Автор Бен Уильямсон
Недавняя статья под названием «Ваш мозг на ChatGPT» вызвала много споров и противоречий. Согласно широко обсуждаемым выводам группы ученых из Массачусетского технологического института, использование генеративного ИИ для написания эссе вызывает пагубные «нейронные и поведенческие последствия», которые можно измерить с помощью технологий сканирования мозга.
Хотя центральное утверждение о том, что зависимость от генеративного ИИ может вызывать «когнитивный грех» у студентов-пользователей, широко обсуждается, широкое распространение результатов в прессе и социальных сетях показывает одно ясное: современные ученые, общественность и СМИ увлечены поиском процессов и результатов обучения в мозге. Такие выводы стали возможными только благодаря использованию новых «нейротехнологий».
Нейротехнологии в настоящее время используются в широком спектре исследований в области образовательной нейробиологии, как мы с моими коллегами Джессикой Пайкетт и Димитрой Котуза исследовали в новой статье в журнале «Педагогика, культура и общество». Эти технологии изучения мозга включают устройства для измерения мозговых волн, нейровизуализацию, интерфейсы «мозг-компьютер», симуляции мозга, моделирование нейронных сетей и даже технологии нейрофидбэка и нейростимуляции.
Для ученых в этой области эти новые технологии обещают прорыв в понимании нейронных коррелятов обучения, что будет иметь значительные последствия для внедрения в педагогическую практику или образовательную политику. Исследование MIT — один из ярких примеров быстрого роста научных исследований в области образования, основанных на нейротехнологиях, которые призваны изменить наше понимание нейронных коррелятов обучения.
Нейротехнологии в образовании
Нейротехнологии, такие как визуализация мозга, существуют уже несколько десятилетий, но в последние двадцать лет наблюдается бурное развитие нейротехнологий, особенно в связи с появлением новых инструментов для сбора и анализа нейронных данных. Недавние достижения в области искусственного интеллекта даже привели к появлению синтеза, широко известного как «NeuroAI», сопровождаемого громкими заявлениями о потенциальных преобразованиях в научном понимании человеческого мозга. В то же время продолжаются серьезные научные, этические и нормативные дискуссии о влиянии новых нейротехнологий на производство научных знаний и на людей.
Растущий интерес к наукам о мозге в образовании в последние десятилетия обусловлен доступностью новых нейротехнологий, а также активной поддержкой со стороны международных организаций, включая ОЭСР и ЮНЕСКО. Хотя образовательная нейробиология долгое время сталкивалась с препятствиями на пути внедрения в практику, считается, что новые технологии и данные делают ее открытия более актуальными для преподавания и политики. Согласно недавней редакционной статье в специальном выпуске, посвященном текущему развитию и будущему потенциалу нейротехнологий в образовании:
Нейротехнологии включают в себя ряд методов, которые дают представление о работе мозга, отдельно от его проявления в видах поведения, которые обычно отслеживают педагоги для оценки успеваемости учащихся. Их использование основано на предположении, что способ реализации обучения в мозге будет актуален для педагогов... Эти технологии могут непосредственно отражать физиологические показатели функционирования мозга, такие как электрические разряды мозга (ЭЭГ) или его кислородное кровоснабжение (fNIRs); они могут отражать физические показатели работы симпатической вегетативной нервной системы, часто индексируя эмоциональные процессы (электродермальная активность); или они могут обнаруживать тонкие поведенческие показатели, отражающие процессы внимания или восстановления памяти (взгляд глаз). В совокупности эти меры могут дать представление об участии учащихся в уроках, их текущих знаниях и характере обучения по мере его развития.
Центральным элементом перспективы использования нейротехнологий в образовании является запись и визуализация данных о мозге в режиме реального времени, а также мобилизация «алгоритмов машинного обучения для декодирования паттернов активации мозга» и других процессов, связанных с мозгом.
Прочитав десятки научных статей, отчетов и докладов для нашего проекта, мы хотели выяснить в нашем анализе, как нейротехнологии используются для разработки новых концептуальных представлений о том, что широко называется «обучающимся мозгом». Это означало тщательное изучение конкретных нейротехнологических «установок», с помощью которых учащийся мозг становится видимым и понятным, как они описаны в опубликованных нейронаучных исследованиях.
Наша концептуальная ориентация в этом исследовании, основанная на подходах социологии науки, о которых мы сообщаем в статье, заключалась в том, что научные технологии — это не просто инструменты, которые ученые используют для открытий. Скорее, такие технологии, как научные инструменты измерения и анализа, сами по себе опосредуют и формируют объекты исследования, влияя на то, как явления становятся видимыми и познаваемыми для ученых. Для нас это означало размышления о том, как обучающийся мозг сам по себе создается или изготавливается из цифровых данных, собранных и проанализированных с помощью нейротехнологий.
Мы утверждаем, что обучающийся мозг воспринимается с точки зрения «фактов о мозге», которые собираются из нейронной информации с помощью высокоинтенсивных вычислительных методов, основанных на больших данных. Именно поэтому в статье мы называем «нейроинформатизацию» обучающегося мозга «цифровым эпистемическим объектом» научного внимания. Это означает, что научная постановка исследования — используемые инструменты, институциональные приоритеты, лежащие в основе исследования, типы собираемой информации — все это играет роль в формировании результатов и в том, как обучающийся мозг представляется в качестве авторитетного научного знания в опубликованных результатах, выводах и презентациях.
Более того, как только мозг, способный к обучению, представлен таким образом, он может стать основой для «нейроуправления», под которым мы понимаем вмешательства, основанные на знаниях о мозге, которые призваны различными способами влиять на нейронные способности. Возможно, наиболее ярким примером образовательного нейроуправления является использование стимуляции мозга для прямого улучшения когнитивных функций, хотя оно также включает менее инвазивные вмешательства, такие как использование коммерческих платформ для тренировки мозга, основанных на заявлениях о нейронаучной экспертизе, или другие формы обучения «осознанности мозга».
Другими словами, исследование было разработано для изучения научных установок, связанных с получением знаний об обучающемся мозге, и для изучения последствий с точки зрения предлагаемых вмешательств, основанных на знаниях, полученных с помощью нейротехнологий.
Типы обучающихся мозгов
Наше основное наблюдение при изучении научных работ по образовательной нейробиологии заключалось в том, что «обучающийся мозг» не обязательно представляет собой единый целостный объект анализа и описания. Вместо этого мы зафиксировали несколько типов обучающихся мозгов, созданных с помощью нейротехнологий. Различные экспериментальные установки дают совершенно разные концептуальные представления о том, что такое обучающийся мозг, и это приводит к разным предложениям по их переносу в педагогическую практику или политику.
В нашем анализе мы выделили четыре основных типа обучающихся мозгов:
Пластичный обучающийся мозг, на который оказывают влияние социальные факторы и который можно изучить с помощью технологий нейровизуализации. Пластичный обучающийся мозг наиболее наглядно иллюстрируется исследованиями, посвященными влиянию социально-экономического неравенства на развитие и способности нейронных сетей и когнитивных функций. Такие исследования привели к предложениям о ранних образовательных вмешательствах, особенно в области математики и грамотности, для поддержки тех детей, у которых, как утверждается, в мозге присутствуют измеримые биомаркеры бедности, которые можно обнаружить с помощью технологий нейронного сканирования.
Синхронизированный мозг, характеризующийся «связью между мозгами» учителей и учеников. Недавние исследования с использованием технологии «гиперсканирования» применяют мобильные нейротехнологии для изучения нейронных аспектов интерактивного обучения в реальных условиях класса, а не в искусственной обстановке лаборатории, уделяя особое внимание «межмозговой» когерентности между учителями и учениками. Это приводит к предложениям о педагогических вмешательствах, которые улучшают межмозговое познание.
Внимательный мозг, изучаемый с помощью нейротехнологий мониторинга мозговых волн. Коммерческие компании и некоммерческие исследовательские центры разработали нейротехнологические приложения, предназначенные для измерения внимания и вовлеченности учащихся, а затем для предоставления нейрофидбэка с целью улучшения состояния внимания. Здесь внимательный мозг изучается с помощью потребительских нейрогарнитур с точки зрения колебаний мозговых волн, а затем становится объектом автоматизированных форм нейрофидбэка. Например, в рамках проекта MIT была разработана пара носимых очков с нейрофидбэком для учащихся, которые подают «тактильный толчок», чтобы побудить их вновь сосредоточиться, если устройство обнаруживает провалы в внимании.
Вычислительный мозг, созданный с помощью методов нейровычислительного моделирования мозга. Опираясь на области нейровычислений и коннектомики, образовательная нейробиология начала использовать математические инструменты, теории и искусственный интеллект для изучения, картографирования, моделирования и концептуализации мозга с точки зрения «связанности», нейронных «цепей» и «интеграции информации». Понимание нейрокомпьютерного обучения мозга подразумевает, что приложения искусственного интеллекта в образовании могут быть использованы «для обеспечения адаптивной, мгновенной поддержки обучения и преподавания, например, педагогической обратной связи с учащимися или рекомендаций учителям о том, как поддерживать отдельных учащихся в контексте».
Наша цель в этой статье не заключалась в том, чтобы оспорить выводы образовательной нейробиологии или предположить, что эти различные типы обучающихся мозгов демонстрируют какие-то методологические или концептуальные недостатки. Нас больше интересовало, как растущее число утверждений образовательной нейробиологии как источника знаний о нейронных субстратах обучения придает этой области все больший авторитет в качестве основы для образовательных интервенций.
