Чому мозок випереджає штучний інтелект та що вивчає нейронаука. Інтерв'ю за мотивами подкасту «Лабораторія нонфікшн»

«Пізнавши самих себе, ми маємо шанс використати потужні навчальні алгоритми мозку наповну. Діти тільки виграють від розуміння чотирьох стовпів навчання: уваги, активного залучення, розуміння помилок і консолідації. Їх можна підсумувати чотирма слоганами: «Сконцентруйся», «Будь активним на уроці», «Вчися на власних помилках» і «Тренуйся щодня – спи щоночі».

Станіслас Деан «Як ми вчимося. Чому мозок навчається краще, ніж машина… Поки що»

         У дев’ятому випуску подкасту «Лабораторія нонфікшн» ведучий Олександр Панасюк розмовляв з кандидатом біологічних наук, нейрофізіологом та співзасновником проєкту «Beehiveor» Сергієм Даниловим про розвиток нейронауки в Україні, дослідження роботи мозку та книжку Станісласа Деана «Як ми вчимося. Чому мозок навчається краще, ніж машина… Поки що».

Олександр: Пане Сергію, хочу почати з короткого екскурсу. Ви співзасновник проєкту «Beehiveor». Розкажіть трохи про цю інституцію: з чого все почалося, як вона функціонує?

Сергій: Це декілька взаємопов’заних проєктів. Ми займаємося розробкою продуктів, пов’язаних з поведінкою людей, переважно працюємо з алгоритмами комп’ютер-віжн, спрямованими на розпізнавання певних поведінкових патернів в першу чергу за рухами очей. За посиланням можна знайти наші дослідження та взяти участь в одному з них:  людина працює за своїм ноутбуком, і можна записувати рухи її очей, щоб визначити, чи читає вона, чи просто дивиться в екран. Це одна з розробок, яку ми зараз просуваємо за допомогою європейської програми. Ми намагаємося визначати, як можна використовувати такі речі для вдосконалення онлайн-навчання, особливо, в теперішніх умовах з ковідом.

Також проводимо дослідження, пов’язані з вивченням того, що називають нейромаркетингом. Раніше проводили і науково-популярну роботу, але довелося призупинити її через ситуацію з карантином. Та все ж віримо, що колись повернемося до неї.

Олександр: Якщо загуглити поняття «нейронаука», то Вікіпедія скаже нам, що це сукупність. Що це за науки?

Сергій: Чим більше ми рухаємося уперед, тим більше дисципліни розпадаються, бо з’являються нові напрямки, погляди. Тому, так, це сукупність. Нейробіологічний напрямок — це будь-які науки, що досліджують мозок на різних рівнях. Для кожної парадигми є свій час, потім вона відходить, бо з’являються нові підходи. В науці постінйо є конкуренція. Насправді, аби розібратися в тому, що таке мозок, як він працює, треба трохи розумітися в молекулярній та клітинній біології, психології та інших науках.

Олександр: Можна помітити, що в будь-якій книгарні зараз є дуже багато книг про дослідження мозку. З чим пов’язана така популярність? Чому така складана тема стала масовою, відкритою і цікавою?

Сергій: Це цікаве запитання. Найпростіше пояснення — це те, що нейробіологія вивчає нас, пояснює всю складність поведніки на різних рівнях. Ми шукаємо відповіді на традиційні філософські питання: хто ми, звідки взялися, чому так поводимося. Наприклад, чи є різниця між чоловіками й жінками, як ми навчаємося, від чого це залежить? Всі ці запитання мають практичну цінність для кожної людини.

А чому саме за останні роки виріс інтерес до неї? Давайте розберемося, що ж відбулося з нейробіологією?  По-перше, злиття різних напрямків. По-друге, з’явилися потужні інструменти дослідження мозку, так звана нейровізуалізація. Ми спостерігаємо за людьми, які дають певну реакцію на якусь подію, і оцінюємо, що ж відбулося. Зараз всі дослідження розробляються комп’ютерними комплексами, адже інформація дуже складна для обчислення, обробки. А раніше, ще за часів мого студентства у 90-х це робилося вручну. Це дозволяє побачити цікаві речі: дослідження, які ми проводимо на тваринах і людях, подібні. В цьому можна побачити еволюційну концепцію.

