Jak stworzyć umysł. - ebook

Pochwały dla Jak stworzyć umysł

„Wizja Kurzweila dotycząca przyszłości pełnej superusprawnień jest całkowicie rozsądna i uzasadniona, a jego książka powinna ułatwić drogę przyszłym robotycznym władcom Ziemi, którzy, jak się okazuje, będą nami”.

– The New York Times

„Ta książka to powiew świeżego powietrza... Kurzweil pokazuje, że optymizm jest uzasadniony”.

– Laura Spinney, New Scientist

„Fascynujące ćwiczenie z futurologii”.

– Kirkus Reviews

„Rzadko zdarza się znaleźć książkę, w której każda strona zawiera wyjątkowe i inspirujące informacje. Jak stworzyć umysł daje nam to i o wiele więcej. ma sposób na pokonanie pozornie przytłaczających wyzwań za pomocą rozumu i przekonuje czytelnika, że stworzenie niebiologicznej inteligencji, która przewyższy naszą, jest w zasięgu ręki. Ta książka jest zarówno wizjonerska, jak i przystępna i zabawna zarazem”.

– Rafael Reif, prezes MIT

„Nowa książka Kurzweila na temat umysłu jest wspaniała, na czasie i świetnie uzasadniona! To jego najlepsza książka do tej pory!”.

– Marvin Minsky, profesor Wydziału Sztuki i Nauk Medialnych na MIT; współzałożyciel Laboratorium Sztucznej Inteligencji na MIT; powszechnie uznawany za ojca sztucznej inteligencji

„Jeśli kiedyś się zastanawiałeś, jak działa twój umysł, to przeczytaj tę książkę. Przemyślenia Kurzweila ujawniają kluczowe podstawy ludzkiej myśli i naszej zdolności do jej odtworzenia. To elokwentna i skłaniająca do myślenia książka”.

– Dean Kamen, fizyk; wynalazca pierwszej przenośnej pompy insulinowej, maszyny do dializy HomeChoice i mobilnego systemu IBOT; założyciel FIRST; laureat Narodowego Medalu Technologii

„Jeden z najważniejszych pionierów SI, Ray Kurzweil, napisał książkę, która wyjaśnia prawdziwą naturę inteligencji, zarówno biologicznej, jak i niebiologicznej. Ta książka opisuje ludzki mózg jako maszynę, która rozumie hierarchiczne idee, od kształtu krzesła po naturę humoru. Jego ważne przemyślenia podkreślają kluczową rolę uczenia się zarówno przez mózg, jak i SI. Daje nam wiarygodny przewodnik do osiągnięcia celu nadludzkiej inteligencji, która będzie potrzebna do stawienia czoła wyzwaniom, z jakimi musi zmierzyć się ludzkość”.

– Raj Reddy, dyrektor Instytutu Robotyki przy Uniwersytecie Carnegie Mellon; laureat Nagrody Turinga od Stowarzyszenia dla Maszyn Liczących

„Ray Kurzweil był pionierem tworzenia systemów sztucznej inteligencji, które mogły odczytywać druk w jakiejkolwiek czcionce, syntezować mowę i muzykę i rozumieć mowę. Te systemy były prekursorami obecnej rewolucji w uczeniu się maszyn, która doprowadziła do powstania inteligentnych komputerów, które potrafią pokonać ludzi w grze w szachy albo Jeopardy! oraz prowadzić samochody. Jego nowa książka jest przejrzystym i przekonującym omówieniem postępu, zwłaszcza w dziedzinie uczenia się, który umożliwia rewolucję inteligentnych technologii. Daje nam też ważny wgląd w przyszłość, w której zaczniemy rozwiązywać najważniejszy, jak sądzę, problem nauki i technologii: jak działa mózg i jak wytwarza inteligencję”.

– Tomaso Poggio, profesor w programie Eugene McDermotta, Wydział Mózgu i Nauk Kognitywnych przy MIT, Centrum Biologicznego i Komputerowego Uczenia Się; były przewodniczący Instytutu Badań nad Mózgiem McGoverna przy MIT; jeden z najczęściej cytowanych neurobiologów na świecie

„Ta książka to kamień z Rosetty na temat tajemnic ludzkiej myśli. Co jeszcze bardziej niezwykłe, to plan stworzenia sztucznej świadomości, która jest równie przekonująca i emocjonalna, co nasza. Kurzweil radzi sobie z problemem świadomości lepiej niż ktokolwiek od Blackmore’a po Dennetta. Jego przekonujący eksperyment myślowy ma taką wartość, jak eksperymenty Einsteina: zmusza nas do uznania prawdy”.

– Martine Rothblatt, przewodnicząca i dyrektor generalny United Therapeutics; założycielka radia satelitarnego Sirius XM

„Książka Kurzweila to znakomity przykład jego genialnej zdolności łączenia idei z odrębnych dziedzin i wyjaśniania ich czytelnikom prostym i eleganckim językiem. Tak jak Progress in Flying Machines Chanuta napisany w epoce lotnictwa ponad sto lat temu, ta książka obwieszcza nadchodzącą rewolucję sztucznej inteligencji, która spełni proroctwa Kurzweila”.

– Dileep George, naukowiec zajmujący się SI; pionier hierarchicznych modeli kory nowej, współzałożyciel Numenty i Vicarious Systems

„Zrozumienie mózgu i sztucznej inteligencji przez Raya Kurzweila w głęboki sposób wpłynie na każdy aspekt naszego życia, każdą gałąź przemysłu na Ziemi i sposób, w jaki myślimy o naszej przyszłości. Jeśli te sprawy cię interesują, to przeczytaj tę książkę!”

