Введение
Что такое Сознание, что мы знаем о нем? Как и каким образом происходит изучение Сознания, накопление и обобщение результатов исследований? Известно, что существует много путей и способов для попыток решения этой проблемы. В качестве самостоятельного способа проведения исследования поступим следующим образом:
- Выберем профильную монографию по проблеме.
- Построим Архитектурное описание для изучаемой категории.
- По мере изучения будем дополнять описание расширенными информационными источниками, в соответствии с системными требованиями к Архитектуре.
Сознание — состояние психической жизни человека, выражающееся в субъективном переживании событий внешнего мира людей, а также в отчете об этих событиях и ответной реакции на эти события.
Сознание — психическое отражение действительности независимо от того, на каком уровне оно осуществляется — биологическом или социальном, чувственном или рациональном
Сознание — свойственно людям и связано со способностью объяснить мысли человека. Обобщенное и целенаправленное отражении действительности, в предварительном построении действий и предвидении их результатов, в регулировании и самостоятельном контроле поведения человека за счёт рефлексии.
В качестве одного из способов решения проблемы Сознания, выберем Архитектурный подход. Под Архитектурным подходом будем подразумевать следующие шаги по дорожной карте. Проблему допустимо рассматривать как Систему, для Системы построим Архитектурное описание. Для ключевых понятий выберем научно-обоснованные определения. Если нет таких или они не подходят, или требуют уточнения, то заменим определения моделями UseCase, то есть описанием внутрисистемного понимания назначения и вариантов использования этих понятий в составе Архитектуры. Если на основании построенной Архитектуры Системы возможно создать действующий прототип Системы, то это будет эквивалентно доказательству факта существования решения у проблемы. Дальнейшие шаги требуют построения Теории сознания.
На вопросы о Сознании, опираясь на исследования в области нейробиологии и физики, воспользуемся работой Митио Каку [1], профессора теоретической физики. Добавим к его работе лишь небольшие комментарии, относящиеся к методологии Архитектурного подхода. Итак, Сознание. Опишем это понятие через UseCase.
Прямое мысленное общение с компьютером, имплантация новых навыков непосредственно в мозг, видеозапись образов, воспоминаний и снов, аватары и суррогаты как помощники человечества, экзоскелеты, управляемые мыслью, и искусственный интеллект - это все наше настоящее.
В ближайшие десятилетия мы научимся форсировать свой интеллект при помощи генной терапии, лекарств и магнитных приборов. Наука в этом направлении развивается стремительно.
Изменится характер работы и общения в социальных сетях, процесс обучения и в целом человеческое развитие, телекинез, телепатия. Будут побеждены многие неизлечимые болезни, мы станем другими.
Теория в Науке
Наука в направлении исследования проблем человеческого Сознания развивается стремительно. Задача науки в проекции на рассматриваемую проблему состоит в установлении закономерностей и фактов, чтобы построить адекватную, научно-обоснованную теорию. Теория является средством дедуктивной и индуктивной систематизации научных фактов. Научно обоснованной теории Сознания, устоявшейся к настоящему времени, не построено. Накоплены огромные объемы информации, имеющие отношение к этой теме. Любой информационный поиск, без предварительной подготовки, может привести к совершенно неожиданным фактам, оценка истинности которых будет затруднительной и не очевидной.
С позиции Архитектурного подхода к проблеме Сознания на этом этапе необходимо определиться с методологиями исследования. Методологиям соответствуют некие бизнес-процессы моделей жизненного цикла (ЖЦ). Известны три наиболее простых и общих методологии, которые определяют пути исследования и, соответственно, пополнение архитектурных моделей и детализацию самой Архитектуры.
- Метафорический ЖЦ. Выбор гипотезы, для построения подходящей метафоры из другой предметной области; перенос (морфизм) понятий и результатов, по аналогии; фрагментарный поиск выводов и противоречий. Без научно-установленных фактов построение полной теории с формальной логической базой утверждений – имеет малую возможность.
2. Естественнонаучный ЖЦ. Применение обычной схемы: наблюдение — модель — исследование модели — выводы — проверка наблюдений. При соответствующем выборе экспериментов этот путь характеризуется большей степенью объективности и приводит к построению научно обоснованной теории.
3. Математический ЖЦ. Схема более проста: определение — теорема — доказательство. «Простота» и высокая степень формализации получения утверждений подразумевает наличие научно-обоснованной теории. Для этой «простой» схемы необходимо уже иметь теорию.
У применения Архитектурного подхода к построению теории Сознания есть и свои преимущества, и свои недостатки.
К преимуществам относятся:
- методологическая двойственность процессов построения Архитектуры Системы при наличии Теории или создания Теории при наличии Архитектуры.
- создание Архитектуры — это более методологически регулярный и формализованный процесс по сравнению с процессом разработки Теории.
- получены значительные результаты моделирования Архитектур с использованием математического аппарата теории Категорий, применение которой, в свою очередь, обеспечивает научную строгость в переносе необходимых междисциплинарных фактов [Ковалев, 2].
К недостаткам относятся:
- излишняя трудоемкость процесса построения Архитектуры.
- возможность «шулерства» при содержательном моделировании, состоящем в простоте именования сущностей в архитектурных моделях и создающем иллюзию научной обоснованности, до перехода к строгому математическому формализму теории Категорий.
Упомянутые недостатки не являются критическими. В компьютерной индустрии предложено достаточно много конструктивных способов для их преодоления. Если создается не Архитектура Системы, а ее Референсная Архитектура [3], то возможно предусмотреть средства ее расширения и развития. (Далее, по тексту, без для краткости будем подразумевать под Архитектурой именно Референсную Архитектуру Системы).
Инструменты исследования
Сознание присуще человеку. Местом расположения сознания у человека принято считать его мозг (deployment). В результате исследований, как оказалось, отдельные области мозга связаны с обеспечением выполнения различных процедурных действий и функций, которые относятся как к высшему сознанию, так и к интеллектуальному управлению другими частями человеческого тела. Это приводит к необходимости создания иерархической декомпозиции понятия Сознание по критерию сложности задач в Системе – от абстрактных к конкретным.
Если построить дихотомическую классификацию инструментов исследования сознания, то их можно разделить на две области - философские и нейрофизилогические. В огромную область философских исследований можно включить работы из многих смежных дисциплин. Ключевым фактором разделения является шаг последующего выбора и применения структурной модели Сознания, исходя либо из концепции «Черного ящика» - философские, либо всех остальных - нейрофизиологические. Основанием всех философских инструментов исследования является метафорический ЖЦ, соответственно, нейрофизиорогичеких – естественнонаучный ЖЦ.
История нейрофизиологических исследований Сознания началась с применения скальпеля и других физических предметов, повреждающих области мозга, в том числе, с патологоанатомическими исследованиями по картированию участков мозга и установлению их связи с действиями и функциями, относящимися к высшей нервной деятельности.
Настоящий прорыв в сборе фактов о работе мозга связан с новыми физическими приборами, на основе применения которых проводятся исследования такими не разрушающими области мозга методами, как ЭЭГ – энцефалография, ТЭС – транскриниальное электромагнитное сканирование, МЭГ – магнитоэнцефалография, КТ – компьютерная томография, ПЭТ – позитронно-эмиссионная томография, МРТ – магнитно-резонансная томография, нейростимуляция и оптогенетика. Все эти методы различаются по степени точности при измерении характеристик пространственного позиционирования процессов в головном мозге, с учетом динамики этих процессов.
Такая разница подходах основана на простейшей гипотезе о том, что человеческое Сознание существует только в пределах человеческого мозга и соответствует происходящим в нем процессам. Изучение Сознания возможно по его внешним проявлениям в окружающей экосистеме. Соответственно, внешние воздействия на Сознание осуществляются либо непосредственно через мозг человека, либо через экосистему мозга. После внешнего воздействия на Сознание изменение происходит и в мозге, и в экосистеме. Изменения в экосистеме могут проявляться, например, через поведение человека.
Модели
Существует огромное количество моделей, имеющих отношение к построению теории Сознания. Если за основу группирования моделей выбрать структурные свойства их ядра, зависящего от описания работы головного мозга, то все эти модели можно отнести к одной из трех групп: «черный ящик», «распределенные» и «корпоративные». Легко видеть, что от отнесения модели к той или иной группе зависят такие свойства, как степени их доказательности, предсказуемости и управляемости.
Модель «Черного ящика».
В силу исторических причин технологического развития инструментов исследования головного мозга этот тип модели «Черный ящик» [4] получил наибольшее распространение. Однако, все разнообразие моделей Сознания является надстройкой над простейшей структурной моделью работы головного мозга.
Учет в моделях Сознания, в качестве «черного ящика» или некоего «гомункулуса», не создает принципиально неразрешимых проблем при моделировании экосистемы, но вследствие принципа «бритвы Оккама» приводит к существенному масштабированию Архитектуры системы. Моделирование состоит или в применении социологических методов, или технологий BigData и ИИ, для анализа сценариев группового поведения сообщества людей, или в их кластеризации, выделении или обобщении индивидуальных сценариев поведения, или в исследовании сознательной компоненты поведения, в зависимости от воздействия внешних факторов и так далее.
Модель распределенных решений.
