску так, чтобы она смотрели от вас, и посмотрите на вогнутую сторону с противоположного конца комнаты. Большинство людей немедленно увидят эту иллюзию. Если у вас не получится, попробуйте отрегулировать свет. Может помочь, если вы закроете один глаз, но это отнюдь не является необходимым. Иллюзия в том, что вогнутая сторона маски выглядит выпуклой. Нос, брови и рот торчат по отношению к вам и, кажутся ближе, чем уши. Это тем более поразительно, если вы двигаетесь из стороны в сторону или вверх и вниз. Кажущееся выпуклым лицо поворачивается вместе с вами странным, почти волшебным образом.
Я не говорю об обычном ощущении, которое у нас возникает, что глаза на хорошем портрете, кажется, следуют за вами по комнате. Иллюзия вогнутой маски гораздо более странная. Кажется, она, ярко парит в пространстве. Кажется, что лицо действительно реально поворачивается. У меня есть маска лица Эйнштейна, установленная в моей комнате, вогнутой стороной наружу, и посетители ахают, взглянув на нее. Иллюзия наиболее поразительно проявляется, если вы устанавливаете маску на медленно вращающемся поворотном столе. Когда выпуклая сторона поворачивается к вам, вы видите, что она движется правильным для «нормальной» реальности образом. Но когда становится видима вогнутая сторона, и происходит нечто необычайное. Вы видите еще одно выпуклое лицо, но оно вращается в противоположном направлении. Поскольку одно лицо (скажем, реальное выпуклое лицо) поворачивается по часовой стрелке, в то время как другое, псевдовыпуклое лицо, кажется, поворачивается против часовой стрелки, лицо, которое вращается в направлении точки обзора, кажется, поглощает лицо, которое поворачивается от нее. Если вращение продолжается, то вы видите, как на самом деле вогнутое, но кажущееся выпуклым лицо некоторое время поворачивается в неправильном направлении, прежде чем действительно выпуклое лицо вновь появится и поглотит виртуальное. Общее ощущение от наблюдения иллюзии совершенно из ряда вон выходящее, и остается таким независимо от того, как долго вы продолжаете его наблюдать. Вы не привыкаете к нему и не утрачиваете иллюзию.
Что происходит? Мы можем получить ответ в два этапа. Во первых, почему мы видим вогнутую маску как выпуклую? И во вторых, почему кажется, что она вращается в неправильном направлении? Мы уже установили, что мозг вполне способен – и очень любит – конструировать лица в своем внутреннем пространстве симуляций. Информация, которую глаза подают в мозг, конечно, совместима с тем, что маска вогнута, но она также совместима – едва едва – с альтернативной гипотезой, что она выпукла. И мозг, в своем моделировании, выбирает вторую альтернативу, по видимому, из за своего стремления видеть лица. Поэтому он отвергает сообщения от глаз, которые говорят: «Это вогнуто»; вместо этого он прислушивается к сообщениям, говорящим: «Это – лицо, это – лицо, лицо, лицо, лицо». Лица всегда выпуклы. Таким образом, мозг вынимает из своего чулана модель лица, которая, по своей природе, выпукла.
Но реконструировав кажущуюся выпуклой модель лица, мозг обнаруживает противоречие, когда маска начинает вращаться. Чтобы упростить объяснение, представьте, что есть маска Оливера Кромвеля, и что его знаменитые бородавки видны с обеих сторон маски. Глядя на вогнутую внутреннюю поверхность носа, который на самом деле повернут в обратную сторону от наблюдателя, глаз смотрит прямо на правую сторону носа, где торчит выделяющаяся бородавка. Но конструируемый виртуальный нос как будто бы повернут к наблюдателю, а не от него, и бородавка находиться там, где, с точки зрения виртуального Кромвеля, была бы его левая сторона, как будто мы смотрим на зеркальное отображение Кромвеля. По мере вращения маски, если бы лицо было действительно выпуклым, наш глаз увидел бы больше от той стороны, которую ожидал бы видеть больше, и меньше стороны, которую ожидал бы видеть меньше. Но поскольку маска фактически вогнута, происходит обратное. Относительные пропорции изображения на сетчатке изменяются таким образом, как мозг ожидал бы, если бы лицо выпукло, но вращалось в противоположном направлении. И в этом состоит иллюзия, которую мы видим. Мозг разрешает неизбежное противоречие, когда одна сторона уступает место другой, единственным возможным способом, учитывая его упрямое упорствование в том, что маска является выпуклым лицом: он конструирует виртуальную модель одного лица, поглощающим другое.
Редкое мозговое нарушение, уничтожающее нашу способность узнавать лица, называют прозопагнозией. Оно вызывается повреждением определенных частей мозга. Именно этот факт подтверждает важность «чулана лиц» в мозге. Я не знаю наверняка, но держал бы пари, что страдающие прозопагнозией не будут видеть иллюзию вогнутой маски. Фрэнсис Крик обсуждает протопагнозию в своей книге «Удивительная гипотеза» (1994), вместе с другими показательными клиническими состояниями. Например, одна пациентка считала следующее состояние очень пугающим, что, как замечает Крик, не удивительно:
… объекты или люди, которых она видела в одном месте, внезапно появлялись в другом, при этом она не осознавала, когда они двигались. Это было особенно огорчительно, когда она хотела пересечь дорогу, так как автомобиль, который поначалу казался далеко, внезапно оказывался очень близко… Она ощущала мир почти так же, как некоторые из нас могут видеть танцевальную площадку в стробоскопическом освещении дискотеки.
У этой женщины был умственный чулан, полный образов для сборки ее виртуального мира, так же, как у нас. Сами образы были, вероятно, вполне хороши. Но что то пошло не так как надо с ее программой для задействования их в плавно изменяющемся виртуальном мире. Другие пациенты потеряли способность реконструировать виртуальную глубину. Они видят мир, как если бы он был сделан из плоских, картонных фигур. Третьи пациенты могут узнать объекты, только если они представлены под знакомым углом. Остальные из нас, увидя, скажем, кастрюлю со стороны, могут легко узнать ее сверху. Эти пациенты, по видимому, потеряли какую то способность управлять виртуальными образами и переворачивать их. Технология виртуальной реальности дает нам язык, чтобы размышлять о таких способностях, и это будет моей следующей темой.
Я не буду останавливаться на деталях сегодняшней виртуальной реальности, которая, несомненно, так или иначе устареет. Технология изменяется так же быстро, как и все остальное в мире компьютеров. В принципе, происходит следующее. Вы надеваете шлемофон, который предоставляет каждому из ваших глаз миниатюрный компьютерный экран. Изображения на двух экранах почти одинаковы, но сдвинуты, чтобы вызвать стереоиллюзию трех измерений. Сценой является все что угодно, что было запрограммировано в компьютере: может, Парфенон, неповрежденный и в его оригинальных ярких красках; предполагаемый марсианский пейзаж; внутренности клетки, чрезвычайно увеличенные. Пока что я, вполне бы мог описывать обычное 3D кино. Но механизм виртуальной реальности обеспечивает улицу с движением в оба направления. Компьютер не только предоставляет вам сцену, он реагирует на вас. Шлемофон подключен так, чтобы регистрировать все повороты головы и другие движения тела, которые, при нормальном ходе событий, влияют на вашу точку обзора. Компьютер непрерывно информируется обо всех таких движениях и – в этом вся хитрость – он запрограммирован изменять сцену, представленную глазам, именно так, как она изменялась бы, если бы вы действительно двигали головой. Когда вы поворачиваете голову, колонны Парфенона, скажем, поворачиваются вокруг, и вы смотрите на статую, которая, первоначально, была «позади» вас.
В более продвинутой системе вы могли бы быть в трико с вшитыми тензодатчиками, чтобы отслеживать положение всех ваших конечностей. Компьютер может теперь определить, когда вы делаете шаг, когда вы садитесь, встаете или машете руками. Вы можете теперь идти от одного конца Парфенона к другому, наблюдая колонны, мимо которых проходите, поскольку компьютер изменяет изображение в соответствии с вашими шагами. Ступайте осторожно, потому что, помните, вы на самом деле не в Парфеноне, а в загроможденной компьютерной комнате. Современные системы виртуальной реальности на самом деле, вероятно, привяжут вас к компьютеру сложной пуповиной кабелей, поэтому давайте теоретически предположим будущую линию радиосвязи без спутанных проводов или инфракрасный луч передачи данных. Теперь вы можете идти свободно в пустом реальном мире и исследовать фантастический виртуальный мир, который был запрограммирован для вас. Так как компьютер знает, где находится ваше трико, нет причин, почему он не мог бы представить вас в виде законченной человеческой формы, позволяющей вам смотреть вниз на «ноги», которые могли бы сильно отличаться от ваших реальных ног. Вы можете видеть руки вашего воплощения, как они двигаются, имитируя ваши реальные руки. Если вы используете эти руки, чтобы взять виртуальный объект, скажем, греческую вазу, то ваза, будет казаться, поднимется в воздух, когда вы ее «поднимаете».
Если кто то еще, быть может в другой стране, наденет другой комплект, подключенный к тому же самому компьютеру, в принципе вы могли бы видеть его воплощение и даже обмениваться рукопожатием – хотя при нынешней технологии – вы могли бы пройти друг через друга, как призраки. Техники и программисты еще работают над тем, как создать иллюзию текстуры и «ощущение» противодействия твердых предметов. Когда я посетил ведущую английскую компанию по разработке виртуальной реальности, они сказали мне, что получают много писем от людей, желающих иметь виртуального сексуального партнера. Возможно, в будущем любовники, разделенные Атлантикой, будут ласкать друг друга по Интернету, хотя и стесненные потребностью носить перчатки и трико, соединенные проводами с тензодатчиками и подушечками давления.