– Peter H. Diamandis, prezes i dyrektor generalny X PRIZE, zastępca prezesa w Singularity UniversityJAK STWORZYĆ UMYSŁ

Ray Kurzweil jest jednym z wiodących światowych wynalazców, myślicieli i futurystów, który od trzydziestu lat stawia trafne prognozy na temat przyszłości. The Wall Street Journal nazywa go „niecierpliwym geniuszem”, a Forbes – „najdoskonalszą maszyną myślącą”. Znalazł się na liście dziesięciu najważniejszych przedsiębiorców, stworzonej przez magazyn Inc., i został opisany jako „prawowity następca Thomasa Edisona”. PBS uznało go za jednego z „szesnastu rewolucjonistów, którzy stworzyli Amerykę”.

Kurzweil był głównym wynalazcą pierwszego płaskiego skanera CCD, programu rozpoznającego pismo o różnych czcionkach, maszyny odczytującej druk dla niewidomych osób, syntezatora mowy odczytującego tekst, syntezatora muzyki zdolnego do odtworzenia dźwięku fortepianu i innych instrumentów oraz programu rozpoznającego mowę wprowadzonego do komercyjnego użytku.

Kurzweil jest laureatem Narodowego Medalu Technologii, został wprowadzony do Narodowej Galerii Sławnych Wynalazców i otrzymał dziewiętnaście doktoratów honoris causa oraz wyrazy uznania od trzech prezydentów USA.PODZIĘKOWANIA

Dla Amy Kurzweil za jej porady w dziedzinie sztuki pisania;

Dla Cindy Mason za wsparcie w badaniach i pomysły dotyczące SI i połączenia umysłu i ciała;

Dla Dileepa George’a za wybitne pomysły i oświecające rozmowy przez e-mail i nie tylko;

Dla Martine Rothblatt za jej oddanie technologiom opisywanym przeze mnie w książce, i współpracę w dziedzinie ich rozwijania;

Dla oddanego zespołu wydawnictwa Viking Penguin w składzie: Clare Ferro (prezes), Carolyn Coleburn (dyrektor do spraw publikacji) Yen Cheong i Langan Kingsley (publicyści), Nancy Sheppard (dyrektor do spraw marketingu), Bruce Giffords (redaktor produkcyjny), Kyle Davis (asystent redakcyjny), Fabiana Van Arsdell (dyrektor produkcyjny), Roland Ottewell (redaktor kopii), Daniel Lagin (projektant) i Julia Thomas (projektantka okładki) za przemyślaną ekspertyzę;

Dla moich kolegów na Uniwersytecie Osobliwości za pomysły, entuzjazm i przedsiębiorczość;

Dla moich kolegów: Barry Ptolemy, Ben Goertzel, David Dalrymple, Dileep George, Felicia Ptolemy, Francis Ganong, George Gilder, Larry Janowitch, Laura Deming, Lloyd watts, Martine Rothblatt, Marvin Minsky, Mickey Singer, Peter Diamandis, Raj Reddy, Terry Grossman, Tomaso Poggio i Vlad Sejnoha, którzy podali mi wspaniałe idee, które opisuję w tej książce;

Dla czytelników ekspertów: Ben Goertzel, David Gamez, Dean Kamen, Dileep George, Douglas Katz, Harry George, Lloyd Watts, Martine Rothblatt, Marvin Minsky, Paul Linsay, Rafael Reif, Raj Reddy, Randal Koene, Dr. Stephen Wolfram i Tomaso Poggio;

Dla moich czytelników laików, których nazwiska podałem powyżej;

W końcu, dla wszystkich twórczych myślicieli na całym świecie, którzy inspirują mnie każdego dnia.WSTĘP

Bo zmierz je – co do cala –

Ujrzysz, że w Mózgu się pomieści

I Pan – i przestrzeń cała

Mózg – bezdenniejszy jest niż Morze –

Bo zgłęb je – co do joty –

Ujrzysz, że Mózg Ocean wchłonie

Jak Gąbka – Wiadro Wody

Mózg ma dokładnie ciężar Boga –

Bo zważ ich – co do grama -

A Waga z Wagą – jak Litera

Z Głoską – będzie tożsama

(Emily Dickinson.

Tłum. Stanisław Barańczak)

Jako najważniejsze zjawisko we wszechświecie, inteligencja ma zdolność przekraczania naturalnych ograniczeń i przemiany świata na swoje podobieństwo. Nasza, ludzka inteligencja umożliwiła nam przekroczenie ograniczeń biologicznego dziedzictwa i przemianę samych siebie w tym procesie. Jesteśmy jedynym gatunkiem, który tego dokonał.

Historia ludzkiej inteligencji zaczyna się od wszechświata, który potrafi kodować informacje. Ten właśnie czynnik umożliwił ewolucję. To, w jaki sposób sam wszechświat doszedł do tego stanu, też jest ciekawą historią. Standardowy model fizyczny składa się z dziesiątek stałych, które muszą być dokładnie na swoim miejscu, w przeciwnym razie nie byłoby żadnych gwiazd, planet, mózgów i książek o mózgach. To, że prawa fizyki są tak precyzyjnie dostrojone, by umożliwić ewolucję informacji, wydaje się niesamowicie mało prawdopodobne. Jednak zgodnie z zasadą antropiczną nie moglibyśmy o tym rozmawiać, gdyby tak się nie stało. Tam, gdzie niektórzy widzą rękę boga, inni widzą wieloświat rodzący ewoluujące wszechświaty, z których te nudne (niezawierające informacji) wymierają. Bez względu na to, w jaki sposób nasz wszechświat stał się tym, czym jest, możemy zacząć historię od świata opartego na informacji.

Historia ewolucji rozwija się z rosnącym poziomem abstrakcji. Atomy – zwłaszcza atomy węgla, które mogą tworzyć bogate struktury informacyjne przez łączenie się w czterech różnych kierunkach, tworzą coraz bardziej złożone cząsteczki, w wyniku czego fizyka dała podstawy chemii.

Miliardy lat później wyewoluowała złożona cząsteczka zwana DNA, która była w stanie zakodować długie łańcuchy informacji i stworzyć organizmy opisane przez te „programy”, w wyniku czego chemia dała podstawę biologii.

W coraz szybszym tempie organizmy tworzyły sieci komunikacji i decyzji zwane układami nerwowymi, które mogły koordynować zarówno coraz bardziej złożone części ciała, jak i zachowania umożliwiające przetrwanie. Neurony wchodzące w skład układu nerwowego połączyły się w mózgi zdolne do inteligentnych zachowań. W ten sposób biologia daje początek neurologii, jako że mózgi stały się najnowszą technologią służącą do przechowywania informacji i manipulowania nią. Przeszliśmy od atomów przez molekuły i DNA do mózgów. Następny krok był wyjątkowo ludzki.

Ssaczy mózg ma zdolność, której nie znajdziemy w żadnej innej klasie zwierząt. Jesteśmy zdolni do myślenia hierarchicznego, rozumienia struktury złożonej z różnych elementów ułożonych we wzór, umiemy przedstawić ten wzór za pomocą symbolu, a następnie użyć tego symbolu jako elementu w jeszcze bardziej skomplikowanej konfiguracji. Ta umiejętność jest ulokowana w strukturze zwanej korą mózgu, która u ludzi osiągnęła taki poziom złożoności i umiejętności, że możemy nazywać te wzory ideami. Przez niekończący się proces rekurencji możemy budować coraz bardziej skomplikowane idee. Ten wachlarz rekurencyjnie połączonych idei nazywamy wiedzą. Tylko Homo sapiens posiada bazę wiedzy, która sama z siebie ewoluuje, rozwija się w sposób wykładniczy i jest przekazywana z pokolenia na pokolenie.

Nasze mózgi dały początek kolejnemu poziomowi abstrakcji, w taki sposób, że użyliśmy ich inteligencji oraz drugiego sprzyjającego czynnika – przeciwstawnego kciuka – do manipulowania środowiskiem w celu zbudowania narzędzi. Te narzędzia reprezentują nową formę ewolucji, neurologia dała początek technologii. To właśnie dzięki narzędziom nasza baza wiedzy może rosnąć bez ograniczeń.

Naszym pierwszym wynalazkiem było opowiadanie historii: język mówiony, który umożliwił nam przedstawianie idei za pomocą konkretnych zwrotów. Dzięki kolejnemu wynalazkowi – językowi pisanemu – stworzyliśmy konkretne kształty symbolizujące nasze idee. Biblioteki pisma w znaczny sposób rozszerzyły zdolność naszych mózgów do przechowywania i zwiększania bazy wiedzy rekurencyjnie zorganizowanych idei.

Nie wiadomo, czy inne gatunki, na przykład szympansy, mają zdolność wyrażania hierarchicznych idei za pomocą języka. Szympansy potrafią nauczyć się ograniczonego zestawu symboli w języku migowym i używać ich do porozumiewania się z ludzkimi opiekunami. Jednakże wiadomo, że zakres skomplikowania struktur językowych, z którymi szympansy są w stanie się uporać, jest ograniczony. Zdania, które szympansy potrafią stworzyć, są konkretnymi, prostymi sekwencjami czasowników i rzeczowników, małpy te nie są bowiem zdolne do nieskończonej ekspansji złożoności właściwej ludziom. Bardzo przyjemnym przykładem złożoności ludzkiego języka są spektakularne, wielostronicowe zdania w dziełach Gabriela Garcii Marqueza – jego „Ostatnia podróż statku widma” jest jednym zdaniem i sprawdza się zarówno w wersji oryginalnej, jak i w tłumaczeniu¹.

Główną ideą w moich wcześniejszych książkach na temat technologii (Wiek maszyn inteligentnych, napisana w latach 80. i opublikowana w roku 1989; Wiek maszyn duchowych, pisana od połowy do końca lat 90. i opublikowana w roku 1999, i Nadchodzi osobliwość, napisana w pierwszych latach XXI wieku i opublikowana w roku 2005) jest to, że nieodłącznym elementem procesu ewolucji jest jego przyspieszanie (w wyniku zwiększających się poziomów abstrakcji) i że jej produkty nabierają złożoności i umiejętności w sposób wykładniczy. Nazywam to zjawisko prawem przyspieszających zysków (PPZ) i odnosi się ono zarówno do ewolucji biologicznej, jak i technologicznej. Najdramatyczniejszym jego przykładem jest niebywale przewidywalny wzrost wykładniczy możliwości i stosunku cen do jakości technologii informacyjnych. Ewolucja technologii doprowadziła do powstania komputera, co z kolei umożliwiło znaczące zwiększenie naszej bazy wiedzy i pozwala na coraz większe połączenia między dziedzinami wiedzy. Internet jest doskonałym przykładem na zdolność hierarchicznego systemu do objęcia szerokiego wachlarza wiedzy przy zachowaniu jego struktury. Świat sam w sobie jest hierarchiczny – drzewa mają gałęzie, gałęzie mają liście, liście mają żyłki. Budynki mają piętra, piętra mają pomieszczenia, pomieszczenia mają drzwi, okna, ściany i podłogi.

Rozwinęliśmy także narzędzia, które teraz umożliwiają nam zrozumienie własnej biologii przez konkretne terminy informacyjne. Gwałtownie dokonujemy programowania zwrotnego procesów informacyjnych stojących u podstaw biologii, włącznie z tymi, które są w naszych mózgach. Mamy w posiadaniu kod życia w formie ludzkiego genomu. To osiągnięcie samo w sobie jest niezwykłym przykładem wzrostu wykładniczego, bo ilość danych genetycznych, jakie uległy sekwencjonowaniu, podwaja się każdego roku od około dwudziestu lat². Mamy teraz umiejętność symulowania na komputerach, jak sekwencja par zasad wzrasta do sekwencji aminokwasów, które zwijają się w trójwymiarowe białka, z których powstaje cały biologiczny świat. Złożoność białek, dla których możemy przeprowadzić symulację zwijania, stale się zwiększa wraz z wykładniczym rozwojem naszych mocy obliczeniowych³. Możemy też symulować, jak będzie wyglądać interakcja między białkami w złożonym trójwymiarowym tańcu atomowych sił. Nasze rozwijające się zrozumienie biologii jest jednym z ważnych aspektów odkrywania inteligentnych tajemnic, jakimi obdarzyła nas ewolucja, i następnie używania tych zainspirowanych biologią paradygmatów do wytworzenia jeszcze większej ilości inteligentnej technologii.

Trwa właśnie wielki projekt angażujący wiele tysięcy naukowców i inżynierów pracujących nad zrozumieniem najlepszego znanego nam przykładu inteligentnego procesu: ludzkiego mózgu. To być może najważniejsze przedsięwzięcie w historii cywilizacji ludzi i maszyn. W książce Nadchodzi osobliwość postawiłem teorię, że jedną z konsekwencji prawa przyspieszającego zysku jest to, że inne inteligentne gatunki najprawdopodobniej nie istnieją. Podsumowując, jeśli inne gatunki by istniały, to byśmy je zauważyli, biorąc pod uwagę stosunkowo krótki czas, jaki minął między zdobyciem topornej technologii (pomyśl, że w latach 50. dziewiętnastego wieku najszybszym sposobem na przesłanie informacji po całym kraju była poczta konna) a zdobyciem technologii, która jest w stanie przekroczyć własną planetę⁴. Z tej perspektywy inżynieria wsteczna ludzkiego mózgu może być uznana za najważniejszy projekt we wszechświecie.

Celem tego projektu jest dokładne zrozumienie, jak działa ludzki mózg, a następnie skorzystanie z odkrytych metod, żeby lepiej zrozumieć nas samych, naprawić mózg, jeśli będzie to konieczne i – co najważniejsze w kontekście tematu tej książki – stworzyć jeszcze więcej inteligentnych maszyn. Pamiętaj, że znaczące wzmacnianie naturalnych zjawisk jest dokładnie tym, co jest w stanie zdziałać inżynieria. Na przykład weź pod uwagę dość subtelne zjawisko zasady Bernoulliego, która stwierdza, że nad lekko zagiętą ruchomą powierzchnią jest odrobinę mniejsze ciśnienie powietrza niż nad płaską ruchomą powierzchnią. Matematyka równania Bernoulliego umożliwia wznoszenie się skrzydeł i nie została jeszcze w pełni opracowana przez naukowców, ale inżynierowie przyjęli ten subtelny wgląd i stworzyli cały świat lotnictwa.

W tej książce przedstawię tezę, którą nazywam teorią rozpoznawania wzorców przez mózg (TRWM), która, jak sądzę, opisuje podstawowy algorytm kory mózgowej (części mózgu odpowiedzialnej za percepcję, pamięć i krytyczne myślenie). W kolejnych rozdziałach opiszę, jak najnowsze odkrycia w dziedzinie badań nad mózgiem i nasze własne eksperymenty myślowe prowadzą do nieuchronnego wniosku, że ta metoda jest używana w całej korze mózgu. Wniosek płynący z PPZ i TRWN jest taki, że będziemy mogli wykorzystać te zasady, aby w znaczący sposób poszerzyć moce własnej inteligencji.

Ten proces już trwa, setki zadań i czynności wcześniej wykonywanych za pomocą samej ludzkiej inteligencji teraz są wykonywane przez komputery, często z o wiele większą precyzją i na znacznie większą skalę. Ilekroć wysyłasz e-mail albo odbierasz komórkę, inteligentne algorytmy optymalizują trasę twoich informacji. Badaniu elektrokardiograficznemu towarzyszy diagnoza równie precyzyjna, jak postawiona przez lekarza, podobnie jest w przypadku obrazów komórek krwi. Inteligentne algorytmy automatycznie wykrywają fałszerstwo karty kredytowej, sterują i lądują samolotami, kierują systemami obronnymi, pomagają projektować produkty za pomocą inteligentnych programów komputerowych, śledzą aktualny poziom zaopatrzenia, składają produkty w zautomatyzowanych fabrykach i grają w gry takie jak szachy albo nawet w subtelniejsze Go na mistrzowskim poziomie.

Miliony osób widziało, jak komputer IBM o imieniu Watson grał w grę Jeopardy! prowadzoną w języku potocznym i zdobył wyższy wynik niż najlepsi dwaj gracze ludzie razem wzięci. Należy zwrócić uwagę na to, że nie dość, że Watson przeczytał i „zrozumiał” język pytań w Jeopardy!, zawierający takie zjawiska, jak żarty językowe i metafory, to jeszcze samodzielnie zdobył wiedzę potrzebną, by odpowiedzieć, przez przeczytanie i zrozumienie setek milionów stron dokumentów napisanych językiem naturalnym, takich jak Wikipedia i inne encyklopedie. Musiał opanować praktycznie wszystkie dziedziny ludzkich dokonań intelektualnych, w tym historię, naukę, literaturę, sztuki piękne, kulturę i inne. IBM współpracuje teraz z Nuance Speech Technologies (wcześniej Kurzweil Computer Products, moją pierwszą firmą) nad nową wersją Watsona, który będzie czytał literaturę medyczną (wszystkie magazyny i najważniejsze blogi medyczne), aby stać się doskonałym diagnostą i konsultantem medycznym, korzystając z technologii rozumienia języka klinicznego opracowanej przez Nuance. Niektórzy obserwatorzy twierdzą, że Watson tak naprawdę nie „rozumie” pytań z Jeopardy! ani encyklopedii, tylko przeprowadza „analizę statystyczną”. Głównym twierdzeniem, jakie tu opiszę, jest to, że matematyczne techniki, jakie wyewoluowały w dziedzinie sztucznej inteligencji (takie jak te, z których korzysta Watson czy Siri, asystentka iPhone’a), są matematycznie bardzo zbliżone do metod, które wyewoluowały biologicznie pod postacią kory mózgu. Jeśli rozumienie języka i innych zjawisk przez analizę statystyczną nie liczy się jako prawdziwe zrozumienie, to ludzie też go nie mają.

