Нейроброня: новый взгляд на работу мозга в условиях тревожного мира - Джу Хан Ким

Однако теория Фристона выходит далеко за рамки объяснения иллюзий. Возьмем простой пример: вы заходите в темную комнату и нащупываете выключатель. С точки зрения принципа свободной энергии, ваша рука движется не случайно – каждый миллиметр ее траектории проверяет определенное предположение мозга о том, где должен находиться выключатель. Когда вы его находите, это не просто удача – это успешное подтверждение внутренней модели вашего мозга.

Особенно впечатляет, как эти идеи преобразили современную нейробиологию. Разработанный Фристоном метод статистического параметрического картирования стал стандартом для анализа данных фМРТ. Но главное – его теория дала новый язык для описания психических расстройств. Шизофрения, например, может рассматриваться как сбой в системе предсказаний мозга, когда внутренние модели начинают преобладать над реальными сенсорными данными.

Сегодня принцип свободной энергии выходит за пределы нейробиологии. В робототехнике на его основе создают системы, способные к самостоятельному обучению. В психиатрии разрабатывают новые методы терапии. Даже в экономике начинают применять эти идеи для моделирования поведения больших групп людей.

«Мы на пороге нового понимания сознания», – говорит Фристон. Его теория предлагает не просто описание работы мозга, а фундаментальный принцип организации любой сложной системы, стремящейся выжить в изменчивой среде. От отдельных нейронов до целых социумов – все подчиняется этому универсальному закону минимизации неожиданностей. Возможно, самое удивительное в этой теории то, что она превращает наш повседневный опыт в серию маленьких научных открытий. Каждый раз, когда вы узнаете знакомое лицо в толпе или инстинктивно отдергиваете руку от горячего, ваш мозг совершает те же вычисления, что и сложнейшие системы искусственного интеллекта. Только делает это намного элегантнее – и пока что совершенно бесплатно.

КОГДА ВЫ УЗНАЕТЕ ЗНАКОМОЕ ЛИЦО В ТОЛПЕ ИЛИ ИНСТИНКТИВНО ОТДЕРГИВАЕТЕ РУКУ ОТ ГОРЯЧЕГО, ВАШ МОЗГ СОВЕРШАЕТ ТЕ ЖЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ, ЧТО И СЛОЖНЕЙШИЕ СИСТЕМЫ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА.

Самосознание – субъект, который сводит к минимуму свободную энергию

Согласно теории Карла Фристона, все психические процессы – от простого восприятия до сложных размышлений – подчинены одной цели: минимизировать несоответствие между ожиданиями мозга и реальными ощущениями.

В центре этой системы находится загадочный «агент» – наше самосознание, которое Фристон называет «Я». Это не статичная сущность, а динамический процесс, возникающий из постоянной работы по уменьшению ошибок предсказания. Когда вы видите неясную тень в темноте, именно это «Я» решает: ветка это или злоумышленник? Оно выбирает наиболее вероятное объяснение из всех возможных, опираясь на прошлый опыт и текущий контекст.

Но как именно работает этот механизм? Мозг действует как опытный статистик, использующий байесовские методы. Он не обрабатывает всю поступающую информацию, а выбирает только те данные, которые нужны для проверки своих гипотез. Ваше «Я» – это и есть та самая главная гипотеза, которая подтверждается снова и снова через цикл «предсказание – проверка – коррекция». Этот процесс охватывает не только внешние ощущения, но и внутренние состояния. Боль, голод, радость – все эти переживания тоже результат интерпретации сигналов тела. Когда система работает правильно, мы чувствуем себя целостными. Но если возникают сбои, может появиться ощущение отчуждения от собственного тела или эмоций.

МОЗГ НЕ ОБРАБАТЫВАЕТ ВСЮ ПОСТУПАЮЩУЮ ИНФОРМАЦИЮ, А ВЫБИРАЕТ ТОЛЬКО ТЕ ДАННЫЕ, КОТОРЫЕ НУЖНЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ СВОИХ ГИПОТЕЗ.