Теперь давайте возьмем виртуальную реальность, отстраненную от мечтаний и приближенную к практической применимости. Современные доктора прибегают к изощренному эндоскопу, сложной трубке, которая вводится в тело пациента через, скажем, рот или прямую кишку и используется для постановки диагноза и даже хирургического вмешательства. Аналогом натяжных тросов хирург управляет длиной трубкой в изгибах кишечника. В самой трубке есть крошечный объектив телекамеры на конце и световод, освещающий путь. Наконечник трубки может также быть оснащен различными дистанционно управляемыми инструментами, которыми может орудовать хирург, вроде микроскальпелей и зажимов.
При обычной эндоскопии хирург видит, что он делает, используя обычный телевизионный экран, и он использует дистанционное управление с помощью пальцев. Но, как поняли различные люди (не в последнюю очередь Джерон Ланье, непосредственно придумавший словосочетание «виртуальная реальность»), в принципе возможно создать хирургу иллюзию присутствия, будто он уменьшился и фактически находится внутри тела пациента. Эта идея находится в стадии исследования, поэтому я прибегну к фантазии, как эта технология могла бы работать в следующем столетии. Хирургу будущего совсем не нужно обрабатывать руки, поскольку ей не нужно подходить близко к пациенту. Она пребывает на широко открытом пространстве, связанная по радио с эндоскопом в кишечнике пациента. Миниатюрные экраны перед его двумя глазами представляют увеличенное стереоизображение внутренностей пациента прямо перед наконечником эндоскопа. Когда она двигает головой влево, компьютер автоматически вертит наконечник эндоскопа влево. Угол зрения камеры в кишечнике перемещается, точно следуя за движениями головы хирурга во всех трех плоскостях. Она проводит эндоскоп вперед по кишечнику своими шагами. Медленно, медленно, опасаясь навредить пациенту, компьютер продвигает эндоскоп вперед, его направление всегда управляется направлением, в котором, в совершенно другой комнате, идет хирург. Она чувствует, как будто сама по настоящемму идет через кишечник. Она даже не ощущает клаустрофобии. Руководствуясь нынешней эндоскопической практикой, кишечник осторожно надувается воздухом, иначе стенки сожмут хирурга и вынудят ее ползать, а не идти.
Найдя то, что она искала, скажем, злокачественную опухоль, хирург выбирает инструмент из своего виртуального набора. Возможно, удобнее всего моделировать его как цепную пилу, изображение которой создается компьютером. Рассматривая на стереоэкранах в шлеме увеличенную трехмерную опухоль, хирург видит виртуальную цепную пилу в своих виртуальных руках и начинает работать, вырезая опухоль, как если бы это был пень, который нужно удалить из сада. Внутри реального пациента зеркальным аналогом цепной пилы является сверхтонкий лазерный луч. Как будто пантографом, грубые движения всей руки хирурга, когда она поднимает цепную пилу, уменьшаются компьютером до аналогичных крошечных движений лазерной пушки в наконечнике эндоскопа.
Для моих целей я должен только сказать, что теоретически возможно создать иллюзию ходьбы по чьему то кишечнику, используя технологию виртуальной реальности. Я не знаю, поможет ли это действительно хирургам. Подозреваю, что так будет, хотя консультант в нынешней больнице, которого я расспрашивал, отнесся к этому немного скептично. Этот же хирург говорит о себе и своих товарищах гастроэнтерологах как о возвеличенных водопроводчиках. Сами водопроводчики иногда используют более крупномасштабные версии эндоскопов, чтобы исследовать трубы, и в Америке они даже посылают в них механических «свиней», прогрызающих себе дорогу через засоры в канализациях. Безусловно, методы, которые я представил себе для хирурга, будут работать и для водопроводчика. Водопроводчик мог бы «бродить» (или «плавать»?) по виртуальному водопроводу с виртуальной шахтерской лампой на шлеме и виртуальной киркой в руке, чтобы прочищать засоры.
Парфенон в моем первом примере не существовал нигде, кроме компьютера. Компьютер мог бы также познакомить вас с ангелами, гарпиями или крылатыми единорогами. Мой гипотетический эндоскопист и водопроводчик, с другой стороны, шли через виртуальный мир, который был ограничен, так чтобы походить на нанесенную на карту часть реальности, реальную внутреннюю часть канализации или кишечника пациента. Виртуальный мир, который был представлен хирургу на его стереоэкранах, был, впрочем, построен в компьютере, но он был построен упорядоченным образом. Была реальная управляемая лазерная пушка, хотя и представленная как цепная пила, потому что так она ощущалась подобно естественному инструменту, чтобы вырезать опухоль, видимый размер которой был сопоставим с собственным телом хирурга. Форма виртуальной структуры отображалась способом, самом удобном для хирургической операции, в деталях реального мира внутри пациента. Такая ограниченная виртуальная реальность является центральной в этой главе. Я полагаю, что каждый вид, обладающий нервной системой, использует такую, чтобы конструировать модель своего собственного, особого мира, ограничиваемого непрерывным обновлением через органы восприятия. Природа модели может зависеть от того, как данный вид собирается ее использовать, по крайней мере не меньше, чем от того, как мы могли бы представить себе природу самого мира.