Obecna u Watsona umiejętność opanowania wiedzy w dokumentach napisanych językiem naturalnym pojawi się w używanych przez ciebie wyszukiwarkach lada dzień. Ludzie już mówią do swoich telefonów naturalnym językiem (na przykład przez Siri, w której rozwoju brał udział Nuance). Ci posługujący się językiem naturalnym asystenci będą gwałtownie nabierać inteligencji, ponieważ będą korzystać z coraz większej ilości metod używanych przez Watsona i podobnie jak Watson, nieustannie się rozwijać.

Automatyczne samochody Google’a przejechały 322 tysiące kilometrów w zatłoczonych miastach i miasteczkach Kalifornii (ta liczba z pewnością będzie o wiele wyższa w chwili, gdy ta książka dotrze do prawdziwych i wirtualnych półek). W dzisiejszym świecie mamy wiele innych przykładów działania sztucznej inteligencji, a jeszcze więcej jest już na horyzoncie.

Kolejnym przykładem na działanie prawa przyspieszonych zysków jest fakt, że rozdzielczość przestrzenna skanów mózgu i ilość posiadanych przez nas informacji na jego temat podwaja się każdego roku. Okazuje się też, że możemy przetworzyć te informacje na działające modele i symulacje części mózgu. Poradziliśmy sobie z inżynierią zwrotną głównych funkcji kory słuchowej, w której przetwarzamy informacje na temat dźwięku; kory wizualnej, w której przetwarzamy informacje wzrokowe, i móżdżku, ośrodku niektórych umiejętności (takich jak łapanie lecącej piłki).

Najnowszym odkryciem projektu mającego na celu rozumienie, modelowanie i symulowanie ludzkiego mózgu byłoby zbudowanie sztucznej kory mózgowej, ośrodka rekurencyjnego myślenia hierarchicznego, w oparciu o korę ludzką. Kora mózgowa, stanowiąca 80% ludzkiego mózgu, składa się z wysoko powtarzalnej struktury, umożliwiającej ludziom tworzenie arbitralnie złożonych struktur i idei.

W teorii rozpoznawania wzorców przez mózg opiszę model sposobu, w jaki ludzki mózg uzyskuje tę krytyczną zdolność za pomocą bardzo sprytnej struktury zaprojektowanej przez ewolucję biologiczną^(*). Istnieją w tym mechanizmie szczegóły, których jeszcze nie rozumiemy, ale wiemy dość o funkcjach, które musi przeprowadzić, żebyśmy mogli stworzyć algorytmy uzyskujące ten sam cel. Dzięki temu, że zaczynamy rozumieć korę mózgową, mamy możliwość znacznego wzmocnienia siły zasady Bernoulliego. Zasada działania kory nowej jest prawdopodobnie najważniejszą ideą na świecie, ponieważ kora nowa jest w stanie reprezentować całą wiedzę i umiejętności, a także stwarzać nową wiedzę. To w końcu ona jest odpowiedzialna za każdą powieść, każdą piosenkę, każdy obraz, każde odkrycie naukowe oraz cały ogromny szereg innych produktów ludzkiej myśli.

Dziedzina nauki o mózgu bardzo potrzebuje teorii, która powiąże skrajnie odległe i głębokie obserwacje pojawiające się każdego dnia. Zjednoczona teoria jest wymagana w każdej większej dziedzinie nauki. W rozdziale 1 opiszę, jak dwóch marzycieli zjednoczyło biologię i fizykę, dziedziny, które wcześniej wydawały się być całkowicie nieuporządkowane i zróżnicowane, i wskażę, jak podobną teorię można by zastosować do krajobrazu mózgu.

W obecnych czasach możemy świętować złożoność ludzkiego mózgu. Google poda nam jakieś 30 milionów linków, jeśli wpiszemy zapytanie o cytaty na ten temat. (Nie da się tego przełożyć na faktyczną ilość cytatów, ponieważ niektóre podane strony zawierają wiele cytatów, a niektóre – żadnego). Sam James D. Watson napisał w 1992 roku, że: „mózg jest ostatnią i największą biologiczną granicą, najbardziej złożoną rzeczą odkrytą dotychczas we wszechświecie”. Wyjaśnia też, dlaczego uważa, że „zawiera setki miliardów komórek związanych trylionami połączeń. Mózg zdumiewa umysł”⁵.

Zgadzam się z przekonaniem Watsona o tym, że mózg jest najważniejszą biologiczną granicą, ale fakt, że zawiera wiele miliardów połączeń, niekoniecznie oznacza, że jego główna metoda funkcjonowania jest złożona, jeśli zidentyfikujemy zrozumiałe (i odtwarzalne) wzorce w tych połączeniach komórkowych, zwłaszcza te wyraźnie zbędne.

Zastanówmy się, co oznacza złożoność? Możemy zapytać, czy las jest złożony? Odpowiedź zależy od wybranej przez nas perspektywy. Możemy zauważyć, że w lesie są tysiące drzew i każde z nich jest inne. Możemy następnie powiedzieć, że każde z drzew ma tysiące gałęzi, z których każda jest inna. Następnie możemy opisać złożone zagięcia pojedynczej gałęzi. Wniosek może być taki, że złożoność lasu przekracza nasze najśmielsze wyobrażenia.

Takie podejście byłoby jednak porażką, bo drzewa przesłoniłyby nam las. Z pewnością, fraktalowe zróżnicowanie drzew i gałęzi jest bardzo duże, ale aby prawidłowo zrozumieć założenia lasu, musimy zacząć od zidentyfikowania wyraźnych wzorców zbędności i stochastycznych (czyli losowych) wariacji. Możemy powiedzieć, że koncepcja lasu jest prostsza od koncepcji drzewa.

Podobnie jest z mózgiem, który zawiera podobną ilość zbędności, zwłaszcza w korze nowej. Jak opiszę w tej książce, możemy powiedzieć, że pojedynczy neuron jest bardziej złożony niż ogólna struktura kory nowej.