Також ми можемо узагальнювати і переносити результати на практичні речі. Наприклад, ви можете зайти в інтернет, написати «Чому у мене буває поганий настрій без причини» і знайдете поясненя, яке можна прив’язати до нейробіологічних теорій.

Олександр: Де межа між академічністю і популярністю у тих книжках, які виходять на широку аудиторію? Тема складна, а книжка написана доступно — у чому секрет?

Сергій: Мені здається, це дуже класно. У цьому ціль науки — знайти такі пояснення, які можна узагальнити. Нас не завжди цікавить, як працює те, чим ми користуємося, але якісь базові розуміння потрібні кожному. Ми ж не комахи, що виконують одну функцію у житті. Чим ширший наш кругозір — тим легше адаптуватися до різної діяльності. Більшість книжок, які стали в цій темі бестселерами написані авторами досліжджень або близькими до сфери людьми.

Тенденція до науково-популярної літератури пішла з академічного середовища. Є автори, на яких орієнтуються багато інших. Можливо, ви читали чи чули про книжку «Чоловік, який сплутав дружину з капелюхом». Це просто наслідування підходу Лурії, і автор у цьому зізнається. Звчиайно, всі ці книжки класно розкривають, як працює мозок, що в ньому відбувається. В сучасному підході змінилося те, що він дає читачам інформацію емоційно, цікаво. І постпупово саме він став домінуючим.

Олександр: Чи є якісь конкретні ознаки бестселера?

Сергій: З моєї точки зору бестселером може бути одне, з чиєїсь — інше. Мені здається, це повинна бути книга, яка узагальнює конкретну тему. Наприклад, у того ж таки Станісласа Деана є важлива книжка про все, що відбулося  в нейронауці за останні 20-30 років стосовно свідомості. Він показує, як ми взагалі можемо досліджувати свідомість. І це важливе знання, але сама праця достатньо складна для розуміння.

Також вона повинна об’єднувати погляди багатьох вчених. Сучасна наука настільки складна, що одна людина не може самостійно зробити чогось великого. Наука повинна перевірятися, треба підживлюватися ідеями інших людей. Будь-яка робота, що стає бестселером, має бути метааналізом того, що робилося в галузі. А ще повинні бути історії — без них ми погано сприймажмо ідеї. Це вже щось від журналістики.

Олександр: Мені пригадується книжка «Смертельний ворог», видана «Лабораторією». Це унікальна робота — співпраця видатного епідеміолога й журналіста. Вона читається на одному диханні. А от «Як ми навчаємося» далася мені порівняно важко. Я її осилив, можна сказати. Адже я взагалі не володію термінологією про мозок. Там пропрацьовано дуже багато. Коли ж пішли педагогічні теми, стало значно легше. Поставлю питання, яке завжди мене цікавить у подкастах: чи можемо ми говорити про різницю між нашим та закордонним контекстом?

Сергій: Є жарт, що вся сучасна психологія зроблена на невеликій кількості англосаксонців з хорошим достатком, які потрапили в найкращі університети світу. По-перше, нейробіологічні підходи більш узагальнені, вони намагаються знайти універсальні моменти. Звичайно, щось може викликати спротив. Інколи якісь моменти важко пояснити просто. Та коли ми говоримо про вибірку — велику кількість людей — то контекст має значення. Дуже важливо знайти загальні речі й зрозуміти, як вони змінюються залежно від контексту. Є два підходи до вивчення: коли ми намагаємося знайти щось універсальне й тоді підлаштувати до унікального чи коли перебираємо багато різних кейсів, щоб зрештою вивести загальну тенденцію. Та логічніше, мені здається, починати вивчення людства з еволюційної теорії, а не з десятків різних суспільств.

Олександр: Тема непроста, як і книжка Станісласа Деана Але так з кожною наукою: що більше ти починаєш заглиблюватися, то більше множиш питання з кожним новим терміном і поняттям. З’являється відчуття, що це неохопна територія. І звідси у мене запитання: чи може така література разово бути вичерпна? Чи література з нейронаук взагалі може бути вичерпною, прочитавши два-три бестселери, можна принаймні поверхово розібратися у роботі мозку?

Сергій: Прочитавши дитячу енциклопедію, можна розібратися у тому, як працює літак. Але цього недостатньо, щоб стати інженером, який його побудує.

Олександр: Ну, це вже фахове питання. А я запитую про якісь базові речі.