Представьте себе планирующую чайку, ловко парящую на ветру недалеко от морского утеса. Она может не махать крыльями, но это не означает, что мускулы ее крыльев бездействуют. Они и мускулы хвоста постоянно вносят крошечные коррективы, чутко настраивая рулевые поверхности птицы под каждый вихрь, каждый воздушный нюанс вокруг нее. Если бы мы загружали информацию о состоянии всех нервов, управляющих этими мускулами, в компьютер, момент за моментом, то компьютер мог бы в принципе восстановить все детали воздушных потоков, в которых парила птица. Это было бы сделало исходя из предположения, что птица правильно сконструирована, чтобы оставаться в воздухе, и на этом предположении была бы построена непрерывно обновляемая модель воздуха вокруг нее. Это была бы динамическая модель, как синоптическая модель мировой погодной системы, которая непрерывно пересматривается согласно новым данным, предоставляемыми метеорологическими судами, спутниками и наземными станциями и может быть экстраполирована для предсказания будущего. Погодная модель сообщает нам о завтрашней погоде; модель чайки теоретически способна «советовать» птице исходя из упреждающего регулирования, что она должна делать мускулами своих крыльев и хвоста, чтобы парить в следующую секунду.
Вопрос, над которым мы работаем, конечно в том, что, хотя ни один человеческий программист еще не создал компьютерную модель, советующую чайкам, как подстраивать их мускулы крыльев и хвоста, как раз такая модель, безусловно, непрерывно работает в мозге нашей чайки и любой другой птицы в полете. Подобные модели, предварительно запрограммированные в общих чертах генами и прошлым опытом, и непрерывно обновляемые каждую миллисекунду новыми сенсорными данными, работают в черепе каждой плавающей рыбы, каждой галопирующей лошади, каждой летучей мыши, определяющей расстояние с помощью эха.
Этот остроумный изобретатель Пол Маккриди наиболее известен своими великолепными экономичными аэропланами, управляемыми мускульной силой человека «Госсамер Кондором» и «Госсамер Альбатросом», и «Solar Challenger ом» на солнечных батареях. Он также в 1985 году построил половинного размера летающую точную копию кетцалькоатля, гигантского птерозавра Мелового периода. Эта огромная летающая рептилия с размахом крыльев, сопоставимым с крыльями легкого самолета, почти не имела хвоста и была поэтому очень неустойчива в воздухе. Джон Мэйнард Смит, учившийся на аэроинженера, пока не переключился на зоологию, указывал, что это дает преимущество в маневренности, но требует точного, контроля в реальном времени над рулевыми поверхностями. Без быстрого компьютера для непрерывной балансировки модель Маккриди разбилась бы. У реального кетцалькоатля, должно быть, в голове был аналогичный компьютер, по той же причине. У более древних птерозавров были длинные хвосты, в некоторых случаях заканчивающиеся чем то похожим на ракетку для пинг понга, придававшие большую стабильность за счет маневренности. Похоже, в поздней эволюции почти всех бесхвостых птерозавров, таких как кетцалькоатль, произошло изменение от устойчивости, но неманевренности к маневренности, но неустойчивости. Ту же тенденцию можно заметить в эволюции рукотворных самолетов. В обоих случаях изменения стали возможными только благодаря увеличению компьютерной мощности. Как в случае с чайкой, бортовой компьютер птерозавра в его черепе, должно быть, управлял имитационной моделью животного и воздуха, в котором оно летало.
Вы и я, мы, люди, мы, млекопитающие, мы, животные, населяем виртуальный мир, построенный из элементов, которые, на прогрессивно более высоких уровнях полезных для отражения реального мира. Конечно, мы чувствуем, будто твердо находимся в реальном мире – что в точности то, как должно быть, если наше ограниченное программное обеспечение виртуальной реальности работает сколько либо адекватно. Она и вправду хороша, и те исключительные разы, когда мы замечаем её вообще, представляют собой редкие случаи, когда что то идет не так. Когда это случается, мы испытываем иллюзию или галлюцинацию, вроде иллюзии вогнутой маски, о которой мы говорили ранее.
Британский психолог Ричард Грегори обратил особое внимание на оптические иллюзии как средство изучения того, как работает мозг. В своей книге «Глаз и мозг» (пятое издание 1998 года), он рассматривает зрение как активный процесс, в котором мозг выдвигает гипотезы о том, что происходит, а затем проверяет эти гипотезы данными, поступающими от органов восприятия. Одна из самых известных среди всех оптических иллюзий – куб Неккера. Это простой рисунок полого куба в виде линии, как бы куб, сделанной из стальных прутов. Рисунок представляет собой двумерную картину из чернил на бумаге. И все же нормальный человек видит это как куб. Мозг создал трехмерную модель, основанную на двумерном рисунке на бумаге. На самом деле, подобные вещи мозг делает почти всякий раз, когда вы смотрите на картину. Этот плоский рисунок чернилами на бумаге одинаково совместим для мозга с двумя альтернативными трехмерными моделями. Пристально смотрите на рисунок в течение нескольких секунд, и вы увидите, что он переключится. Грань, прежде казавшаяся ближайшей к вам, будет теперь казаться дальней. Продолжайте смотреть, и рисунок переключится обратно к первоначальному кубу. Мозг, возможно, сконструирован так, чтобы придерживаться, произвольно, одной из двух моделей куба, скажем первой из двух, которую он обнаружил, даже при том, что другая модель будет столь же совместима с информацией от сетчатки глаз. Но фактически мозг делает другой выбор, придерживаясь каждой модели, или гипотезы, поочередно на нескольких секунд за раз. В результате куб переключается, выдавая всю игру. Наш мозг строит трехмерную модель. Это – виртуальная реальность в голове.
Когда мы смотрим на реальную деревянную коробку, нашей моделирующей программе предоставлена дополнительная информация, которая позволяет добиться явного предпочтения одной из двух внутренних моделей. Поэтому мы видим коробку только одним способом, и нет никакого чередования.
Но это не преуменьшает морали главного урока, который мы получили от куба Неккера. Всякий раз, когда мы смотрим на что нибудь, восприятие, которое наш мозг фактически использует, является моделью этой вещи в мозге. В мозге строится модель, такая же как виртуальный Парфенон из моего более раннего примера. Но, в отличие от Парфенона (и, возможно, от наших сновидений), она, как компьютерная модель внутренностей пациента, не полностью выдуманная: она ограничена информацией, поступающей из внешнего мира.
Более сильная иллюзия объемности передается стереоскопией, небольшим рассогласованием между двумя изображениями, видимыми левым и правым глазом. Именно на этом основано использование двух экранов в шлеме виртуальной реальности. Выставьте правую руку, с большим пальцем, направленным к вам, приблизительно в одном футе перед вашим лицом, и посмотрите на какой нибудь отдаленный объект, скажем дерево, двумя открытыми глазами. Вы увидите две руки. Они соответствуют изображениям, видимым вашими двумя глазами. Вы можете быстро узнать, где какое, закрыв сначала один, а затем другой глаз. Кажется, что две руки находятся немного в разных местах, потому что ваши два глаза сходятся под разными углами, и изображения на двух сетчатках соответственно, и со показательно, отличаются. К тому же, эти два глаза видят немного в разном ракурсе. Левый глаз видит немного больше ладони, правый видит немного больше тыльной стороны руки.
Теперь, вместо того, чтобы смотреть на отдаленное дерево, посмотрите на вашу руку, снова двумя открытыми глазами. Вместо двух рук на переднем плане и одного дерева на заднем, вы увидите одну объемно выглядящую руку и два дерева. Однако изображение руки все еще попадает на различные области двух ваших сетчаток. Это значит, что ваша программа моделирования построила единую модель руки, модель в 3D. Более того, эта единая трехмерная модель использовала информацию от обоих глаз. Мозг искусно соединяет оба набора информации и составляет полезную модель одной трехмерной объемной руки. Между прочим, все изображения на сетчатке глаза, конечно, располагаются вверх тормашками, но это не имеет значения, потому что мозг строит свою имитационную модель способом, наилучшим образом удовлетворяющим его целям, и определяет эту модель в правильное положение.
Автоматические уловки, используемые мозгом для построения трехмерной модели из двух двумерных изображений, удивительно сложны и служат основой, возможно, самых впечатляющих из всех иллюзий. Они появились с открытием венгерского психолога Белы Юлеша в 1959 году. Нормальный стереоскоп представляет одну и ту же фотографию левому и правому глазу, но взятую под соответственно различными углами. Мозг соединяет их и видит впечатляюще трехмерную сцену. Юлеш сделал то же самое, за исключением того, что его картины состояли из случайно разбросанных крошек перца и соли. Левому и правому глазу показывали один и тот же случайный узор, но с принципиальной разницей. В типичном эксперименте Юлеша область рисунка, скажем, квадратная, содержала случайные точки, смещенные в одну сторону на подходящее, чтобы создать стереоскопическую иллюзию, расстояние. И мозг видит иллюзию – выступает квадратный участок – даже при том, что нет ни малейшего следа квадрата на любой из этих двух картин. Квадрат присутствует только в расхождении между этими двумя картинами. Квадрат выглядит очень реальным для зрителя, но в действительности его нет нигде, лишь в мозге. Эффект Юлеша является основой иллюзии «Волшебного глаза», столь популярной сегодня. Как гениальный образец искусства разъяснения, Стивен Пинкер посвятил небольшой раздел книги «Как работает разум» (1998) принципу, лежащему в основе этих картин. Я не буду даже пробовать улучшить его объяснения.
