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

В своем труде «Эмиль, или О воспитании» Руссо пишет: «Любознательным становишься лишь по мере обучения». И здесь он снова ошибается: любознательность – это не результат обучения, это функция, которую мы должны приобрести. Любопытство присутствует в нас с самого раннего возраста и является неотъемлемой частью человеческого мозга, ключевым элементом нашего алгоритма научения. Мы не просто ждем, когда новая информация дойдет до нас, как это делает большинство современных искусственных нейросетей – простые функции ввода-вывода, пассивно подчиненные своей среде. Как заметил еще Аристотель, мы, люди, уже рождаемся с жаждой знаний и постоянно ищем новое, активно исследуя окружающий нас мир.

Любопытство – фундаментальное стремление организма: движущая сила, которая побуждает нас к действию точно так же, как голод, жажда, потребность в безопасности или желание размножаться. Какую роль оно играет в выживании? Исследовать окружающую среду с тем, чтобы лучше ее контролировать, в интересах большинства видов животных (млекопитающих, а также многих птиц и рыб). Согласитесь, весьма рискованно строить гнездо, логово, нору или дом, предварительно не проверив окрестности. В нестабильной вселенной, населенной хищниками, развитая любознательность – вопрос жизни и смерти; именно поэтому большинство животных регулярно обходят свою территорию, тщательно проверяют все необычное, изучают каждый новый звук и объект… Именно любопытство заставляет их выходить из зоны комфорта и гонит на поиски знаний. В неопределенном мире ценность информации высока, и живые существа платят за нее дарвиновской валютой – выживанием.

Таким образом, любопытство – та сила, которая побуждает нас исследовать окружающий мир. С этой точки зрения любопытство сродни потребности в пище или половом партнере, за исключением того, что оно мотивировано нематериальной ценностью – знаниями. И действительно, нейробиологические исследования показывают, что для нашего мозга ранее неизвестная информация есть награда сама по себе: она активирует дофаминовую систему. Как мы помним, это нейронная сеть, которая срабатывает в ответ на еду, наркотики и секс. У приматов и, вероятно, у всех млекопитающих дофаминовая система реагирует не только на материальные блага, но и на новую информацию. Некоторые дофаминергические нейроны сигнализируют о возможном притоке информации в будущем, как будто само предвкушение новых знаний приносит удовольствие269. Благодаря данному механизму крысы могут выработать условную реакцию не только на пищу или наркотические вещества, но и на новизну. Например, они склонны предпочитать места, содержащие новые предметы и тем самым удовлетворяющие их любопытство, и избегать скучных мест, где никогда ничего не происходит270. По большому счету мы ведем себя точно так же, когда переезжаем в большой город, чтобы сменить обстановку, или лихорадочно листаем Facebook или Twitter, стремясь узнать последние новости.

Человеческая тяга к знаниям задействует дофаминовую систему даже тогда, когда обусловлена сугубо интеллектуальным любопытством. Представьте, что вы лежите в МРТ-сканере и вам задают вопросы типа «Кто был президентом Соединенных Штатов, когда Дядя Сэм[31] впервые отрастил бороду?»271. В конце концов экспериментатор удовлетворит ваше любопытство, но прежде обязательно спросит, как сильно вам хочется узнать правильный ответ. Иными словами, каковы нейрональные корреляты субъективного чувства любопытства? Степень заинтересованности тесно коррелирует с активностью нейронов прилежащего ядра и вентральной области покрышки – двух основных центров дофаминовой системы. Чем сильнее ваше любопытство, тем активнее эти области. Сигналы регистрируются уже на стадии предвкушения ответа: еще до того, как ваше любопытство будет удовлетворено, сам факт, что скоро вы узнаете ответ, возбуждает дофаминергические нейроны. Ожидание некоего положительного события – в данном случае ответа – есть вознаграждение само по себе.