Установлено, что мозг человека содержит около 100 миллиардов нейронов, объединенных в сложную топологическую структуру. В процессе биофизических исследований проводятся наблюдения того, как в процессе сознания происходит перемещение возбуждений между различными участками коры головного мозга. Современные инструменты исследований не позволяют отследить акт возбуждения до уровня рассмотрения поведения каждого отдельного нейрона. Техническим ограничением по уровню детализации является размер области мозга, содержащий десятки тысяч нейронов, которые составляют один «воксел».
Новые распределенные модели Сознания, базирующиеся на моделях работы мозга, выдвигались метафорически согласованно с такими научно-технологическими открытиями, как «телефонный коммутатор», «компьютер», «сеть Интернет». По мере исследований и накоплении фактов о работе мозга все эти модели были отвергнуты. Основные причины отвода моделей – это принципиальная невозможность удовлетворения технических требований к обеспечению работы модели или несоответствие с проявлениями Сознания при работе мозга.
Например, сейчас известно, что мозг функционирует несколько иначе, чем персональный компьютер. Каждый нейрон срабатывает относительно медленно, но это с лихвой компенсируется их количеством. Информация обрабатывается одновременно миллиардами нейронов с минимальным энергопотреблением во время процесса их возбуждения.
Одной из структурных математических моделей работы нейрона, которая в настоящее время используется для исследований в области моделирования работы мозга и, соответственно, человеческого Сознания, является клеточный автомат фон Неймана. Клеточный автомат является универсальной моделью параллельных вычислений, аналогично машине Тьюринга – универсальной модели для последовательных вычислений. Следует отметить, что головной мозг — это не единственный орган человека, для моделирования работы которого применяются клеточные автоматы.
Свойства динамических систем, состоящих из клеточных автоматов, приводят к физическим моделям, для математического описания которых необходимо использование уравнений квантовой физики. Решение задач, в такой постановке, в свою очередь приводят к новым удивительным результатам, которые позволяют формулировать, доказывать и проверять гипотезы о природе Сознания [Беркович, 5].
Модель корпоративных решений.
Реальная проблема изучения природы человеческого Сознания еще более сложна. По мнению Марвина Мински, профессора Массачусетского технологического института (МТИ), человеческое Сознание больше похоже на «сообщество разумов», которые постоянно конкурируют между собой. Это мнение подтверждается наблюдениями за динамикой перемещения зон возбуждения при работе головного мозга.
Простейшей структурной моделью, описывающей функционирование сообщества разумов, является модель корпоративного управления, в которой роль корпорации приписана мозгу. Решение обратной задачи, отображения работы мозга на работу корпорации, описано в ряде публикаций [Бир, 6]. Установлено, что общим структурным свойством является иерархическая структура информационных потоков и принятия решений.
Выводы
Популярно-публицистическое изложение у Митио Каку проблемы Сознания, возможно является неполным, неточным, не актуальным, но оно дает текущее изложение всей картины в целом. Его книга может явиться основанием для подробного феноменологического описания проблемы, в том числе, ориентированного и на специалистов из смежных областей знаний.
Несложное наложение методологии Архитектурного подхода на публицистическое изложение Митио Каку позволяет достаточно просто выявить проблемные вопросы для дальнейшей формализации описания проблемы Сознания. Раскрытие этих проблемных вопросов необходимо для перехода к формулировке и решению практических задач, в том числе по выбору путей построения теории Сознания.
Вопросы изучения природы человеческого Сознания настолько же важны, насколько интересны. Проблемы Сознания многогранны и всеобъемлющи. Эти проблемы касаются и всех, и каждого. Поражают новые научные достижения в исследовании Сознания. Поражает все, даже сама хронология научных достижений и открытий.
#архитектура #сознание #человек #клеточный автомат #моделирование
Ссылки
- Митио Каку. Будущее разума. — М.: Альпина нон-фикшн, 2016.-502с. https://vsenauka.ru/knigi/vsenauchnyie-knigi/book-details.html?id=87&fbclid=IwAR1IN-oTDBDFikAJk4y2KqktQIftUDEgj_5edzcxLWtriiSUQ-dSFV2jTWM
2. Ковалев С.П.. Методы теории категорий в цифровом проектировании гетерогенных киберфизических систем, Информ. и её примен., 2021.-7с. https://doi.org/10.14357/19922264210104
3. IT Референсная Архитектура. 2021. https://vk.com/@de_ps-it-referensnaya-arhitektura
4. Социотехнические системы. 2019. https://vk.com/@de_ps-sociotehnicheskie-sistemy
5. Беркович С.Я. Клеточные автоматы. – М.: МГУ, 1993.-112с. http://www.chronos.msu.ru/old/RREPORTS/berkovich_avtomaty.pdf
6. Beer Stafford. Brain of the Firm. 1972.-415. https://www.libfox.ru/439949-stafford-bir-mozg-firmy.html
Версия а0.9 2022.
