Мы воспринимаем не мир, а его
модель, создаваемую мозгом

Наш мозг создает у нас ощущение легкости восприятия

Примечательная особенность нашего восприятия материального мира во всей его красоте и во всех подробностях состоит в том, что оно кажется нам таким легким. Если верить нашим чувствам, восприятие окружающего мира для нас не проблема. Но это чувство легкости и мгновенности нашего восприятия есть иллюзия, создаваемая нашим мозгом. И мы не знали об этой иллюзии, пока не попытались сделать машины, способные к восприятию.

Единственный способ узнать, легко или сложно нашему мозгу воспринимать окружающий мир, это сделать искусственный мозг, способный к восприятию окружающего. Чтобы сделать такой мозг, нужно установить, из каких компонентов он должен состоять, и узнать, какие функции должны выполнять эти компоненты.

На что же способны хитроумные устройства?

В 1956 году наука о создании устройств, способных делать разные хитроумные вещи, получила название «искусственный интеллект». Исследовательская программа этой науки, как и любой другой, предполагала, что начать нужно с решения самых легких проблем. Восприятие окружающего мира казалось сравнительно легким делом. Почти все люди умеют с легкостью читать рукописный текст и узнавать лица, и поначалу казалось, что создать машину, способную читать рукописный текст и узнавать лица, должно быть тоже не особенно сложно. Игра в шахматы — напротив, очень сложное дело. Очень немногие люди способны играть в шахматы на уровне гроссмейстера. Создание машин, умеющих играть в шахматы, лучше было отложить на потом.

Прошло пятьдесят лет, и компьютер, предназначенный для игры в шахматы, выиграл у чемпиона мира. Проблема научить машину восприятию, напротив, оказалась очень сложной. Люди по-прежнему умеют узнавать лица и читать рукописный текст намного лучше, чем машины. Почему же эта проблема оказалась такой сложной?

Оказывается, даже простой способностью видеть, что сад  за окном полон разных объектов, очень сложно наделить машину. Тому есть много причин. Например, видимые объекты перекрывают друг друга, а некоторые из них еще и движутся.

Откуда я знаю, что это за коричневое пятно — часть забора, или дерева, или птицы? Мой мозг решает все эти удивительно сложные задачи и заставляет меня думать, что я воспринимаю мир, не прилагая никаких усилий. Как же он это делает?
Развитие теории информации и цифровых компьютеров показало, что наше восприятие — дело очень сложное. Но наш мозг с ним справляется. Означает ли это, что цифровой компьютер не может служить хорошей моделью мозга? Или нам нужно найти какие-то новые способы обработки информации и научить им компьютеры?

Мы воспринимаем не мир, а его модель, создаваемую мозгом

То, что мы воспринимаем, это не те необработанные и неоднозначные сигналы, поступающие из окружающего мира к нашим глазам, ушам и пальцам. Наше восприятие намного богаче — оно совмещает все эти необработанные сигналы с сокровищами нашего опыта19. Наше восприятие — это предсказание того, что должно быть в окружающем нас мире. И это предсказание постоянно проверяется действиями.

Но любая система, когда дает сбои, совершает определенные характерные ошибки. По счастью, эти ошибки весьма информативны. Они не только важны для самой системы тем, что она учится на них, они также важны для нас, когда мы наблюдаем за этой системой, чтобы разобраться, как она работает. Они дают нам представление о том, как устроена эта система. Какие ошибки будет совершать система, работающая путем предсказаний? У нее будут возникать проблемы во всякой ситуации, допускающей неоднозначную трактовку, например когда два разных объекта окружающего мира вызывают одно и то же ощущение. Такие проблемы обычно решаемы за счет того, что одна из возможных трактовок намного вероятнее другой. Весьма маловероятно, что в этой комнате сейчас находится носорог. Но в результате
система оказывается обманута, когда маловероятная трактовка на деле и есть правильная. Многие зрительные иллюзии, которые так любят психологи, работают именно потому, что обманывают наш мозг подобным образом.

Но что происходит, когда у нас нет априорных оснований предпочесть одну трактовку другой? Так бывает, например, с кубом Неккера. Мы могли бы увидеть его как довольно сложную плоскую фигуру, но на опыте мы намного чаще имели дело с кубами. Поэтому мы видим куб. Проблема в том, что это могут быть два разных куба. У одного передняя сторона расположена вверху справа, а у другого — внизу слева. У нас нет никаких оснований предпочесть одну трактовку другой, поэтому наше восприятие самопроизвольно переключается с одного возможного куба на другой и обратно.

Еще более сложные изображения, такие как фигура Рубина и портрет жены или тещи, демонстрируют спонтанные переключения с одного воспринимаемого образа на другой, также связанные с тем, что обе трактовки в равной степени правдоподобны. Тот факт, что наш мозг реагирует подобным образом на двусмысленные изображения, лишний раз свидетельствует о том, что наш мозг представляет собой байесовское устройство, познающее окружающий мир путем предсказаний и поиска причин наших ощущений.

Цвета существуют только у нас в голове

Вы могли бы возразить, что все эти двусмысленные изображения изобретены психологами. Мы не встречаем таких объектов в реальном мире. Это верно. Но реальному миру тоже свойственна неоднозначность. Рассмотрим проблему цвета. Мы узнаём цвет объектов исключительно по отражаемому ими свету.

Цвет определяется длиной волны этого света. Длинные волны воспринимаются как красный цвет, короткие — как фиолетовый, а волны промежуточной длины — как остальные цвета. У нас в глазах есть специальные рецепторы, чувствительные к свету с разной длиной волны. Стало быть, сигналы, идущие от этих рецепторов, говорят нам, какого цвета помидор? Но здесь возникает проблема. Ведь это не цвет самого помидора. Это характеристика света, отражаемого помидором. Если осветить помидор белым светом, он отражает красный свет. Поэтому он и выглядит для нас красным. Но что если осветить помидор синим цветом? Теперь он может отражать только синий цвет. Будет ли он теперь выглядеть синим? Нет. Мы по-прежнему воспринимаем его как красный. Судя по цветам всех видимых объектов, наш мозг решает, что они освещены синим цветом, и предсказывает «истинный» цвет, которым должен обладать каждый из этих объектов. Наше восприятие определяется этим предсказанным цветом, а не длиной волны света, попадающего в наши глаза. Учитывая, что мы видим этот предсказанный, а не «истинный» цвет, можно создать эффектные иллюзии, в которых элементы рисунка, от которых поступает цвет с одинаковой длиной волны, кажутся окрашенными по-разному.

Восприятие — это фантазия, совпадающая с реальностью

Наш мозг строит модели окружающего мира и постоянно видоизменяет эти модели на основании сигналов, достигающих наших органов чувств. Поэтому на самом деле мы воспринимаем не сам мир, а именно его модели, создаваемые нашим мозгом.

Эти модели и мир — не одно и то же, но для нас это, по существу, одно и то же. Можно сказать, что наши ощущения — это фантазии, совпадающие с реальностью. Более того, в отсутствие сигналов от органов чувств наш мозг находит, чем заполнить возникающие пробелы в поступающей информации. В сетчатке наших глаз есть слепое пятно, где нет фоторецепторов. Оно находится там, где все нервные волокна, передающие сигналы от сетчатки в мозг, собираются вместе, образуя зрительный нерв. Для фоторецепторов там нет места. Мы не осознаём, что у нас есть это слепое пятно, потому что наш мозг всегда находит, чем заполнить эту часть поля зрения. Наш мозг использует сигналы, поступающие от непосредственно окружающего слепое пятно участка сетчатки, чтобы восполнить этот недостаток информации.

Поместите свой палец прямо перед глазами и внимательно посмотрите на него. Затем закройте левый глаз и медленно перемещайте палец вправо, но при этом продолжайте внимательно смотреть прямо перед собой. В какой-то момент кончик вашего пальца исчезнет, а затем снова появится, пройдя слепое пятно. Но когда на кончик пальца придется слепое пятно, ваш мозг заполнит этот пробел узором на обоях, на фоне которого виден кончик пальца, а не самим кончиком пальца.

Но даже то, что мы видим в центре нашего поля зрения, определяется тем, что наш мозг ожидает увидеть в сочетании с реальными сигналами, поступающими от органов чувств. Иногда эти ожидания оказываются столь сильными, что мы видим то, что ожидаем увидеть, а не то, что есть на самом деле. В этом позволяет убедиться эффектный лабораторный опыт, в котором испытуемым демонстрируют визуальные раздражители, например буквы алфавита, так быстро, что зрение едва различает их. Испытуемый, который ожидает, что непременно увидит букву A, иногда остается в убеждении, что видел ее, даже если на самом деле ему демонстрировали букву B.

Мы не рабы своих чувств

Может показаться, что склонность к галлюцинациям — слишком дорогая цена за способность нашего мозга строить модели окружающего мира. Неужели нельзя было настроить систему так, чтобы сигналы, поступающие от органов чувств, всегда играли главную роль в наших ощущениях? Тогда галлюцинации были бы невозможны. Но на самом деле это плохая идея, по ряду причин. Сигналы, идущие от органов чувств, просто недостаточно надежны. Но еще важнее, что их главенство сделало бы нас рабами своих чувств. Наше внимание, как бабочка, порхающая с цветка на цветок, постоянно отвлекалось бы на что-то новое. Иногда люди становятся такими рабами своих чувств из-за повреждений мозга. Есть люди, которые поневоле отвлекаются на все, на что падает их взгляд. Человек надевает очки. Но тут он видит другие очки, и надевает и их тоже. Если он видит бокал с вином, он должен его выпить. Если он видит карандаш, должен им что-то написать. Такие люди не способны реализовать какой-либо план или следовать каким-либо указаниям. Выясняется, что у них обычно сильно повреждены лобные доли коры. Их странное поведение впервые описал Франсуа Лермитт.
Пациент <...> пришел ко мне домой. <...> Мы вернулись в спальню. Покрывало с кровати было снято, и верхняя простыня отогнута, как обычно. Когда пациент увидел это, он немедленно начал раздеваться [в том числе снял парик]. Он забрался в кровать, укрылся простыней до подбородка и приготовился отойти ко сну.

Пользуясь контролируемыми фантазиями, наш мозг спасается от тирании окружающего. В вавилонском столпотворении  вечеринки я могу уловить спорящий со мной голос подруги и слушать, что она говорит.

Я могу найти ее лицо среди моря других лиц. Томографические исследования мозга показывают, что, когда мы решаем обратить внимание на чье-то лицо, у нас в мозгу увеличивается нервная активность в области, связанной с восприятием лиц, причем еще до того, как лицо окажется у нас в поле зрения. Активность этой области увеличивается даже тогда, когда мы всего лишь представляем себе чье-нибудь лицо (см. рис.). Вот как сильна способность нашего мозга создавать контролируемые фантазии. Мы можем предвосхитить появление лица в поле зрения. Мы можем даже представить себе лицо, когда на самом деле никакого лица перед нами нет.

Откуда мы знаем, что реально, а что нет?

С нашими фантазиями об окружающем мире связаны две проблемы. Во-первых, откуда мы знаем, что создаваемая нашим мозгом модель мира верна? Но это еще не самая серьезная проблема. Для нашего взаимодействия с окружающим миром неважно, верна ли построенная нашим мозгом модель. Важно только одно — работает ли она. Позволяет ли она действовать адекватно и прожить еще один день? В целом да, позволяет.

Вопросы о «верности» моделей нашего мозга возникают только тогда, когда он общается с мозгом другого человека, и оказывается, что его модель окружающего мира отличается от нашей.

Другая проблема открылась нам в ходе тех томографических исследований восприятия лиц. Связанная с восприятием лиц область мозга активируется, когда мы видим или представляем себе какое-либо лицо. Так как же наш мозг узнаёт, когда мы действительно видим лицо, а когда лишь воображаем его?

В обоих случаях мозг создает образ лица. Как нам узнать, стоит ли за этой моделью реальное лицо? Эта проблема относится не только к лицам, но и к чему угодно другому.

Но эта проблема решается очень просто. Когда мы только представляем себе лицо, в наш мозг не поступают сигналы от органов чувств, с которыми он мог бы сравнивать свои предсказания. Никаких ошибок тоже не отслеживается. Когда же мы видим реальное лицо, модель, создаваемая нашим мозгом, всегда оказывается немного неидеальной. Мозг постоянно совершенствует эту модель, чтобы уловить все мимолетные изменения в выражении этого лица и все игры света и тени. К счастью, действительность всегда полна неожиданностей

Воображение — очень скучная штука

Зрительные иллюзии помогают нам разобраться в том, как мозг моделирует действительность. Вышеупомянутый куб Неккера — широко известная зрительная иллюзия (см. рис.). Мы можем видеть на этом рисунке куб, передняя сторона которого направлена влево и вниз. Но тут наше восприятие внезапно меняется, и мы видим куб, передняя сторона которого направлена вправо и вверх. Объясняется это очень просто. Наш мозг видит на этом рисунке скорее куб, чем плоскую фигуру, которая там есть на самом деле. Но как изображение куба этот рисунок неоднозначен. Он допускает две возможных трехмерных трактовки. Наш мозг спонтанно переключается с одной трактовки на другую в неустанных попытках найти вариант, который лучше соответствует сигналам, поступающим от органов чувств.

Но что произойдет, если я найду неопытного человека, который никогда раньше не видел куб Неккера и не знает, что он кажется направленным то в одну сторону, то в другую? Я покажу ему рисунок ненадолго, чтобы он успел увидеть только один вариант куба. Затем я попрошу его представить себе эту фигуру. Произойдет ли переключение образов, когда он будет смотреть на эту фигуру в своем воображении? Оказывается, что в воображении куб Неккера никогда не меняет своей формы.

Наше воображение совершенно некреативно. Оно не делает предсказаний и не исправляет ошибок. Мы ничего не творим у себя в голове. Мы творим, облекая наши мысли в форму набросков, штрихов и черновиков, позволяющих нам извлечь пользу из неожиданностей, которыми полна действительность.

Именно благодаря этим неиссякаемым неожиданностям взаимодействие с окружающим миром и приносит нам столько радости.