Есть простой способ продемонстрировать, что мозг работает как сложный компьютер виртуальной реальности. Сначала, оглядитесь вокруг, двигая глазами. Когда вы вертите глазами, изображения на сетчатках движутся, как при землетрясении. Но вы не видите землетрясение. Вам место действия кажется неподвижным, как скала. Я, конечно, собираюсь сказать, что виртуальная модель в вашем мозге реконструируется неподвижной. Но можно продемонстрировать еще кое что, потому что есть другой способ сделать изображение на вашей сетчатке движущимся. Осторожно надавите на глазное яблоко через кожу века. Изображение на сетчатке переместится так же, как раньше. На самом деле вы, при достаточной ловкости вашего пальца, могли бы подражать эффекту перевода взгляда. Но теперь вам будет в действительности казаться, что видите перемещение земли. Вся сцена сдвинется, как будто вы видите землетрясение.
Какая разница между этими двумя случаями? Разница в том, что мозговой компьютер был настроен учитывать нормальные движения глаза и делать поправку на них в построении своей рассчетной модели мира. Очевидно, мозговая модель использует информацию не только от глаз, но также и от инструкций по перемещению глаз. Всякий раз, когда мозг выдает приказ мускулам глаза переместить глаз, копия этого приказа посылается участку мозга, который конструирует внутреннюю модель мира. Тогда, когда глаза перемещаются, программа виртуальной реальности мозга предупреждено и ожидает, что изображение на сетчатке глаза переместилось ровно настолько, сколько нужно, и это заставляет модель компенсировать эффект. Таким образом, построенная модель мира видится неподвижной, хотя может рассматриваться под другим углом. Если земля перемещается в любое другое время, кроме того, когда модели сказано ожидать движения, виртуальная модель движется соответственно. Это хорошо, потому что землетрясение действительно может произойти. Разве что не в том случае, когда вы дурачите систему, тыкая в глазное яблоко.
В заключительной демонстрации, используя себя в качестве подопытного животного, вызовите у себя головокружение, вращаясь волчком. Затем остановитесь и посмотрите неподвижно на мир. Вам покажется, что он вращается, даже при том, что ваш разум говорит вам, что он отнюдь не во вращении. Изображения на вашей сетчатке не перемещается, но акселерометры в ваших ушах (которые действуют, выявляя движение жидкости в так называемых полукружных каналах), сообщают мозгу, что вы вращаетесь. Мозг приказывает программе виртуальной реальности ожидать увидеть, что мир вращается. Таким образом, когда изображения на сетчатке не вращаются, модель регистрирует несоответствие и крутится в противоположном направлении. Выражаясь субъективным языком, программа виртуальной реальности говорит себе: «Я знают, что вращаюсь, из того, что говорят мне уши; поэтому, чтобы модель оставалась неподвижной, необходимо будет ввести в модель противоположное вращение, относительно данных, представляемых глазами». Но сетчатки на самом деле не сообщают ни о каком вращении, поэтому тем, что вы видите оказывается компенсирующее вращение модели в голове. Как выразился Барлоу, это неожиданно, это «новость», и именно поэтому мы это видим.
У птиц есть дополнительная проблема, от которой люди обычно избавлены. Птица, садясь на ветви дерева, постоянно раскачивается вверх и вниз, туда сюда, и изображения на ее сетчатке качаются соответственно. Это все равно как переживать постоянное землетрясение. Птицы удерживают голову, и, следовательно, изображение мира неподвижными благодаря старательному использованию мускулов шеи. Если вы снимаете на камеру птицу на раскачиваемой ветром ветке, вы почти можете представить, что голова прибита к фону, в то время как мускулы шеи используют голову как точку опоры, чтобы двигать остальные части тела. Когда птица идет, она использует тот же самый прием, чтобы сохранять свой воспринимаемый мир неподвижным. Именно поэтому шагающие цыплята дергают головой назад и вперед, что может показаться нам весьма забавной манерой. На самом деле это довольно разумно. Когда тело движется вперед, шея тянет голову назад контролируемым способом, так, чтобы изображения на сетчатке оставались неподвижными. Затем голова дергается вперед, чтобы позволить циклу повториться. Я не могу не задаться вопросом, не могло ли, как неблагоприятное последствие такой особенности птиц, получиться так, чтобы какая нибудь птица оказалась неспособна видеть реальное землетрясение, потому что е мускулы шеи автоматически обеспечивают коррекцию. Более серьезно, мы могли бы сказать, что птица использует мускулы своей шеи для упражнений в стиле Барлоу: оставляя недостойную внимания часть мира неизменной, чтобы выделить подлинное изменение.
Насекомые и многие другие животные, похоже, имеют подобную привычку совершать движения, чтобы сохранять свой видимый мир постоянным. Экспериментаторы демонстрировали это в так называемом «оптомоторном аппарате», где насекомое помещается на столе и окружается полым цилиндром, раскрашенным с внутренней стороны вертикальными полосами. Если вы теперь будете вращать цилиндр, то насекомое будет использовать ноги, чтобы поворачиваться, не отставая от цилиндра. Оно совершает движения, чтобы сохранять свой визуальный мир постоянным.
Обычно насекомое должно сообщать своей моделирующей программе ожидать движение во время ходьбы, иначе та начнет вводить коррекцию своими собственными движениями, и где она тогда окажется? Эта мысль побудила двух изобретательных немцев, Эриха ван Хольста и Хорста Миттельштедта, на дьявольски хитрый эксперимент. Если Вы когда либо наблюдали за мухой, моющей свое лицо лапами, вы знаете, что мухи способны откидывать голову полностью вверх тормашками. Ван Хольст и Миттельштедт смогли зафиксировать голову мухи в перевернутом положении, используя клей. Вы уже догадались о последствиях. Обычно всякий раз, когда муха поворачивает тело, модель в ее мозге велит ожидать соответствующее движение видимого мира. Но как только она делала шаг, несчастная муха с головой вверх тормашками получала данные, из которых следовало, что мир переместился в противоположном направлении, чем ожидалось. Поэтому она перемещала ноги дальше в том же самом направлении, чтобы скопменсировать эффект. Это заставляло видимое положение мира перемещаться еще дальше. Муха вращалась как волчок, с постоянно увеличивающейся скоростью – разумеется, в пределах очевидных практических ограничений.
Тот же Эрих ван Хольст также подчеркивал, что мы должны ожидать подобную путаницу, если нейтрализовать наши собственные волевые инструкции по перемещению глаз, например, подвергая действию наркотика перемещающие глаз мускулы. Обычно, если вы дадите вашим глазам команду переместиться вправо, то изображения на ваших сетчатках будут подавать сигнал о движении влево. Чтобы ввести коррекцию и создать видимость неподвижности, модель в голове должна быть перемещена вправо. Но если перемещающие глаз мускулы обездвижены, модель должна переместиться вправо в ожидании того, что, как оказывается несуществующим движением сетчатки. Позвольте ван Хольсту самому изложить эту историю, в его работе «Поведенческая физиология животных и человека» (1973):
Это действительно факт. Это было известно много лет от людей с парализованными мускулами глаза, и это было установлено точно из экспериментов Корнмюллера на себе, что каждая неосуществленная попытка предпринять движение глаза приводит к восприятию движения окружения в том же самом направлении.
Мы столь привыкли жить в нашем моделируемом мире, и он остается таким красивым в синхроным с реальным миром, что мы не понимаем, что это – симулированный мир. Нужны искусные эксперименты, такие как эксперимент ван Хольста и его коллег, чтобы показать нам как на самом деле. И это имеет свою темную сторону. Мозг, способный симулировать модели в воображении, также почти неизбежно подвергается опасности самообмана. Сколько из нас, будучи детьми и лежа в кровати, пугались, потому что думали, что видели призрака или чудовищное лицо, глядящее в в окне спальни, только чтобы обнаружить, что это был обман зрения? Я уже рассматривал, сколь охотно программа моделирования нашего мозга будет строить выпуклое лицо, там где в действительности вогнутое лицо. Точно так же, как охотно она создает призрачное лицо, там где в действительности собраны складки на белой занавеске, освещенной лунным светом.
Каждую ночь в нашей жизни мы видим сны. Наше симуляционное программное обеспечение создает миры, которые не существуют; людей, животных и места, которые никогда не существовали, возможно, не могли существовать. В тот момент мы воспринимаем эти модели, как если бы они были реальностью. Почему бы нам этого не делать, учитывая, что мы обычно воспринимаем реальность тем же способом – в виде моделей симуляции? Программа моделирования также может ввести нас в заблуждение, когда мы бодрствуем. Иллюзии, подобные вогнутому лицу, сами по себе безопасны, и мы понимаем, как они работают. Но если мы находимся под воздействием наркотиков, или у нас лихорадка, или мы голодаем, наша программа моделирования может создавать галлюцинации. На всем протяжении истории люди наблюдали видения ангелов, святых и богов; и они должно быть, казались им очень реальными. Скажем так, они, конечно, казались реальными. Они представляют собой модели, собранные нормальной программой моделирования. Программа моделирования применяет те же методы моделирования, что она обычно использует, когда представляет свою непрерывно обновляемую версию реальности. Неудивительно, что эти видения столь влиятельны. Неудивительно, что они меняли жизни людей. Так, если же мы слышим историю, что кто то видел видение, был посещен архангелом или слышал голоса в голове, мы должны тотчас усомниться, принимать ли это за чистую монету. Помните, что все наши головы содержат мощную и ультрареалистичную программу моделирования. Наша программа моделирования могла бы сколотить призрака, или дракона, или святую деву в мгновение ока. Это были бы детские игрушки для программы такой изощренности.