Сигналы любопытства предсказывают, сколь многому вы научитесь в итоге. Память и любопытство взаимосвязаны: чем больше вы чем-то интересуетесь, тем выше вероятность, что вы это запомните. Иногда любопытство переносится и на смежные события: мы часто запоминаем сопутствующие детали, например лицо прохожего или человека, сообщившего нам ценную информацию. Иными словами, степень тяги к знаниям определяет легкость и прочность запоминания.

Благодаря дофаминовой сети удовлетворение желания учиться – или даже предвкушение такого удовлетворения – положительное подкрепление само по себе. Научение обладает внутренней ценностью для нервной системы. То, что мы называем любопытством, есть не что иное, как эксплуатация этой ценности. Как таковой наш вид, вероятно, уникален, ибо наделен непревзойденной способностью учиться. По мере гоминизации развивалась и наша способность представлять мир. Мы единственные животные, которые строят формальные теории мира на языке мышления. Наука стала нашей экологической нишей: Homo sapiens – единственный вид без определенной среды обитания, который может приспособиться к любой среде.

Будучи отражением наших необычайных способностей к научению, человеческая любознательность, кажется, возросла десятикратно. В ходе эволюции мы приобрели развитую форму любопытства – так называемую эпистемическую любознательность: чистое стремление к знаниям во всех областях, включая самые абстрактные. Как и другие млекопитающие, мы изучаем мир – посредством не только фактического движения, но и мысленных экспериментов. Если другие животные исследуют окружающее их физическое пространство, то человек исследует концептуальные миры. Кроме того, нашему виду присущи специфические эпистемические эмоции, подпитывающие нашу жажду знаний. Например, мы восхищаемся симметрией и чистой красотой математических моделей: умная теорема способна тронуть нас гораздо больше, чем плитка шоколада.

Немалую роль в процессе научения играет и веселье – еще одна эмоция, свойственная исключительно человеку. Мы смеемся, когда внезапно обнаруживаем, что одно из наших имплицитных предположений ошибочно, а значит, нам необходимо в корне пересмотреть имеющуюся ментальную модель. По мнению философа Дэна Деннетта, смех – это заразительная социальная реакция, возникающая всякий раз, когда мы привлекаем внимание друг друга к неожиданной информации272. В самом деле, при прочих равных условиях смех в процессе научения, по-видимому, усиливает любопытство и содействует запоминанию273.

Многие психологи пытались выявить алгоритм, лежащий в основе человеческого любопытства. В самом деле, понимай мы его лучше, нам, возможно, удалось бы получить власть над этим важным компонентом механизма научения и даже воспроизвести его в машине, которая будет имитировать человека, эдаком любопытном роботе.

Алгоритмический подход уже приносит свои плоды. Величайшие психологи, от Уильяма Джеймса до Жана Пиаже и Дональда Хебба, задумывались о природе умственных операций, лежащих в основе любознательности. По их мнению, любопытство – это непосредственное проявление детского стремления к познанию мира и построению его модели274. Любопытство возникает, как только наш мозг обнаруживает расхождение между тем, что мы уже знаем, и тем, что мы хотели бы знать, – т. е. потенциальную область научения. В любой заданный момент времени мы выбираем из различных доступных нам действий те, которые с наибольшей вероятностью позволят сократить пробел в знаниях и получить полезные сведения. Согласно этой точке зрения, любопытство напоминает кибернетическую систему, управляющую обучением, подобно регулятору Уатта, который, открывая или закрывая дроссельную заслонку на паровом двигателе, регулирует давление пара и поддерживает постоянную скорость. Любопытство – это регулятор мозга, задача которого – поддерживать постоянное давление научения и подталкивать нас к тому, чего мы пока не знаем, но могли бы узнать. Его противоположность – скука заставляет не только отворачиваться от того, что мы уже знаем, но и быстро терять интерес к области, которая, согласно нашему прошлому опыту, едва ли научит нас чему-то новому.