Celem napisania niniejszej książki nie było dodanie kolejnego cytatu do istniejących już milionów, które podkreślają, jak bardzo złożony jest mózg, tylko zaskoczenie cię jego prostotą. Uczynię to, opisując, w jaki sposób podstawowe, genialne mechanizmy rozpoznawania, zapamiętywania i przewidywania wzorców powtarzane przez korę nową setki milionów razy wpływają na zróżnicowanie naszego myślenia. Podobnie jak zdumiewające zróżnicowanie organizmów bierze się z różnych kombinacji wartości w kodzie genetycznym znajdującym się w jądrowym i mitochondrialnym DNA, tak zdumiewające zróżnicowanie idei, myśli i form umiejętności opiera się na wartościach wzorców (połączeń i siły synaps) znajdujących się w strukturach rozpoznawania wzorców w korze nowej i pomiędzy nimi. Naukowiec z MIT Sebastian Seung mówi: „Tożsamość nie leży w naszych genach, lecz w połączeniach między komórkami mózgu”⁶.

Musimy odróżnić prawdziwą i pozorną złożoność wzorów. Pomyśl o słynnym zestawie Mandelbrota, który przez wiele lat był symbolem złożoności. Aby dostrzec jego pozorną złożoność, zrób zbliżenie na obraz (skorzystaj z linków w tym odnośniku)⁷. Wzory są nieskończenie skomplikowane i za każdym razem inne. Jednakże wzór na ich stworzenie nie mógłby być prostszy. Składa się z sześciu znaków: Z = Z² + C, gdzie Z jest „złożoną” liczbą (para liczb), a C jest stałą.

Pełne zrozumienie funkcji Mandelbrota nie jest konieczne, aby dostrzec jego prostotę. Wzór jest stosowany wielokrotnie i na każdym poziomie hierarchii. Podobnie jest z mózgiem. Jego powtarzająca się struktura nie jest tak prosta, jak złożony z sześciu znaków zestaw Mandelbrota, ale nie jest też tak złożony, jak by to mogły sugerować miliony cytatów na temat złożoności mózgu. Ten wzór kory nowej jest powtarzany wiele razy na każdym poziomie konceptualnej hierarchii reprezentowanej przez korę nową. Einstein dobrze wyraził moje cele dotyczące tej książki słowami: „każdy inteligentny głupiec może zrobić rzeczy większymi i bardziej złożonymi, ale poruszanie się w przeciwnym kierunku wymaga wiele odwagi”.

Jak dotąd mówiłem o mózgu. A co z umysłem? Na przykład w jaki sposób rozwiązująca problemy kora nowa uzyskuje świadomość? Kiedy już o tym mówimy, ile właściwie mamy świadomych umysłów w jednym mózgu? Istnieją dowody na to, że to może być więcej niż jeden.

Kolejnym ważnym pytaniem dotyczącym umysłu jest to, czy istnieje wolna wola i czy ją mamy? Pewne eksperymenty wykazują, że zaczynamy wprowadzać w życie nasze decyzje, jeszcze zanim uświadomimy sobie ich podjęcie. Czy to sugeruje, że wolna wola jest iluzją?

W końcu, jakie cechy naszego mózgu są odpowiedzialne za stworzenie tożsamości? Czy jestem tą samą osobą, co pół roku temu? Z całą pewnością nie jestem tą samą osobą, ale czy mam tę samą tożsamość?

Omówimy to, co teoria rozpoznawania wzorców przez mózg ma do powiedzenia o tych odwiecznych pytaniach.ROZDZIAŁ 1 EKSPERYMENTY MYŚLOWE DOTYCZĄCE ŚWIATA

Teoria Darwina o selekcji naturalnej pojawiła się bardzo późno w historii myśli.

Czy jej pojawienie się było opóźniane, ponieważ sprzeciwiała się prawdzie objawionej, czy dlatego, że była zupełnie nowym tematem w historii nauki, dlatego, że charakteryzowała tylko istoty żyjące, czy ponieważ mówiła o celach i przyczynach bez nawiązywania do aktu stworzenia? Nie sądzę. Darwin po prostu odkrył rolę selekcji, rodzaj przyczynowości bardzo odmienny od dotychczasowo panujących w nauce mechanizmów przyczyny i skutku. Pochodzenie fantastycznie zróżnicowanych istot żywych mogło być wyjaśnione przez przydatność nowych cech, niewykluczone, że powstałych losowo dla przetrwania. W naukach fizycznych lub biologicznych było bardzo mało zapowiedzi selekcji jako zasady przyczynowej.

B.F. Skinner

Nic nie jest święte poza integralnością własnego umysłu.

Ralph Waldo Emerson

Metafora geologiczna

Na początku dziewiętnastego wieku geolodzy zadumali się nad fundamentalnym pytaniem. Wielkie jaskinie i kaniony takie jak Wielki Kanion w USA czy Wąwóz Vikos w Grecji (najgłębszy kanion na Ziemi) istniały na całym świecie. Skąd wzięły się te majestatyczne formacje?

W każdym z tych przypadków strumień wody wydawał się wykorzystywać okazję, by przepływać przez te naturalne struktury, ale do połowy dziewiętnastego wieku myśl, że te delikatne przepływy przyczyniły się do stworzenia tych wielkich dolin i klifów, wydawała się absurdalna. Brytyjski geolog Charles Lyell (1797–1875) zasugerował, że to właśnie przepływ wody rzeźbił te wielkie formacje geologiczne przez bardzo długie okresy, ziarenko piasku po ziarenku. Teza Lyella została wyśmiana, ale w ciągu dwóch dekad została powszechnie przyjęta.

Jedną osobą, która uważnie przyglądała się odpowiedzi społeczności naukowej na radykalną tezę Lyella, był angielski naturalista Charles Darwin (1809–1882). Pomyśl o sytuacji biologii w 1850 roku. Ta dziedzina była nieskończenie złożona, wypełniona nieskończoną ilością gatunków zwierząt i roślin, a każdy z nich był przedstawiany bardzo szczegółowo. Naukowcy bardziej niż czemukolwiek sprzeciwiali się próbom stworzenia teorii, która by ujednolicała zdumiewające zróżnicowanie natury. Ta różnorodność była dowodem na wspaniałość boskiego stworzenia, nie mówiąc już o inteligencji naukowców, którzy byli w stanie ją opanować.

Darwin podszedł do problemu stworzenia ogólnej teorii gatunków przez analogię do tezy Lyella, aby opisać stopniowe zmiany w cechach gatunków przez wiele pokoleń. Połączył ten wgląd ze swoimi własnymi eksperymentami myślowymi i obserwacjami dokonanymi podczas słynnej podróży na okręcie Beagle i stwierdził, że w każdym pokoleniu jednostki, które były najlepiej dostosowane do przetrwania w swojej niszy ekologicznej, byłyby tymi, które stworzą następne pokolenie.

Książka Darwina O pochodzeniu gatunków pojawiła się w sprzedaży 22 listopada 1859 roku. Wspomniał tam o swoim długu u Lyella:

Zdaję sobie sprawę z tego, że ta doktryna selekcji naturalnej przedstawiona na powyższych wyobrażonych przykładach jest poddawana tym samym sprzeciwom, które po raz pierwszy zostały wypowiedziane przeciwko szlachetnym przekonaniom sir Charlesa Lyella na temat „współczesnych zmian ziemi na przykładzie geologii”, ale teraz rzadko słyszymy o tym, że działanie na przykład fal brzegowych jest mało znaczącą przyczyną odkrycia gigantycznych dolin lub formacji najdłuższej linii klifów na lądzie. Dobór naturalny może działać tylko przez zachowanie i akumulowanie nieskończenie drobnych odziedziczonych modyfikacji, z których każda jest korzystna dla zachowanego stworzenia. Podobnie jak nowoczesna geologia niemal odrzuciła takie poglądy, jak stworzenie wielkiej doliny przez pojedynczą falę potopową, podobnie będzie z doborem naturalnym, który jeśli jest prawdziwą zasadą, pokona wiarę w nieustające tworzenie nowych istot organicznych, albo jakichkolwiek wielkich i nagłych modyfikacji ich struktury¹.

Nowe idee zawsze spotykają się z oporem i nietrudno jest dostrzec przyczyny oporu w przypadku Darwina. To, że pochodzimy nie od Boga, a od małp, a wcześniej od dżdżownic, nie spodobało się wielu komentatorom. Sugestia, że domowy pies był naszym kuzynem, podobnie jak gąsienica, nie mówiąc już o roślinach, po których ona chodzi (w milionowej albo miliardowej części, ale nadal to pokrewieństwo), wielu osobom wydawała się bluźniercza.

Mimo to ta idea szybko zyskała popularność, bo przyniosła spójność temu, co wcześniej było ogromną ilością pozornie niezwiązanych obserwacji. W 1872 roku, w czasie publikacji szóstego wydania O pochodzeniu gatunków, Darwin dodał akapit: „Na pamiątkę dawnych przekonań zachowałem w kolejnych akapitach (…) kilka zdań sugerujących, że naturaliści wierzą w osobne stworzenie każdego z gatunków; byłem bardzo krytykowany za takie wyrażenie się. Bez wątpienia było to powszechne przekonanie w czasie, gdy ukazało się pierwsze wydanie niniejszej książki. (…) Obecna sytuacja jest zupełnie inna i niemal wszyscy naturaliści akceptują wielką zasadę ewolucji”².

Jednocząca idea Darwina uległa pogłębieniu w ciągu kolejnego stulecia. W 1869 roku, zaledwie dekadę po pierwszym wydaniu O pochodzeniu gatunków, szwajcarski lekarz Friedrich Miescher (1844–1895) odkrył substancję, którą nazwał „nukleiną” w jądrze komórkowym. Było to DNA³. W 1927 roku rosyjski biolog Nikolai Koltsov (1872–1940) odkrył coś, co nazwał „gigantyczną cząsteczką dziedziczenia”, która, jak opisał, składała się z „dwóch lustrzanych włókien, które powielały się w sposób prawie zachowawczy, używając każdego z włókien jako wzoru”. Jego odkrycie także zostało potępione przez wielu. Komuniści uznali je za faszystowską propagandę, a jego nagła, nieoczekiwana śmierć była przypisywana tajnej policji Związku Radzieckiego⁴. W 1953 roku, niemal stulecie po publikacji przełomowej książki Darwina, amerykański biolog James D. Watson (urodzony w 1928 roku) i angielski biolog Francis Crick (1916–2004) podali pierwszą odpowiednią charakteryzację struktury DNA, opisując ją jako podwójną helisę złożoną z dwóch spiralnie złożonych molekuł⁵. Warto wspomnieć, że ich odkrycie opierało się na czymś, co znamy teraz jako „zdjęcie 51”, zrobione przez ich koleżankę Rosalind Franklin przy użyciu krystalografii rentgenowskiej. Była to pierwsza reprezentacja podwójnej helisy. Z powodu wglądu, jakiego dostarczył obraz wykonany przez Franklin, pojawiły się sugestie, że powinna była mieć swój udział w Nagrodzie Nobla otrzymanej przez Watsona i Cricka⁶.

Dzięki opisowi cząsteczki, która mogła zawierać kod biologiczny, unifikująca teoria biologii zdobyła stabilną pozycję. Podawała proste i eleganckie podstawy całego życia. W zależności od wartości par zasad, z których składają się włókna DNA w jądrze komórkowym (i w mniejszym stopniu w mitochondriach), organizm mógł osiągnąć formę źdźbła trawy albo istoty ludzkiej. Ten wgląd nie wyeliminował cudownego zróżnicowania natury, ale dał nam zrozumienie, że owo niesamowite zróżnicowanie natury bierze się z wielkiej ilości struktur, które mogą zostać zakodowane w tej uniwersalnej cząsteczce.

Ujeżdżanie strumienia światła

Świat fizyki został wstrząśnięty na początku dwudziestego wieku przez kolejną serię eksperymentów myślowych. W 1879 roku niemieckiemu inżynierowi i gospodyni domowej urodził się chłopiec. Zaczął mówić dopiero po ukończeniu trzeciego roku życia, a jako dziewięciolatek miał problemy w szkole. W wieku lat szesnastu wyobrażał sobie ujeżdżanie promieni księżyca.

Ten młody chłopiec słyszał o eksperymencie angielskiego matematyka Thomasa Younga (1773–1829), z 1803 roku, który ustalił, że światło składa się z fal. Wniosek był taki, że fale świetlne muszą się przez coś przenosić, tak jak fale oceanu przenoszą się przez wodę, a fale dźwiękowe – przez powietrze i inne materiały. Naukowcy nazwali materiał, przez który przechodzą fale światła, „eterem”. Chłopiec słyszał też o eksperymencie przeprowadzonym w 1887 roku przez amerykańskich naukowców Alberta Michaelsona (1852–1931) i Edwarda Morleya (1838–1923), którzy próbowali potwierdzić istnienie eteru. Ten eksperyment opierał się na analogii podróżowania w łodzi w górę i w dół rzeki. Jeśli wiosłujesz z ustaloną szybkością, to twoja prędkość mierzona z brzegu będzie szybsza, jeśli popłyniesz z prądem rzeki, niż gdybyś płynął pod prąd. Michelson i Morley uznali, że światło przenosi się przez eter z ustaloną prędkością (czyli prędkością światła). Stwierdzili, że prędkość światła słonecznego, kiedy Ziemia porusza się w kierunku Słońca na jego orbicie (zmierzona z punktu odniesienia na Ziemi), musi być różna od prędkości mierzonej w czasie, gdy Ziemia oddala się od Słońca (o podwójną prędkość Ziemi). Udowodnienie tego potwierdziłoby istnienie eteru. Jednakże odkryli, że prędkość światła słonecznego była taka sama bez względu na pozycję Ziemi na orbicie Słońca. Ich odkrycia udowodniły, że nie ma „eteru”, ale o co naprawdę chodziło? To pozostało tajemnicą na prawie dwie dekady.

Kiedy niemiecki nastolatek wyobrażał sobie płynięcie obok fali świetlnej, uznał, że powinniśmy postrzegać fale świetlne jako zamrożone, tak samo jak pociąg wydawałby się nam nieruchomy, gdybyśmy jechali obok niego z tą samą prędkością. Uznał jednak, że to by było niemożliwe, bo prędkość światła powinna być stałą bez względu na nasz ruch. Wyobraził sobie więc, że płynie obok fali światła, ale z odrobinę mniejszą prędkością. Co by było, gdyby podróżował z prędkością wynoszącą 90% prędkości światła? Jeśli promienie światła są jak pociągi, to powinien zobaczyć promień przed sobą poruszający się z prędkością 10% prędkości światła. To by było to, co dostrzegliby obserwatorzy na Ziemi. Wiemy jednak, że prędkość światła jest stała, jak wykazał eksperyment Michelsona-Morleya. W takim razie musiałby zobaczyć promień światła poruszający się przed nim z pełną prędkością światła. To wyglądało na zaprzeczenie – jak to mogło być możliwe?

Chłopiec z Niemiec, który nazywał się Albert Einstein (1879–1955) odkrył odpowiedź przed ukończeniem dwudziestego szóstego roku życia. Młodemu Einsteinowi wydało się oczywiste, że to sam czas musiał dla niego zwolnić. Wyjaśnił swoje rozumowanie w artykule opublikowanym w 1905 roku⁷. Jeśli obserwatorzy z Ziemi mieliby spojrzeć na zegarek tego młodego człowieka, to dostrzegliby, że chodzi dziesięć razy wolniej. W rzeczy samej, po powrocie na Ziemię jego zegarek wykazałby, że minęło tylko 10% czasu (na razie zignorujemy przyspieszenie i spowolnienie). Jednakże z jego perspektywy zegarek działał normalnie, a promień światła obok niego podróżował z prędkością światła. Dziesięciokrotne spowolnienie czasu (w stosunku do zegarków na Ziemi) w pełni wyjaśnia pozorne rozbieżności w postrzeganiu. W ekstremalnym przypadku spowolnienie czasu sięgnęłoby zero w chwili, kiedy prędkość podróży dorównywałyby prędkości światła. Z tego wynika, że podróżowanie obok promienia światła jest niemożliwe. Mimo że nie da się podróżować z prędkością światła, teoretycznie możliwa jest podróż szybsza od prędkości światła. Czas wtedy zacząłby się cofać.

Ten wniosek wydawał się wielu krytykom absurdalny. Jak czas mógłby zwolnić jedynie na podstawie prędkości czyjegoś przemieszczania się? W rzeczy samej, przez osiemnaście lat (od eksperymentu Michelsona-Morleya) inni myśliciele nie byli w stanie dostrzec wniosku, który był tak oczywisty dla Mistrza Einsteina. Ci, którzy rozważali ten problem przez drugą połowę dziewiętnastego wieku, tak naprawdę „spadali z konia”, bo zamiast skorzystać z wniosków płynących z reguły skupiali się na swoich z góry założonych wnioskach na temat działania rzeczywistości. (Powinienem pewnie zmienić tę metaforę na „spadli z promienia światła”).

W następnym eksperymencie Einstein wyobraził sobie samego siebie i swojego brata w podróży kosmicznej. Znajdowali się w odległości 299 338 km. Einstein chce się przemieszczać szybciej, ale chce też utrzymać odległość między nimi, więc sygnalizuje bratu latarką, ilekroć chce przyspieszyć. Ponieważ wie, że sygnał dotrze do jego brata w ciągu sekundy, po wysłaniu sygnału odczekuje sekundę, zanim przyspieszy. Za każdym razem kiedy brat odbierze sygnał, od razu przyspiesza. W ten sposób obaj bracia przyspieszają w tym samym momencie i utrzymują stałą odległość między sobą.