Сергій: Гаразд, візьмемо книжку Деана. Її повинен прочитати кожен, хто причетний до освіти Але ж не лише їм цікаво, що буде зі штучним інтелектом, як він розвивається. До речі, прочитаєш таку книжку, і можна видихнути — з цим ще поки все в порядку, ще нічого страшного не відбувається.

 А ще там є про досить абсолютні речі. Наприклад, автор каже, що механізми навчання незмінні й не залежать від часу. Ми дуже багато працюємо з учителями, розвінчуємо нейроміфи (щось на кшталт того, що ліворукі навчаються по-одному, праворукі — по-іншому, що є візуали, аудіали і так далі). Треба знати, що це міфи. Звичайно, у кожної людини є індивідуальні відмінності, але це не значить, що у кожного й свій підхід до навчання. Визначити, що цікаво? Так. Але не треба для цього виробляти нову методику. Методика повинна бути одна, матеріали — різні. Це проста річ, але її дуже важкко довести, і, як на мене, автору це вдалося. В науці, як і в суді, — найважче довести те, що здається простим.

Цю книжку обов’язково треба читати інженерам, які займаються розробкою чи архітектурою нейронних мереж , бо у більшості випадків ми розуміємо: ті моделі, які використовуються зараз, були зроблені за біологічним зразком, але дуже далекі від нього. Тому ми повинні шукати паралельні речі. Знання про те, як працює мозок, допоможе нам створювати потужніший штучний інтелект, а він в свою чергу допоможе підсилити пізнавальні здібності. Це таке універсальне знання, яке повинно бути у кожної більш-менш освіченої людини.

Олександр: Повернімося до автора, Станісласа Деана. Яке місце він зараз займає у нейронауці? Читаючи першу частину книжки, я зрозумів, що людина в темі  і не нехтує колосальною кількістю професійних термінів, поза тим дає багато ясності. Що ви думаєте як науковець про нього?

Сергій: Він займався різними механізмами вивчення свідомості, а свідомість складна штука. Наприклад, виченням мерехтіння уваги, яка показує, чому нас моужть обманювати фокусники. У нього дуже прості досліди, ось один з них: людина повинна дивитися на екран, де мерехтять цифри, а через певний час з’являєтьсяся літера — тоді треба натиснути кнопку. Це відбувається з частотою в кілька мілісекунд. Ми дивимося, як змінюються цифри, бачимо літеру й радісно натискаємо клавішу. А вже через кілька цифр наступну букву не помічаємо, засліплені радістю від попередньої, яку довго очікували.

Такі речі нібито дуже прості й зрозумілі, але коли з’являються механізми нейровізуалізації, ми можемо подивитися, що відбувається в мозку, як нервові мережі реагують на такі ситуації, коли ми впізнали цю букву й це потрапило в нашу свідомість. Невелике розділення може продемонструвати, яка реакція відбувається в мозку, коли ми помічаємо літеру і коли ні. Ми можемо зрозуміти, які речі знаходяться на сублімінальному рівні обробки, тобто ми їх не можемо усвідомити. Подібні досліди підтверджують, що таке складне явище, як свідомість, можна досліджувати за допомогою простих експериментів.

Олександр: Кому можемо в першу чергу порекомендувати цю книжку?

Сергій: Як я вже казав, це всі люди, які мають відношення до освіти. А взагалі, це класне запитання. Кому потрібна книжка про те, як навчаємося ми і чим це відрізняється від того, як навчається машина? Мені здається, що розіратися у процесі навчання повинна кожна людина. Якщо не для себе, то для своїх дітей. Якщо у вас є діти, учні, ви навчаєтеся або плануєте це робити — вам треба читати такі книги.

Олександр: Але разом з тим автор бере популярну на сьогодні тему — комп’ютеризацію. Це те, що може помітити кожен навіть на прикладі наших телефонів — вони дуже змінилися за останні десять років.  Станіслас Деан в своїй роботі показує, що штучний інтелект — це не близька перспектива. Він показує, що людський мозок набагато вищий за можливості машин. Питання скоріше філософське: чи можливий штучний інтелект взагалі в глобальній перспективі?