Феномен самоподтверждения – ключ к пониманию сознания. Наше «Я» существует потому, что мозг постоянно находит доказательства его существования в собственном же опыте. Это похоже на замкнутый круг: гипотеза о существовании «Я» объясняет наш опыт, а опыт подтверждает его существование.

Таким образом, каждая наша мысль, каждое решение – часть этого грандиозного проекта по минимизации свободной энергии, где рассказчиком и главным героем одновременно выступает наше собственное «Я».

Марковское ограждение: Модель для процесса активного вывода

Цепь Маркова и марковское ограждение

Теория свободной энергии Карла Фристона предлагает революционный взгляд не только на работу мозга, но и на саму природу жизни. В ее основе лежит концепция границы – того тонкого барьера, который отделяет живой организм от окружающей среды, создавая условия для возникновения сознания. Эта граница, называемая «марковским ограждением», представляет собой динамическую систему обмена, где внутреннее и внешнее находятся в постоянном взаимодействии.

Рис. 16 Концептуальная схема модели «марковское ограждение». Узлы 2, 3, 4, 6 и 7, окружающие внутренний узел 5, представляют собой марковское ограждение узла 5. Источник: Кирхгоф и др., 2018 г.

На рисунке 16 представлена наглядная схема этой концепции. Центральный узел (5) символизирует внутреннее состояние организма, окруженное комплексной сетью взаимосвязей. Узлы 2 и 3 – «родители», влияющие на внутреннее состояние; узлы 6 и 7 – «дети», на которые это состояние воздействует; узел 4 – «супруг», связанный через общих «детей». Вместе они образуют статистическую границу, полностью определяющую поведение центрального узла без необходимости учитывать внешние факторы (узел 1).

Этот принцип пронизывает все уровни организации жизни. Например когда вы слышите знакомую мелодию, ваш мозг не обрабатывает каждый звук отдельно. Вместо этого он активирует целую сеть связанных представлений – воспоминаний, эмоций, ассоциаций, которые и придают музыке смысл. При этом внешние шумы, такие как разговоры или звуки улицы, фильтруются как нерелевантные. Особенно ярко эта система проявляется в языке. Значение слова зависит от контекста – того самого марковского ограждения. Именно поэтому фраза «летучая мышь» в разговоре о животных и спортивном инвентаре вызывает разные ассоциации. Алгоритмы обработки естественного языка в ИИ используют этот принцип, предсказывая наиболее вероятное продолжение фразы.

КОГДА ВЫ СЛЫШИТЕ ЗНАКОМУЮ МЕЛОДИЮ, ВАШ МОЗГ АКТИВИРУЕТ ЦЕЛУЮ СЕТЬ СВЯЗАННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ – ВОСПОМИНАНИЙ, ЭМОЦИЙ, АССОЦИАЦИЙ, КОТОРЫЕ И ПРИДАЮТ МУЗЫКЕ СМЫСЛ.

Но самое удивительное – как эта концепция объясняет работу сознания. Наше «Я» возникает именно на этой границе между внутренним и внешним, в точке, где мозг минимизирует расхождение между предсказаниями и реальными ощущениями. Каждое восприятие, каждое действие – акт балансирования на этой границе, постоянная корректировка внутренних моделей под влиянием внешних сигналов.

Теория Фристона показывает, что этот принцип универсален. В бизнесе успешная компания создает свое марковское ограждение из поставщиков, клиентов и партнеров, минимизируя неопределенность внешней среды. В экологии устойчивые экосистемы поддерживают баланс через сложные сети взаимозависимостей. Таким образом, принцип свободной энергии через концепцию марковских границ предлагает нам новый язык для описания сложных систем.

Четыре состояния жизни, которые видно через марковское ограждение

Наш мозг постоянно балансирует между четырьмя фундаментальными состояниями: внешним, внутренним, сенсорным и поведенческим. Эти состояния не существуют изолированно – они переплетаются, образуя динамическую сеть, где каждое взаимодействие направлено на одно: