CC BY
20DOI: 10.31249/metod/2020.10.08
М.А. Сущин 1
РЕПРЕЗЕНТАЦИИ: «НАСЫЩЕННЫЕ» ИЛИ «НЕПОЛНЫЕ»? 2
Аннотация. В центре статьи находится вопрос о понимании идеи ментальных репрезентаций в рамках влиятельной современной исследовательской программы в когнитивной науке - программы предсказывающей обработки, или предсказывающего кодирования. Указывается, что, как и более ранние программы классического когнитивизма и коннекционизма, идея ментальных репрезентаций обладает центральным значением для программы предсказывающей обработки. В соответствии с исходной посылкой этой программы, познание происходит на основе богатой внутренней генеративной модели реальности, порождающей предсказывающие перцептивные и моторные репрезентации того, с чем организм может иметь дело в следующий момент времени. Рассматриваются потенциальные вызовы такому пониманию ментальных репрезентаций, идущие от исследований в рамках современной науки о зрении и экстерналистских подходов к памяти как в восприятии, так и в рамках человеческих практик, опосредованных интеллектуальными артефактами и средами. Утверждается, что между этими точками зрения нет фундаментальных противоречий, что открывает возможности для взаимодействия этих перспектив и их интеграции.
Ключевые слова: репрезентации; память; восприятие; когнитивная наука; программа предсказывающей обработки; экстернализм.
Для цитирования: Сущин М.А. Репрезентации: «насыщенные» или «неполные»? // МЕТОД: Московский ежегодник трудов из обществоведческих дисциплин: сб. науч. тр. / РАН. ИНИОН. Центр перспект. методологий социал. и гуманит. исслед.; ред. кол.: М.В. Ильин (гл. ред.) и др. - М., 2020. - Вып. 10: Вслед за Декартом. Идеальная чистота и материальная основа мышления, познания и научных методов. - С. 157-173. - Режим доступа: http://www.doi.org/10.31249/metod/2020.10.08
1 Сущин Михаил Александрович, кандидат философских наук, старший научный сотрудник ИНИОН РАН, e-mail: [email protected].
© Сущин М.А., 2020
2 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-311-00138 «Репрезентационная перспектива в современной когнитивной науке и нейронауках».
157
Введение: репрезентации и предсказывающее кодирование
Понятие репрезентации находилось в центре современных когнитивных дисциплин, начиная с их формирования в 1960-1970-е годы1. Большая часть крупных теоретических движений в когнитивной науке в том или ином виде принимали идею репрезентаций в качестве одного из своих центральных элементов. Так, именно гипотезао том, что познавательные процессы представляют собой разновидность вычисления на основе ментальных репрезентаций (как особого рода информационных структур), была одним из движущих мотивов ранних вычислительных теорий и моделей в когнитивной науке2.
В явном виде приверженность репрезентационному пониманию познания и разума сохранили и сторонники возникшего в 1980-е годы альтернативного направления, так называемого подхода параллельной распределенной обработки информации (или просто коннекционизма) [Hinton, McClelland, Rumelhart, 1986]. (В рамках коннекционистских моделей репрезентации понимались как распределенные структуры, в которых объекты кодируются при помощи паттернов активности, «распределенных по множеству вычисляющих элементов, и каждый вычисляющий элемент участвует в репрезентации многих различных объектов» [Hinton, McClelland, Rumelhart, 1986, p. 77].)
Между тем последнее десятилетие развития когнитивной науки было отмечено возникновением еще одного крупного теоретического направления - программы предсказывающей обработки, или предсказывающего кодирования (predictive processing, predictive coding) [Clark, 2013; Hohwy, 2013]. Данная программа уже успела стать «законодателем моды» в современных когнитивных исследованиях. Несмотря на целый ряд теоретических и эмпирических проблем, сопряженных с развитием этой программы, на ее основе была предпринята попытка объяснения столь разнообразных когнитивных и ментальных феноменов, как моторный контроль, внимание, иллюзии, психические расстройства, эмоции, Я и сознание.
В основе программы предсказывающей обработки (ППО) находится попытка синтеза нескольких гипотез о природе когнитивных процессов. Во-первых, гипотезы о том, что познавательные процессы работают в примерном соответствии со схемой вероятностного байесовского вывода и что (в первую очередь сенсорная) информация в мозге кодируется в форме распределения вероятностей [Knill, Pouget, 2004]. Во-вторых, предполо-
1 Следует оговориться, что в настоящей работе мы будем исходить из определения репрезентации как объекта, который замещает другой объект и несет о нем определенные сведения, но не обязательно обладает теми же самыми свойствами или организацией, что и замещаемый объект. Примером ментальных репрезентаций может быть ментальный образ или когнитивная карта.
2 См., например: [Fodor, 1975].
15S
жения, что процессы познания оказываются в фундаментальном смысле предсказывающими процессами. А также, в-третьих, восходящей к Ибн аль-Хайсаму (Альхазену) и Г. фон Гельмгольцу идеи о том, что восприятие (и, вероятно, когнитивные процессы в общем) по большей мере осуществляется без участия сознания1.
Итак, отправным пунктом для идей предсказывающего кодирования служит посылка о том, что когнитивные процессы могут работать в примерном соответствии со схемой вероятностного байесовского вывода. В соответствии с представлениями Гельмгольца, приверженцы ППО исходят из того, что разум не имеет непосредственного доступа к воздействовавшим на сенсорный вход причинам в среде. Эти причины оказываются скрыты от разума за «завесой сенсорного входа» [Hohwy, 2013, p. 2].
Кроме того, как часто отмечается сторонниками этого направления, процессы познания функционируют в условиях существенной неопределенности. По замечанию когнитивных ученых Д. Нилла и А. Пуже, «многие факторы могут ограничивать надежность сенсорной информации о мире - отображение трехмерных объектов в двухмерное изображение, нейронный шум на ранних стадиях сенсорного кодирования...» [Knill, Pouget, 2004, p. 712] и т.д. Поэтому задача перцептивной системы состоит в том, чтобы делать заключения о возможных причинах воздействия на органы чувств, преодолевая при этом эффекты сенсорной неопределенности. В этом, как предполагается, мозг может полагаться на вероятностные байесовские вычисления.
Как таковая теорема Байеса (правило Байеса, формула Байеса), являющаяся одной из базовых теорем теории вероятностей, представляет собой метод вычисления условных вероятностей (т.е. вероятности наступления события А при условии наступления события Б - скажем, вероятности болезни с учетом определенных симптомов). Теорема Байеса гласит, что:
Р (y\x)=P (x\y)p (y)/p (x),
где p (y\x) является апостериорной вероятностью гипотезы с учетом имеющихся данных; p (x\y) есть вероятность данных с учетом гипотезы (данный компонент известен как функция правдоподобия); p (y) есть априорная вероятность гипотезы; и p (x) является вероятностью данных. Ключевая роль в этой схеме отводится именно априорной вероятности
1 В определенном смысле к предшественникам ППО относят И. Канта и Д. Юма. Среди современных исследователей, которые оказали непосредственно влияние на эту программу, принято выделять Дж. Брунера, И. Рока, У. Найссера, Г. Канизу, Р. Грегори и др. При этом нельзя не отметить, что значимый вклад в разработку предсказывающего понимания познания, созвучный современным идеям ППО, был внесен отечественными исследователями: П.К. Анохиным [Анохин, 1970], Н.А. Бернштейном [Бернштейн, 1997], И.М. Фейгенбергом [Фейгенберг, 2008].
159
гипотезы p (y), благодаря которой возможно выработать наиболее вероятную оценку события, при этом отбраковывая заведомо неправдоподобные гипотезы и интерпретации (к примеру, гипотезу о том, что воспринимаемый объект является летающей тарелкой, и т.п.).
Более того, механизмы познания и моторного контроля, согласно сторонникам ППО, оказываются в фундаментальном смысле предсказывающими и иерархически организованными. На верхнем уровне имеющаяся у организма модель мира (именуемая генеративной моделью) порождает перцептивные (и моторные) гипотезы. Отобранная в процессе селекции гипотеза (гипотеза, получившая так называемый апостериорный максимум) выступает в качестве предсказания о том, с чем организм может иметь дело в следующий момент времени. Затем это предсказание через иерархию сенсорных уровней сопоставляется с зарегистрированными органами чувств сигналами. В случае если между предсказанием и действительными сенсорными сигналами возникает расхождение, эта разница (так называемая ошибка в предсказании, prédiction error) сообщается на верхний уровень иерархии для внесения соответствующих корректив в модель мира (с целью порождения более точных предсказаний). (Более того, предполагается, что этот процесс имеет место в рамках каждой пары уровней иерархии уровней в мозге, где более высокий уровень содержит предсказания, которые сопоставляются с сигналами, идущими от расположенного ниже уровня.) После этого весь цикл повторяется.
Интересной особенностью постулируемой сторонниками ППО когнитивной архитектуры является своего рода функциональная инверсия прямой и обратной сенсорной связи в мозге [Сущин, 2017]. Так, в соответствии с восходящими к Дж. Локку представлениями, получившими распространение в когнитивной психологии, нейронауке и области компьютерного зрения в 1960-1980-е годы, восприятие предстает как процесс, направленный от органов чувств к более высоким уровням познавательной системы [Biederman, 1987]. В то время как в рамках ППО процессы восприятия разворачиваются в противоположном направлении: от генеративной модели через предсказания к сенсорным сигналам. Все, что с этой точки зрения может распространяться от органов чувств к верхним уровням иерархии, есть сигналы об ошибке в предсказании. Таким образом, в этой схеме действительные сенсорные сигналы предстают как сигналы обратной связи порождаемых моделью мира перцетивных предсказаний, которые, соответственно, играют функциональную роль сигналов прямой связи.
Наконец, как также предполагается приверженцами ППО, следующими представлениям Гельмгольца о бессознательных умозаключениях [Гельмгольц, 1975], вся эта иерархическая система предсказывающих механизмов разума действует преимущественно без участия сознания. Сознание же имеет дело с результатом отбора наиболее вероятной гипотезы в процессе байесовского вывода. «Сознание, - пишет один из ведущих теоретиков ППО философ Я. Хохви, - представляет собой результат бессоз-
160
нательного перцептивного вывода. Наше сознание не участвует ни в байесовском обновлении наших априорных вероятностей в свете новых данных, ни в предсказании и подавлении сенсорного входа. То, что сознается, есть результат вывода - заключения. То есть сознаваемое восприятие определяется гипотезой, в лучшей степени предсказывающей вход и, таким образом, получающей наибольшее значение апостериорной вероятности» [Hohwy, 2013, p. 201].
Даже на основе такого эскизного обзора не трудно сделать заключение о центральном значении идеи ментальных репрезентаций для понимания познавательных процессов в рамках ППО. Прежде всего, с этой точки зрения организм обладает внутренней генеративной моделью мира, задача которой заключается в том, чтобы производить все более точные предсказания того, что может быть воспринято в следующий момент времени. Соответственно, «иерархическая генеративная модель представляет собой ключевую репрезентационную структуру, постулируемую такими теориями» [Kiefer, Hohwy, 2019].
Как отмечают Хохви и его соавтор А. Кифер, термин генеративная модель имеет несколько значений в областях машинного обучения и статистики. Хрестоматийным примером такой модели, указывают они, является программа, порождающая реалистичные двухмерные изображения человеческих лиц на основе нескольких входных переменных соответствующих параметров: положения лицевых мышц, текстуры кожи, освещения и т.п. «Данная программа (а) реализует генеративный процесс (здесь и далее курсив авторов. -М. С.), способный создавать целый ряд феноменов (например, изображения человеческих лиц) (б) способом, моделирующим, т.е. репрезентирующим или замещающим каким-либо уместным образом другой генеративный процесс (например, процесс, посредством которого основные переменные в реальном мире приводят к появлению действительных человеческих лиц)» [Kiefer, Hohwy, 2019].
Кроме того, под генеративной моделью в схожих контекстах часто подразумевается модель, которая объясняет какой-либо феномен, проясняя ряд причин, которые могли бы этот феномен породить. По замечанию Хохви и Кифера, понятия генеративной модели «как (1) каузально эффективной (здесь и далее курсив авторов. -М. С.) компактной структуры, порождающей ряд феноменов, и (2) как модели, которая каузально объясняет те же самые феномены, - конечно же, тесно связаны» [Kiefer, Hohwy, 2019].
Также важной особенностью генеративных моделей, постулируемых в рамках ППО, является их иерархическая структура. Ясно, что более глубокие генеративные модели способны порождать «синтетические данные» лучше, чем более поверхностные модели. Иерархичность моделей важна, поскольку с возрастанием сложности моделируемых процессов вероятность порождения релевантного феномена «с использованием чрезвычайно структурно разнородных рядов причин уменьшается» [Kiefer, Hohwy, 2019].
161
Идея генеративной модели получила распространение как в области машинного обучения (в искусственных нейронных сетях, именуемых машиной Гельмгольца), так и в когнитивной науке благодаря росту популярности ППО. Вместе с тем перенос идеи генеративной модели в область когнитивной науки подразумевает, что организмы должны располагать богатой (или насыщенной) внутренней моделью реальности, чтобы быть в состоянии порождать предсказания того, с чем они могут иметь дело в следующий момент времени. Как отмечает Хохви, с позиции подхода предсказывающей обработки (или, в его терминологии, подхода минимизации ошибки в предсказании) «познание заключается в обладании богатыми репрезентациями мира и тела и в поиске подтверждающих обратных сигналов (feedback) на эти ожидания через органы чувств» [Hohwy, 2018]. Между тем рассмотрение гипотезы о том, что познание осуществляется на основе богатых внутренних репрезентаций, может быть связано с серьезными трудностями. Какие же это трудности?
Репрезентации и современная наука о зрении
Так, в современной науке имеется значительное количество эмпирических свидетельств и теоретических соображений, противостоящих представлениям о богатых внутренних репрезентациях в человеческом познании. Прежде всего, за последние несколько столетий были хорошо описаны множественные физиологические ограничения периферии зрительного аппарата человека, в свете которых идея богатых зрительных репрезентаций предстает крайне проблематичной.
Пожалуй, наиболее известным и широко обсуждаемым таким ограничением является так называемое слепое пятно - область на сетчатке, где нет фоточувствительных клеток, ввиду того что в этом месте формируется и выходит в мозг зрительный нерв. В результате близко к центру зрительного поля каждого глаза у нас возникает область, где мы ничего не видим (величина этой области приблизительно такова, что может скрыть из виду находящийся на расстоянии вытянутой руки объект размером с грецкий орех). Другое существенное ограничение на пути формирования однородных богатых репрезентаций реальности состоит в крайне неравномерном распределении самих фоточувствительных клеток на сетчатке глаза. В силу значительной концентрации колбочек в фовеальной области и их почти полного отсутствия на периферии наше восприятие мира в высоком разрешении и полной цветовой гамме ограничено только центральной областью зрительного поля. (Интересен и сам характер расположения фоторецепторов, скрывающихся за несколькими слоями передающих сигналы в мозг нервных клеток и питающих сетчатку кровеносных сосудов. Именно в силу такого строения сетчатки у позвоночных и возникает слепое пятно, тогда как у головоногих слепого пятна нет, потому что фоторецепторы на
162
их сетчатке ориентированы непосредственно на источник света и, соответственно, не закрываются другими типами клеток.) Помимо этого, чтобы создать впечатление единого зрительного опыта, мозг сталкивается с задачей интеграции информации, содержащейся в каждом из двух сетча-точных образов, которые к тому же являются перевернутыми и почти непрерывно обновляемыми из-за движений глаз, головы и тела воспринимающих. Наконец, сами движения глаз, головы и тела разбивают наше восприятие мира на последовательность быстро сменяющих друг друга отдельных фрагментов, что также накладывает свои ограничения на возможность наличия у нас детализированных репрезентаций реальности1.
Однако в последние несколько десятилетий наибольший резонанс произвел ряд экспериментальных работ, посвященных так называемому феномену слепоты к изменению [Simons, Levin, 1997; Rensink, O'Regan, Clark, 1997], вскрывшему серьезные психологические ограничения зрительного восприятия. Так, слепотой к изменению была обозначена неспособность субъектов обнаружить прекрасно видимые изменения на зрительной сцене при определенных условиях. Данный феномен наблюдался как в лабораторных условиях, так и в рамках эксперимента в реальном мире. К примеру, в лабораторных условиях испытуемым предъявлялось изображение какой-либо сцены из реального мира, изменяемое либо во время саккады, либо во время смены кадров, либо во время паузы, заполняемой краткой вспышкой по всей площади экрана (либо же изменение маскировалось при помощи так называемых «грязевых пятен» (mud splashes) или производилось чрезвычайно медленно, но плавно). Поразительным образом эти экспериментальные техники делали обнаружение изменений субъектами, свободно рассматривающими изображения, крайне затруднительным. Во время аналогичного по замыслу эксперимента в реальном мире один из экспериментаторов обращался к случайному прохожему с просьбой показать на карте, как пройти в определенное место. Спустя пару мгновений разговор прерывали стремительно идущие наперерез двое «рабочих» с дверью, вынуждая экспериментатора и прохожего расступиться. В этот момент экспериментатор незаметно менялся местами с одним из «рабочих» - человеком другой наружности, роста, комплекции, с заметно отличающимся голосом и по-другому одетым. Между тем только 50% невольных участников эксперимента смогли обнаружить подмену [Simons, Levin, 1997, p. 266].
Результаты исследований феномена слепоты к изменению служат главным эмпирическим свидетельством против возможности наличия у нас детализированных внутренних моделей и репрезентаций внешнего мира. Они противостоят гипотезе, что субъекты могут строить богатые репрезентации среды на основе интеграции информации, полученной на основе последовательных зрительных фиксаций. По замечанию философа
1 Подробнее см.: [O'Regan, 2011, p. 3-22].
163
А. Ноэ, «по-видимому, мозг не строит детализированные внутренние модели зрительной сцены; т.е. он не осуществляет интеграцию информации из серии последовательных фиксаций... Или если он это делает, то у нас имеется мало возможностей для свободного доступа к этим деталям. В противном случае мы могли бы отслеживать изменения гораздо лучше, чем делаем это в действительности» [Noe, 2002 b, p. 5-6].
Несколько ранее сходное понимание характера зрительных репрезентаций в более теоретическом русле было развито в работах Д. Деннета [Dennett, 1991], Дж.К. О'Ригана [O'Regan, 1992], П.С. Черчленд и др. [Churchland, Ramachandran, Sejnowski, 1994] и Э. Кларка [Clark, 1998]. Общая линия рассуждения этих авторов заключается в том, что воспринимающие не обладают детальными внутренними (зрительными) репрезентациями реальности. Скорее, непосредственные зрительные репрезентации носят неполный характер, отражая в себе известные ограничения механизмов зрения. С этой точки зрения [Dennett, 1991; Is the richness of our visual world, 1995] детальная информация поступает благодаря фове-альной области сетчатки, и с каждой новой зрительной фиксацией у воспринимающих возникает новая репрезентация. Следовательно, «наш стабильный зрительный мир может создаваться на основе краткого сетчаточного изображения и крайне схематичной высокоуровневой репрезентации вместе с направляющим внимание выскакивающим (pop-out) механизмом. В этом отношении богатство зрительного мира является иллюзией» [Is the richness of our visual world, 1995, p. 1075].
Сходным образом в соответствии с представленным Черчленд и ее соавторами проектом «интерактивного зрения» «мозг не создает и не поддерживает репрезентацию зрительного мира, которая детально соответствует самому видимому миру» [Churchland, Ramachandran, Sejnowski, 1994, p. 36]. Скорее, воспринимающие, по их предположению, действуют на основе «частичных репрезентаций» или «зрительных полумиров». Тогда как впечатление присутствия репрезентации всей зрительной сцены целиком может быть следствием нескольких факторов, включая повторное обследование фрагментов сцены при помощи движений глаз, вклад кратковременной семантической памяти в масштабе нескольких секунд, поддерживающей общее впечатление о том, что происходит, и т.д. [Churchland, Ramachandran, Sejnowski, 1994, p. 37].
Таким образом, вместе взятые, все эти соображения убедительным образом свидетельствуют против идеи о том, что у нас есть богатые (или насыщенные) репрезентации реальности. Вместе с тем, как явствует из приведенного выше краткого обзора основных принципов ППО в когнитивной науке, отправным пунктом для этого направления служит гипотеза о том, что познание функционирует на основе богатой внутренней модели мира (генеративной модели), на основе которой непрерывно строятся перцептивные и моторные предсказания.
164
Здесь стоит остановиться и спросить: действительно ли указанные исследования в науке о зрении имеют фундаментальные противоречия с пониманием интеллекта, развитым в рамках ППО? Мы полагаем, что между этими точками зрения нет фундаментальных противоречий. Чтобы показать принципиальную совместимость этих позиций, нам нужно располагать более точным пониманием природы ППО и недавно предложенных предсказывающих моделей в когнитивной науке.
Следуя дискуссии о природе родственных ППО байесовских моделей в психологии и нейронауке [How the Bayesians Got Their Beliefs, 2012, p. 418], мы полагаем, что ППО представляет собой схему, в большей степени направленную на выявление универсальных характеристик познавательных процессов, которые могут быть общими как для человека, так и для других самых разнообразных познающих агентов. Иначе говоря, такого рода универсальная схема преимущественно направлена на выявление «универсальных законов познания - принципов, которые были бы в одинаковой степени верными для любых интеллектуальных организмов, где бы то ни было в универсуме» [How the Bayesians Got Their Beliefs, 2012, 418]. Такого рода универсализм является следствием того, что для ППО, исходящей из идей байесовских вычислений, наибольшее значение имеет описание общей вычислительной цели, стоящей перед когнитивными агентами, что соответствует уровню вычислительной теории в рамках методологической концепции анализа систем обработки информации Д. Марра [Марр, 1987, с. 36-44].
Коротко говоря, по Марру, любую сложную систему обработки информации можно анализировать с позиции, во-первых, общей цели производимых ей вычислений (скажем, в случае кассового аппарата - это сложение, подчиняющееся математически определенной операции сложения и позволяющее подсчитывать сумму к оплате и т.п.), во-вторых, системы репрезентации и алгоритмов, используемых для реализации вычислительной цели (например, двоичной или десятичной системы счисления, конкретного алгоритма вычислений), и, в-третьих, воплощения цели и системы репрезентации алгоритмов в мозге, ЭВМ или другом физическом субстрате. В духе времени господства классического вычислительного когнитивизма Марр отстаивал приоритет верхнего уровня вычислительной цели, поскольку «алгоритм, - писал он, - вероятно, легче понять, исследуя характер решаемой задачи, чем изучая устройство (и его аппаратную часть), в котором он реализуется» [Марр, 1987, с. 43].
Следовательно, с учетом акцента на приоритете уровня вычислительной цели по Марру ППО и более общие байесовские модели в психологии и нейронауке не могут быть использованы для предсказания конкретных характеристик непосредственных зрительных (или относящихся к иным модальностям) репрезентаций. То есть, отталкиваясь от ППО как универсальной схемы, невозможно предположить наличие у человека на сетчатке слепого пятна, неравномерного распределения фоточувствитель-
165
ных клеток, скорости движений глаз и других особенностей зрительных механизмов, отражающихся на характере непосредственных репрезентаций (или других подобных особенностей у каких-либо иных видов). Описание и изучение этих фактов находятся в ведении эволюционной психологии и физиологии, а не универсальной программы, применимой «для любых интеллектуальных организмов где бы то ни было в универсуме». Будучи не в состоянии предсказать конкретные характеристики непосредственных зрительных репрезентаций, ППО, таким образом, не находится в противоречии с представлениями об ограниченном характере зрительных репрезентаций, вытекающими из указанных исследований в науке о зрении.
Предсказывающее кодирование и экстернализм
Развитие современной науки о зрении показало, что мы не формируем детализированные однородные репрезентации реальности. В связи с этим рядом авторов было высказано предположение, что впечатление о богатстве зрительного опыта возникает в значительной степени благодаря тому, что сам мир служит как своеобразное внешнее хранилище информации (или как внешняя память), к тем или иным аспектам которого мы можем многократно обращаться при помощи движений глаз, головы и тела. Кроме того, в серии идейно близких работ в когнитивных исследованиях было показано, что для человеческого познания чрезвычайной значимостью обладает способность использовать мир как внешнее хранилище информации также в рамках практик, опосредованных культурой и особыми интеллектуальными артефактами (книгами, компьютерами, специализированными инструментами вроде навигационного оборудования и т.п.) и средами (указателями и т.д.). С этой точки зрения человеческое познание отличает умение разгружать мозг от избыточной информации с помощью артефактов и культурных техник, оставляя его преимущественно для самого важного. Опять же такого рода экстерналист-ский подход к памяти и интеллекту может нести в себе противоречие с теми же самыми принципами ППО, в соответствии с которыми для познания первостепенную роль играет богатая внутренняя модель реальности.
Здесь необходимо сказать, что ППО в общем и целом находится в русле стандартного для современной науки биологически основанного (biologically based) подхода к пониманию памяти. Такой стандартный подход рассматривает память как одну из функций мозга и нервной системы1. Более того, интересно отметить, что теория одного из предшественников современных предсказывающих моделей познания и действия и ППО нейро-ученого-энтузиаста Дж. Хокинза стала даже своеобразным апофеозом развития биологически основанного подхода к памяти. Именно память представляет собой ключевой элемент теории Хокинза, именуемой теорией
1 См., например: [Eichenbaum, 2008].
166
«память - предсказание» (memory prediction framework) [Hawkins, Blakeslee, 2004]. Коротко говоря, согласно Хокинзу, вершиной эволюции интеллекта стало возникновение все более сложных кортикальных систем памяти млекопитающих и в конечном счете человека. По мере своего развития эти кортикальные системы становились способны аккумулировать в себе последовательно все более сложные аспекты окружающей среды в форме внутренних моделей, чтобы создавать все более совершенные перцептивные и моторные предсказания о том, с чем организм будет иметь дело в следующий момент времени.
В своей книге Хокинз также эскизно обозначил три эпохи в истории эволюции интеллекта. Первую эпоху Хокинз связал с простейшими организмами, память которых определяется исключительно их ДНК. Во вторую эпоху, согласно Хокинзу, появились организмы с достаточно сложной нервной системой, способные обучаться в пределах их индивидуального жизненного времени, но не передавать свой опыт последующим поколениям. Наконец, третья эпоха была отмечена возникновением человеческого интеллекта, языка и культуры, а также способности передавать полученный опыт последующим поколениям. Однако содержит ли в себе такое рассмотрение памяти и интеллекта непримиримые противоречия с экстер-налистскими подходами к памяти?
Рассмотрим по очереди экстерналистские подходы к изучению роли памяти как в восприятии, так и в рамках человеческих практик, опосредованных интеллектуальными орудиями и средами. В отношении восприятия главным выразителем этой точки зрения стал психолог О'Риган со сформулированной им гипотезой мира как внешней памяти [O'Regan, 1992]. Эта гипотеза является частью его сенсорно-моторной концепции зрения и зрительного сознания [O'Regan, Noe, 2001]. Гипотезу мира как внешней памяти О' Риган противопоставляет гипотезе ментальных репрезентаций. Мир, полагает О'Риган, представляет собой внешнее хранилище информации, к тем или иным аспектам которого мы можем обращаться при помощи двигательной активности, делая их доступными для внимания и других высокоуровневых когнитивных механизмов. Короче говоря, если у воспринимающих имеется соответствующий доступ к необходимым им аспектам мира, согласно О' Ригану, необходимость во внутренних репрезентациях и моделях отпадает. «Действительно, - пишут О'Риган и Ноэ, -"^"-презентации мира в мозге не существует: единственная необходимая графическая или 3Б-версия - это реальная внешняя версия» [O'Regan, Noe, 2001, p. 946].
С нашей точки зрения, наиболее перспективной по этому вопросу является следующая позиция. Субъекты способны формировать сознаваемые зрительные репрезентации объектов и сцен в рамках каждой единичной зрительной фиксации (эти сознаваемые репрезентации в той или иной степени совпадают с данной зрительной фиксацией, нося весьма неполный характер, как и предполагается известными указанными выше ограниче-
167
ниями зрительных механизмов). Далее, такого рода сознаваемые зрительные репрезентации, вероятно, не сохраняются полностью в устойчивом виде в памяти, переписываясь каждой последующей аналогичной репрезентацией в рамках новой зрительной фиксации. Однако, как утверждается в работах Деннета [Dennett, 1991] и Блэкмор и др. [Is the richness of our visual world, 1995], определенная абстрактная информация из этих репрезентаций все же может извлекаться и сохраняться в памяти (абстрактная информация о том, что присутствует на зрительной сцене). Иначе говоря, у воспринимающих, по-видимому, имеется определенная транссаккадичес-кая интеграция информации.
Вместе с тем, как предполагается в рамках экстерналистской перспективы, воспринимающие в значительной степени прибегают к использованию мира как внешнего хранилища информации. Так, в эксперименте когнитивного ученого Д. Балларда и его соавторов было показано, что существует гибкий баланс между сохранением информации в памяти (стратегией запоминания) и интерактивным обретением информации с помощью движений глаз и головы (т.е. с использованием мира как «внешней памяти») [Deictic codes for the embodiment, 1997]. В эксперименте Баллар-да и др. участникам на экране монитора демонстрировалась группа простых блоков разного цвета, разделенная на три области: модель (конфигурация блоков, которую их просили скопировать), рабочее пространство (область, где нужно было воспроизвести модель) и область материалов (случайным образом размещенных блоков, из которых нужно было создать копию). Участников просили воспроизвести в области рабочего пространства имеющуюся модель как можно скорее. Одновременно с этим движения их глаз регистрировались с помощью айтрекера. Главным следствием этого эксперимента стало то, что в большинстве случаев субъекты полагались на стратегию минимального запоминания, предпочитая извлекать необходимую информацию о цвете или позиции блока при помощи движений глаз непосредственно перед тем, как она им требовалась. Этот результат является неожиданным, поскольку именно стратегия запоминания (цвета и позиции блоков модели) позволяла участникам выполнить задачу быстрее в соответствии с заданием экспериментаторов. Между тем, разведя пространственно область модели и область копирования, экспериментаторы добились того, что участники реже полагались на интерактивное извлечение информации и чаще прибегали к использованию памяти.
Результаты экспериментов Балларда и др. представляют собой убедительное свидетельство в пользу того, что типичным образом воспринимающие предпочитают полагаться на интерактивную стратегию извлечения информации с помощью движений глаз и головы непосредственно перед тем, как она становится необходима (т.е. на стратегию использования мира как внешнего хранилища информации). Однако если использование интерактивной стратегии становится затруднительным, они усиливают роль стратегии запоминания.
168
В любом случае между идеей использования мира как внешней памяти и ППО нет фундаментальных противоречий, в силу того что ППО постулирует универсальную схему, которая описывает механизмы, необходимые для работы познания в принципе. С этой точки зрения, восприятие чего-либо как таковое осуществляется на основе внутренней генеративной модели мира, формулирующей предсказания, которые могут подтвердиться или не подтвердиться. В том же случае, если кто-либо, к примеру, просыпается в незнакомом месте или всецело удивлен чем-то, не имея соответствующих перцептивных ожиданий, непредвиденные сигналы могут целиком сообщаться на верхний уровень иерархии, где будет осуществляться выработка наилучшей гипотезы для объяснения того, что было воспринято агентом [Mumford, 1992, p. 247].
Наконец, как отмечается в рамках другой разновидности экстерна-лизма в отношении памяти, в случае человеческого познания способность к сохранению информации в мире получила новые невиданные измерения с возникновением культуры и с появлением способности создавать интеллектуальные артефакты (книги, компьютеры и т.д.) и среды (указатели, дорожные знаки и т.п.) [Donald, 1993, Clark, 1998]. Благодаря этому у человека появилась возможность «выгружать», хранить и опосредовать внутренние репрезентации, мысли и модели при помощи внешних технических, иконических и символических средств: искусства, орудий, письменности и т.д. Такого рода способность, вероятно, стала одним из факторов, позволивших человеку в такой впечатляющей степени возвыситься над другими биологическими видами.
В наших предшествующих работах мы пришли к выводу, что по вопросу когнитивной эволюции человека экстерналистский подход и предсказывающее понимание познания на основе внутренней модели реальности также вполне совместимы. Так, к примеру, теория «память -предсказание» Хокинза может служить в качестве вероятного сценария для того, что происходило на большем участке пути, когда эволюционировали базовые биологические кортикальные системы памяти. На поздних же стадиях антропогенеза, когда у человека развился достаточной степени сложности мозг, была найдена революционная возможность дополнения и усиления базовой биологической памяти и интеллекта с помощью особых интеллектуальных орудий и сред, как это подчеркивается сторонниками экстерналистского подхода. В этом отношении биологически основанная точка зрения в виде теории Хокинза может описывать причину, а экстер-налистский подход - следствие, из чего следует, что эти две перспективы не только не несут в себе непримиримых противоречий, но и в состоянии дополнять друг друга.
169
Заключение
Итак, в данной статье мы стремились показать, что полученные в современной науке о зрении свидетельства ограниченного характера зрительных репрезентаций, а также идея мира как внешней памяти в восприятии и в рамках практик, опосредованных интеллектуальными артефактами, не несут в себе фундаментальных противоречий с пониманием репрезентаций, развитым сторонниками недавно возникшей, но уже получившей широкое распространение ППО. В соответствии с ключевой посылкой ППО, познание и действие функционируют на основе богатой внутренней модели реальности, порождающей предсказывающие перцептивные и моторные репрезентации. Ввиду универсальности предлагаемой сторонниками ППО схемы на ее основе невозможно предсказать конкретные характеристики зрительных репрезентаций, имеющихся у данного вида. Это обстоятельство, как мы пытались показать, снимает основания для происходящего из исследований в науке о зрении конфликта ППО и представлений об ограниченном характере зрительных репрезентаций. (В принципе, те же соображения относятся и к репрезентациям в иных сенсорных модальностях.) Постулируемые этой схемой механизмы необходимы для работы познавательных процессов как таковых. Формирование реализующего их субстрата у человека могло выступить необходимым условием для открытия революционной техники дополнения и усиления базовой биологической памяти и интеллекта с помощью интеллектуальных орудий и сред.
Рассмотренные в настоящей статье соображения об ограниченном или неполном характере ментальных репрезентаций были разработаны в том числе исследователями, работающими в рамках так называемой программы воплощенного познания в когнитивной науке1. Как известно, целый ряд приверженцев этой программы проявляли скептицизм в отношении гипотезы о том, что познание происходит на основе ментальных репрезентаций (или же вообще отрицали это предположение) [Clark, 1998, p. 148]. Если приведенные в статье аргументы верны, то это открывает возможности для взаимодействия ППО и во многом отличной от других исследовательских программ и проектов в когнитивной науке программы воплощенного познания (правда, необходимо добавить, что, с нашей точки зрения, это взаимодействие возможно только на репрезентационной платформе). Как следствие, также открываются возможности для выработки единого понимания ментальных репрезентаций, учитывающего, с одной стороны, их предсказывающий и вероятностный характер, а с другой стороны - их значимость для ориентации и действия в динамически меняющемся окружении.
1 См., например: [Clark, 1998].
170
Список литературы
Анохин П.К. Теория отражения и современная наука о мозге. - М.: Знание, 1970. - 48 с.
Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений / под редакцией В.П. Зинченко. -М.: Издательство «Институт практической психологии»; Воронеж: НПО «МОДЭК», 1997. - 608 с.
Гельмгольц Г. О восприятиях вообще // Хрестоматия по ощущению и восприятию. - М.: Изд-во МГУ, 1975. - 400 с. - С. 61-87.
Марр Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов. - М.: Радио и связь, 1987. - 400 с.
Сущин М.А. Байесовский разум: новая перспектива в когнитивной науке // Вопросы философии. - 2017. - № 3. - С. 74-87.
Фейгенберг И.М. Вероятностное прогнозирование в деятельности человека и поведении животных. - М.: Ньюдиамед, 2008. - 190 с.
Biederman I. Recognition-by-components: a Theory of Human Image Understanding // Psychological Review. - L., 1987. - Vol. 92, N 2. - P. 115-147.
Churchland P.S., Ramachandran V.S., Sejnowski T.J. A Critique of Pure Vision // Large-Scale Neuronal Theories of the Brain / ed. by C. Koch, J.L. Davis. - Cambridge; Massachusetts; London, England: A Bradford Book: The MIT Press, 1994. - 355 p. - P. 23-60.
Clark A. Being There: Putting Bain, Body and World Together Again. - Cambridge; Massachusetts; London, England: A Bradford Book: The MIT Press, 1998. - 292 p.
Clark A. Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science // Behavioral and Brain Sciences. - 2013. - Vol. 36, N 3. - P. 181-204.
Deictic codes for the embodiment of cognition / Ballard D.H., Hayhoe M.M., Pook P.K., Rao R.P. // Behavioral and Brain Sciences. - Cambridge, 1997. - Vol. 20, N 4. - P. 723-742.
DennettD.C. Consciousness Explained. - Boston: Little, Brown and Co., 1991. - 511 p.
Donald M. Précis of Origins of the modern mind: Three stages in evolution of culture and cognition // Behavioral and Brain Sciences. - Cambridge, 1993. - Vol. 16, N 4. - P. 737-748.
Eichenbaum H. Memory // Scholarpedia. - 2008. - Vol. 3, N 3. - Mode of access: http://dx.doi.org/10.4249/scholarpedia.1747 (дата обращения: 15.02.2020).
Fodor J.A. The Language of Thought. - Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1975. - 214 p.
Hawkins J., Blakeslee S. On Intelligence. - N.Y.: Times Books, 2004. - 272 p.
Hinton G.E., McClelland J.L., Rumelhart D.E. Distributed Representations // Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition. - Cambridge, Massachusetts; London, England: A Bradford Book: The MIT Press, 1986. - Vol. 1: Foundations. - 567 p. -P. 77-109.
Hohwy J. The Predictive Mind. - Oxford: Oxford University Press, 2013. - 294 p.
Hohwy J. The Predictive Processing Hypothesis // The Oxford Handbook of 4 E Cognition / ed. by A. Newen, L. De Bruin, S. Gallagher. - Oxford, UK: Oxford University Press, 2018. -960 p. - P. 129-146.
How the Bayesians Got Their Beliefs (and What Those Beliefs Actually Are): Comment on Bowers and Davis / Griffiths T.L., Chater N., Norris D., Pouget A. // Psychological Bulletin. -Washington, D.C., 2012. - Vol. 138, N 3. - P. 415-422.
Is the richness of our visual world an illusion? Transsaccadic memory for complex scenes / Blackmore S., Brelstaff G., Nelson K., Troscianko T. // Perception. - London, 1995. - Vol. 24, N 9. - P. 1075-1081.
Kiefer A., Hohwy J. Representation in the Prediction Error Minimization Framework // The Routledge Companion to Philosophy of Psychology. - London: Routledge, 2019. - P. 384-409. -Mode of access: https://doi.org/10.4324/9780429244629-24
171
M.A. CywßH
KnillD.C., PougetA. The Bayesian brain: the role of uncertainty in neural coding and computation // Trends in Neurosciences. - Cambridge, 2004. - Vol. 27, N 12. - P. 712-719.
Mumford D. On the computational architecture of the neocortex: the role of cortico-cortical loops // Biological cybernetics. - Berlin, 1992. - Vol. 66, N 3. - P. 241-251.
Noe A. Is the Visual World a Grand Illusion // Journal of Consciousness Studies: [Internet resource]. - 2002 b. - Vol. 9, N 5/6. - P. 1-12.
O'Regan J.K. Solving the «Real» Mysteries of Visual Perception: The World as an Outside Memory // Canadian Journal of Psychology. - Ottawa, 1992. - Vol. 46, N 3. - P. 461-488.
O'Regan J.K. Why Red Doesn't Sound Like a Bell: Understanding the feel of consciousness. -N.Y.: Oxford University Press, 2011. - 211 p.
O'Regan J.K., Noe A. A sensorimotor account of vision and visual consciousness // Behavioral and Brain Sciences. - Cambridge, 2001. - Vol. 24, N 5. - P. 939-973.
RensinkR.A., O'Regan J.K., Clark J.J. To see or not to see: The need for attention to perceive changes in scenes // Psychological science. - Oxford, 1997. - Vol. 8, N 5. - P. 368-373.
Simons D.J., Levin D.T. Change blindness // Trends in Cognitive Sciences. - Cambridge, 1997. -Vol. 1, N 7. - P. 261-267.
Mikhail Sushchin1 REPRESENTATIONS: RICH OR PARTIAL?
Abstract. This article focuses on how the idea of mental representations is understood in an influential modern research program in cognitive science - the program of predictive processing or predictive coding. It is pointed out that, as with earlier programs of classical cognitivism and connectionism, the idea of mental representations is also a crucial element of the program of predictive processing. According to the key assumption of this program, cognition is based on a rich internal generative model of reality that produces predictive perceptual and motor representations of what the organism can interact with at the next moment. The article considers possible challenges to this understanding of mental representations, coming from research in modern vision science and externalist approaches to memory, both in perception and in human practices, mediated by special intellectual artifacts. It is argued that there are no fundamental contradictions between these frameworks, which opens up opportunities for their interaction and integration.
Keywords: representations; memory; perception; cognitive science; program of predictive processing; externalism.
For citation: Sushchin M.A. (2020). Representations: Rich or Partial? METHOD: Moscow Yearbook of Social Studies, 10, P. 157-173. http://www.doi.org/10.31249/metod/2020.10.08
References
Anokhin, P.K. (1970). Theory of Reflection and Modern Science of the Brain. Knowledge. (In Russ.)
Ballard, D.H., Hayhoe, M.M., Pook, P.K., & Rao, R.P. (1997). Deictic codes for the embodiment
of cognition. Behavioral and Brain Sciences, 20(4), 723-742. Bernstein, N.A. (1997.) Biomechanics and the Physiology of Movements. Publishing House «Institute of Practical Psychology». (In Russ.)
1 Mikhail Sushchin, Institute of Scientific Information for Social Sciences of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia), e-mail: [email protected].
172
Biederman, I. (1987). Recognition-by-components: a Theory of Human Image Understanding. Psychological Review, 94(2), 115.
Blackmore, S.J., Brelstaff, G., Nelson, K., & Troscianko, T. (1995). Is the richness of our visual world an illusion? Transsaccadic memory for complex scenes. Perception, 24(9), 1075-1081.
Churchland, P.S., Ramachandran, V.S., & Sejnowski, T.J. (1994). A Critique of Pure Vision. In Large-scale neuronal theories of the brain (pp. 23-60). A Bradford Book / The MIT Press.
Clark, A. (1998). Being There: Putting Bain, Body and World Together Again. The MIT Press.
Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science. Behavioral and Brain Sciences, 36(3), 181-204.
Dennett, D.C. (1991). Consciousness Explained. Little, Brown and Co.
Donald, M. (1993). Precis of Origins of the modern mind: Three stages in the evolution of culture and cognition. Behavioral and Brain Sciences, 16(4), 737-748.
Eichenbaum, H. (2008). Memory. Scholarpedia, 3(3): 1747. http://dx.doi.org/10.4249/scholarpedia. 1747
Feigenberg, I.M. (2008.) Probabilistic Prognosis in the Activity of Man and Behavior of Animals. Newdiamed. (In Russ.)
Fodor, J.A. (1975). The Language of Thought. Harvard University Press.
Griffiths, T.L., Chater, N., Norris, D., & Pouget, A. (2012). How the Bayesians Got Their Beliefs (and What Those Beliefs Actually Are): Comment on Bowers and Davis (2012). Psychological Bulletin, 138(3), 415-422.
Hawkins, J., & Blakeslee, S. (2004.) On intelligence. Times Books.
Helmholtz, H. (1975) Concerning the Perceptions in General. In Anthology on Sensation and Perception (pp. 61-87). Publishing House of Moscow State University. (In Russ.)
Hinton, G.E., McClelland, J.L., & Rumelhart D.E. Distributed Representations. In Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition. Volume 1: Foundations (pp. 77-109). A Bradford Book / The MIT Press.
Hohwy, J. (2013). The Predictive Mind. Oxford University Press.
Hohwy, J. (2018). The Predictive Processing Hypothesis. In The Oxford Handbook of 4 E Cognition (pp. 129-146). Oxford University Press.
Kiefer, A., & Hohwy, J. (2020). Representation in the Prediction Error Minimization Framework. In S. Robins, J. Symons, & P. Calvo (Eds.), The Routledge Companion to Philosophy of Psychology (2nd ed., pp. 384-409). Routledge. https://doi.org/10.4324/9780429244629-24
Knill, D.C., & Pouget, A. (2004). The Bayesian brain: the role of uncertainty in neural coding and computation. Trends in Neurosciences, 27(12), 712-719.
Marr, D. (1987.) Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. Radio and Communication. (In Russ.)
Mumford, D. (1992). On the computational architecture of the neocortex. Biological cybernetics, 66(3), 241-251.
Noë, A. (2002). Is the Visual World a Grand Illusion? Journal of Consciousness Studies, 9(5-6), 1-12.
O'Regan, J.K. (1992). Solving the «Real» Mysteries of Visual Perception: The World as an Outside Memory. Canadian Journal of Psychology / Revue canadienne de psychologie, 46(3), 461-488.
O'Regan, J.K. (2011). Why Red Doesn't Sound Like a Bell: Understanding the feel of consciousness. Oxford University Press.
O'Regan, J.K., & Noë, A. (2001). A sensorimotor account of vision and visual consciousness. Behavioral and Brain Sciences, 24(5), 939-973.
Rensink, R.A., O'Regan, J.K., & Clark, J.J. (1997). To see or not to see: The need for attention to perceive changes in scenes. Psychological science, 8(5), 368-373.
Simons, D.J., & Levin, D.T. (1997). Change blindness. Trends in cognitive sciences, 1(7), 261-267.
Sushchin, M.A. (2017). The Bayesian Mind: A New Theory in Cognitive Investigations. Voprosy Filosofii, (3), 74-87. (In Russ.)
173