Сергій: Тут важко робити якісь прогнози. Інколи бувають прориви, яких ми не очікуємо, а часом чекаємо, а вони не відбуваються. Хто думав, що до 20-х років 21 ст. ми ще не будемо на Марсі? В 70-х всі були впевнені в цьому. Хто думав, що ми досі не матимемо термоядерного реактора? Звичайно, буває навпаки. Але він говорить трохи інше: він каже, що приципи, за якими працюють мережі й принципи мозку це зовсім різне. Є сильний і слабкий штучний інтелект.

Слабким штучним інтелектом ми користуємося кожен день — він є звичною частиною нашого життя. Це той самий Netflix, який рекомендує вам фільм. Це набір статистичних принципів, які можна алгориитмізувати. А потім на основі зібраних даних зробити прогноз. Різниця в тому, що мозок робить прогнози на основі набагато меншої кількості інформації. Нам не потрібні величезні масиви даних. Багато науковців останні 20-30 років називають мозок машиною, яка робить прогнози на основі невизначеності. Але чому вона може робити їх досить непогано? Бо в нас є великий досвід, не лише свій, а й еволюційний.  Ми відбирали найкращі моделі, потрібні для виживання.

Класичний приклад: чому діти вірять в будь-що, наприклад, у Діда Мороза? Проста еволюційна модель: ти маєш вірити дорослим, щоб вижити, навіть якщо це просто якісь уявні речі, про які розповідають. Вона автоматична. Ми також автоматично імітуємо поведінку інших людей, тому дуже швидко навчаємося. Є таке класне слово — мавпувати. Так от мавпи не вміють так добре мавпувати, як люди. Є тисячі таких можедей, які уже встановлені в нашому мозку. На основі циього ми робимо якісь соціально адекватні припущення, а більшість наших рішень так чи інакше пов’язані з соціальними речами.

Є багато когнітивних викривлень, які так називають, але насправді це не викривлення. Наприклад, у більшгості людей втрата грошей викликає набагато сильніші почуття, ніж отримання еквівалентної суми. Це є одним з таких викривлень. Насправді тут ідеться не про гроші, а про те, що їх втрата завжди означала втрату статусу, а це вже досить важливо для виживання. В таких моментах є логіка, і щоб її зрозуміти, треба розуміти еволюційну логіку. Порівняння машин і людського розуму — дуже цікаве, адже усім хочеться розібратися, чому мозку щось вдається вдається краще, ніж машинам, але щось — навпаки.

Олександр: Пане Сергію, ще одне питання постскриптум. Що відбувається з нейронаукою в Україні, як вона розвивається? Які фактори? Наскільки ми включені в світовий контекст?

Сергій: Насправді я вже декілька років, як відійшов від академічної науки. Сучасна нейронаука — це дуже дорога справа. Ми нещодавно в нашому центрі купили енцефалограф, і він коштував більше ніж 16 000 євро, а це просто один невеликий енцефалограф для локальний рішень. Уявіть лабораторію, яка повинна бути добре обладнана для оцінки поведінки люедй. Вона коштуватиме близько мільйона лодарів. Дослідження мозку на межі між різними передовими відкриттями. Останні проривні технології, як наприклад, оптогенетика, дуже коштовні. Наші вчені не мають такої можливості. Про нашу академічну науку не поговриш без сліз. Але завжди є люди, які в цій системі можуть залишатися наплаву.

Наука — це така шутка, що тримається на зв’язку різних інституцій, різних країн. Можна помітити, як на це вплинув ковід — значно зменшилася кількість статей, які вийшли за останній рік, бо без обміну наука не може існувати. Звичайно, і в нас є люди, які дають певний результат, наприклад, в інституті фізіології ім. Богомольця. В 70-80 роках це був один із найкращих інститутів, що займався різними технологіями, пов’язаними зі стимуляцією клітин. Потенціал у нього високий. Але як відновити це? Як зробити українську науку частиною світової? Мені здається, тільки способом такого обміну, бо інакше ми будемо тільки відставати й наздоганяти.

Олександр: Дякую вам за таку ємку розмову на тему, яка очевидно не є доступною і простою. Наостанок скажу: читайте добру літературу!

Підготувала Повх Анна

Ми працюємо нам тим, щоб готувати вам корисні і важливі матеріали в блозі "Лабораторії". Нижче на сторінці ви знайдете книжки на подібну тематику, на які було б варто звернути увагу. Якщо у вас є бажання підтримати наш проект - ви можете замовити книжки у нас для себе чи друзів і це стане гарним подарунком!