Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока - Станислас Деан

Данный пример наглядно иллюстрирует, как знания более высокого порядка, сформулированные на так называемом «метауровне», управляют наблюдениями более низкого уровня. Стоит нам усвоить некое абстрактное метаправило – например, «шары в каждом ящике одного цвета», – как процесс научения значительно ускоряется. Конечно, это правило может оказаться и ложным. Вы будете сильно удивлены (или «метаудивлены»), если в десятом ящике окажутся шары всех цветов. В этом случае вам придется пересмотреть свою ментальную модель и поставить под вопрос допущение о том, что все ящики одинаковые. Возможно, вы предложите гипотезу еще более высокого уровня, «метаметагипотезу». Скажем, что ящики бывают двух видов: в одних лежат шары одного цвета, в других – разных цветов. Если так, то вам потребуется по меньшей мере два шара из каждого ящика, чтобы сделать какие-либо выводы. В любом случае формулирование иерархии абстрактных правил существенно сократит драгоценное время научения.

В этом смысле научение предполагает управление внутренней иерархией правил и попытки как можно скорее вывести из них наиболее общие, подытоживающие целую серию наблюдений. Человеческий мозг, по-видимому, применяет этот иерархический принцип с детства. Возьмем двух– или трехлетнего ребенка, который гуляет в саду и узнает от родителей новое слово – допустим, слово «бабочка». Зачастую ребенку достаточно услышать слово один или два раза, и вуаля! – его значение зафиксировано в памяти. Невероятная скорость! Ни одна из известных на сегодняшний день систем искусственного интеллекта не способна учиться так быстро. Почему это так трудно? Потому что любой случай употребления слова не полностью ограничивает его значение. Обычно ребенок слышит слово «бабочка», находясь в окружении цветов, деревьев, игрушек и людей; все это – потенциальные значения нового слова, не говоря даже о менее очевидных значениях: каждое мгновение нашей жизни полно не только звуков, запахов, движений, действий, но и абстрактных свойств. «Бабочка» вполне может означать цвет, небо, движение или симметрию. Существование абстрактных слов только усложняет задачу. Как дети узнают смысл слов «думать», «верить», «нет», «свобода» и «смерть», если то, что они обозначают, не поддается чувственному восприятию? Как они понимают, что значит «я», если каждый раз, когда они слышат это местоимение, говорящие имеют в виду… самих себя?!

Быстрое усвоение абстрактных слов так же несовместимо с наивными взглядами на формирование словарного запаса, как павловское обусловливание или скиннеровские ассоциации. Искусственным нейронным сетям, которые просто пытаются соотнести входные данные с выходными и образы со словами, обычно требуются тысячи попыток, прежде чем они начнут понимать, что слово «бабочка» относится к вон тому разноцветному насекомому в углу изображения. Разумеется, такое поверхностное соотнесение слов с картинками никогда не позволит установить смысл слов без фиксированного денотата, например, местоимения «мы», наречия «всегда» или существительного «запах».

Усвоение новых слов представляет огромную проблему для когнитивной науки. Тем не менее сегодня мы знаем, что часть решения кроется в способности ребенка формулировать нелингвистические, абстрактные, логические репрезентации. Еще до того, как малыши овладевают первыми словами, они активно пользуются своеобразным языком мышления, на котором могут формулировать и проверять абстрактные гипотезы. Их мозг – не «чистый лист»; врожденные знания, которые они проецируют на внешний мир, существенно ограничивают абстрактное пространство, в котором происходит научение. Более того, дети быстро схватывают значения новых слов потому, что в выборе подходящих гипотез руководствуются целым арсеналом правил высокого уровня. Такие метаправила значительно ускоряют процесс научения – точь-в-точь как в задаче с разноцветными шарами в разных ящиках.

Одно из правил, облегчающих усвоение лексики, заключается в том, чтобы всегда отдавать предпочтение простейшему предположению (наименьшему множеству), совместимому с данными. Например, когда ребенок слышит, как его мать говорит: «Посмотри на собаку», теоретически ничто не мешает слову «собака» относиться к этой конкретной собаке (Снупи) или, наоборот, к любому млекопитающему, четвероногому существу, животному или вообще всему живому. Как же ребенок узнает истинное значение слова – например, что слово «собака» применимо ко всем собакам, но только к собакам? Эксперименты показывают, что дети рассуждают логически: они проверяют все гипотезы, но оставляют только самую простую модель, которая согласуется с данными. Когда малыш слышит слово «Снупи», это всегда контекстуально связано с конкретным существом, а самое маленькое множество, совместимое с этими наблюдениями, ограничивается данной конкретной собакой. Впервые услышав слово «собака» в определенном контексте, многие дети полагают, что это слово относится только к конкретному животному, но, услышав его дважды, в двух разных контекстах, делают вывод, что слово относится ко всему виду. Согласно прогнозу математической модели, достаточно трех или четырех примеров, чтобы установить верное значение27. Такие логические выводы дети делают быстрее, чем любая искусственная нейросеть, существующая на сегодняшний день.

Овладеть речью в рекордные сроки (по сравнению с современными системами искусственного интеллекта) детям позволяют и другие хитрости. Одно из таких метаправил всем известно: обычно говорящий смотрит на то, о чем говорит. Это правило позволяет детям значительно ограничить абстрактное пространство, в котором они ищут значение нового слова: ребенку не нужно соотносить каждое незнакомое слово со всеми объектами в своем поле зрения, как поступил бы компьютер. Последний будет делать это до тех пор, пока не соберет достаточно данных и не убедится, что каждый раз, когда он слышит о бабочке, где-то есть маленькое разноцветное насекомое. Чтобы понять, о чем говорит мама, ребенку достаточно проследить за ее взглядом или направлением пальца. Это называется «совместным вниманием» и является фундаментальным принципом овладения речью.

Вот изящный эксперимент: покажите двух– или трехлетнему ребенку новую игрушку, посмотрите на нее и скажите: «Пупс!» Ребенок с первого раза поймет, что «пупс» – это название предмета. Теперь воспроизведите ситуацию, но на этот раз молчите – пусть слово «пупс» малыш услышит из динамика. В этом случае он ничему не научится, потому что не сможет расшифровать намерение говорящего28. Маленькие дети усваивают значение нового слова только в том случае, если понимают намерение человека, который его произнес. Эта же способность позволяет им сформировать обширный запас абстрактных слов: чтобы понять, к какой мысли или слову апеллирует говорящий, они должны поставить себя на его место.

Дети используют множество метаправил для заучивания слов. Например, они опираются на грамматический контекст. Возьмем английский язык. Когда ребенку говорят: Look at the butterfly («Посмотри на эту бабочку»), наличие детерминатива the подсказывает ему, что следующее слово должно быть существительным. Это метаправило, несомненно, приобретено – дети явно не появляются на свет с врожденным знанием всех артиклей на всех языках. Тем не менее исследования показывают, что данный тип научения происходит очень быстро: к году младенцам уже известны самые распространенные детерминативы и другие служебные слова, облегчающие дальнейшее научение29.