Предупреждение. Метафора виртуальной реальности соблазнительна и во многих отношениях уместна. Но есть опасность, что она создаст для нас ложное представление о том, что в мозге есть «маленький человек» или «гомункул», наблюдающий показ виртуальной реальности. Как подчеркивали философы, как Дэниела Деннетта, вы не объясняете ровным счетом ничего, если предполагаете, что глаз соединен проводами с мозгом таким способом, что небольшой киноэкран где нибудь в мозге непрерывно транслирует то, что проецируется на сетчатке. Кто смотрит на этот экран? Поднятый тогда вопрос не меньше, чем первоначальный вопрос, на который вы думаете, что ответили. Вы могли бы с тем же успехом позволить маленькому человечку смотреть на саму сетчатку, что, конечно, не является каким нибудь решением. Та же проблема возникает, если мы воспринимаем метафору виртуальной реальности буквально и воображаем, что какой то агент, запертый в голове, «переживает» представление виртуальной реальности.
Проблемы, поднятые субъективным сознанием, возможно, самые трудные во всей философии, и решать их далеко не входит в мои амбиции. Мое предположение более скромное, что каждый вид в каждой ситуации должен использовать свою информацию о мире любым способом, наиболее полезным для предпринятия действий. «Построение модели в голове» является полезным способом выразить, как она работает, и сравнение ее с виртуальной реальностью особенно полезно в случае людей. Как я утверждал ранее, модель мира, используемая летучей мышью, вероятно, будет подобна модели, используемой ласточкой, даже при том, что один связан с реальным миром через уши, а другой через глаза. Мозг строит свою модель мира способом, наиболее подходящим для деятельности. Так как деятельность летающих днем ласточек и летающих ночью летучих мышей схожа – навигация на высокой скорости в трех измерениях, избегание твердых препятствий и ловля насекомых в полете – они, вероятно, будут использовать одни и те же модели. Я не постулирую «маленькую летучую мышь в голове» или «маленькую ласточку в голове», чтобы наблюдать за этими моделями. Так или иначе, модель используется, чтобы управлять мускулами крыла, и это все, что я знаю.
Однако каждый из нас, людей, знает, что иллюзия одного агента, сидящего где то в середине мозга – мощная иллюзия. Я подозреваю, что этот случай может быть аналогичным модели объединения генов как «эгоистичных кооператоров», хотя они – принципиально независимые агенты, чтобы создать иллюзию единого тела. Я ненадолго возвращусь к этой идее ближе к концу следующей главы.
В этой главе был развит тезис, что мозг частично унаследовал от ДНК роль записи сведений об окружающей среде – скорее об окружающих средах, поскольку их много, и они простираются на недавнее и на отдаленное прошлое. Наличие записи прошлого полезно лишь поскольку она помогает в предсказании будущего. Тело животного представляет собой своего рода предсказание, что будущее будет похоже на предковое прошлое, в общих чертах. Животное выживет с вероятностью, отражающей степень исполнения этого предсказания. И модели симуляции мира позволяют животному действовать, как будто в ожидании того, что тот мир, видимо, будет идти своей дорогой следующие несколько секунд, часов или дней. Для полноты картины мы должны отметить, что сам мозг и его программное обеспечение виртуальной реальности являются, в конечном счете, результатами естественного отбора генов предков. Мы могли бы сказать, что степень предвидения генов ограничена, потому что будущее будет напоминать прошлое лишь в общих чертах. Для обеспечения подробностями и тонкостями, они предоставляют животному аппаратные средства и программное обеспечение виртуальной реальности, которая будет постоянно обновляться и пересматривать свои предсказания, чтобы соответствовать быстрым изменениям обстоятельств. Как будто гены говорят: «Мы можем моделировать базовую форму окружающей среды, вещи, которые не изменяются на протяжении поколений. Но при быстрых изменениях прибегнем к Вашей помощи, мозг».
Мы движемся в виртуальном мире, созданном нашим собственным мозгом. Наши реконструированные модели скал и деревьев являются частью окружающей среды, в которой мы, животные, живем, не меньше, чем реальные скалы и деревья, которые они отражают. И что увлекательно, наши виртуальные миры должны также считаться частью окружающей среды, в которой наши гены отобирались естественным отбором. Мы изобразили гены верблюда в виде обитателей предковых миров, отобранных, на выживание в древних пустынях и еще более древних морях, отобранных, на выживание в компании с совместимыми картелями других генов верблюда. Все это верно, и аналогичные истории миоценовых деревьев и плиоценовых саванн можно рассказать о наших генах. Мы должны теперь добавить, что, среди миров, в которых выживали гены, имеются виртуальные миры, построенные в предковом мозге.
В случае высоко социальных животных, таких как мы сами и наши предки, наши виртуальные миры, по крайней мере частично, являются коллективными сооружениями. Тем более, после изобретения языка, увеличения артефактов и подъема технологий наши гены должны были выживать в сложных и изменяющихся мирах, для которых самое экономное описание, которое мы можем подыскать – общая виртуальная реальность. Потрясающая мысль, что так же, как можно сказать, что гены выживали в пустынях или лесах, и так же, как можно сказать, что они выживали в компании других генов в генофонде, так же можно сказать, что гены выживали в виртуальных, даже поэтических мирах, созданных мозгом. Непосредственно к загадке человеческого мозга мы и обратимся в последней главе.
|