Рассматривая мозг, учащийся, с точки зрения пластичности, синхронности, внимания и нейровычислений, образовательная нейробиология может стать основой для более широкого спектра педагогических и политических разработок. Растущая видимость и читаемость мозга, учащегося, делает его все более управляемым и контролируемым. А это, в свою очередь, может привести к предложениям о воздействии на мозг, учащийся, в политических и экономических целях, а не только в педагогических.
Например, ОЭСР считает тренировку мозга полезной для развития «экономики мозга»:
Современная глобальная экономика мозга ценит индивидуальные умственные навыки, но, что еще более важно, она требует объединения индивидуальных мозгов для общения и совместной работы; это требует социального интеллекта, основанного на межличностных навыках, социальном восприятии и связанных с ними способностях. Рабочие места будущего, к которым мы должны готовиться сегодня, будут все больше ценить когнитивные, эмоциональные и социальные ресурсы мозга человека. … Таким образом, сейчас наступил критический момент, когда необходимо подтвердить приоритет человеческого и мозгового капитала, то есть людей, на рабочем месте XXI века, как в сфере производства, так и в сфере потребления.
Здесь мы видим, как аспекты пластичности, межмозгового взаимодействия и внимательного участия могут быть использованы в педагогических и политических предложениях для поддержки политического и экономического проекта построения так называемой экономики мозга. Учащийся мозг может довольно легко стать капитализированным учащимся мозгом.
«Ослабленный» обучающийся мозг?
При рецензировании статьи один из рецензентов раскрыл свою профессиональную принадлежность (хотя и не личную) как педагога-нейробиолога. Его замечания по поводу точности были чрезвычайно полезны, учитывая, что статья в целом носит критический характер. Однако из-за ограничений по объёму мы не смогли полностью ответить на один вопрос: возможно, существуют и другие типы обучающегося мозга, помимо четырёх, которые мы выявили?
Возможно, другой тип обучающегося мозга сейчас становится очевидным благодаря исследованиям, таким как анализ влияния ChatGPT на мозг студентов. Когда статья была опубликована исследователями из Массачусетского технологического института, она широко освещалась как доказательство негативного влияния генеративного ИИ на мозг. Хотя авторы были гораздо более осторожны в своих выводах, чем предполагалось в прессе и социальных сетях, они всё же предложили концепцию «когнитивного долга» как долгосрочного последствия зависимости от степени магистра права, имеющего значительные образовательные последствия.
Само исследование Массачусетского технологического института (MIT) проводилось с использованием электроэнцефалографа (ЭЭГ) для сканирования мозговых волн под названием AttentivU — того самого носимого устройства, которое ведущий автор исследования ранее разработал для мониторинга и стимулирования внимания учащихся, — основанного на гарнитуре Enobio Neuroelectrics и приложении BioSignal Recorder. Другими словами, исследование было в значительной степени основано на нейротехнологиях и проводилось с использованием методов, которые становятся всё более распространёнными в образовательной нейронауке. Оно представляет собой современный пример того, как образовательная нейронаука распространяет объяснения, основанные на теории мозга, на всё более широкий спектр процессов и результатов обучения, благодаря достижениям нейротехнологий в сборе и анализе данных.
В исследовании, хотя и с осторожностью, предлагается другой тип обучающегося мозга: уменьшившийся в способности к обучению, страдающий от накопления когнитивного греха, вызванного чрезмерной зависимостью от таких технологий, как искусственный интеллект (ИИ). Исследование превращает уменьшившийся в способности к обучению мозг и его когнитивный грех в цифровые объекты знаний и, возможно, в последующие образовательные вмешательства.
Действительно, среди тех, кто изучал и теоретически обосновывал влияние нейротехнологий и нейроИИ, всё чаще возникают споры о «технологически обусловленном когнитивном снижении». Некоторые утверждают, что существуют «эмпирические доказательства того, что ИКТ могут способствовать нарушениям различных когнитивных и аффективных процессов». Очевидным следствием исследований снижения когнитивных функций мозга могут стать программы регулирования и коррекционные педагогические подходы, направленные на защиту мозга.
Хотя научная оценка этих утверждений выходит за рамки нашего исследования, из исследования Массачусетского технологического института и связанных с ним концепций ясно, что в настоящее время разрабатываются специальные нейротехнологические установки, позволяющие сделать уменьшившийся обучающийся мозг видимым и понятным как объект для вмешательства. Действительно, благодаря статье Массачусетского технологического института и её восприятию, уменьшившийся мозг уже стал объектом значительного общественного внимания и споров в СМИ.
Остаётся вопрос о том, какие виды нейроуправления могут быть предложены и разработаны для воздействия на уменьшившийся обучающийся мозг, например, для защиты, снижения вреда или улучшения, и с какими целями и последствиями это может иметь.
Статья «Изучение мозга: образовательная нейронаука, нейротехнологии и нейропедагогика», опубликованная в журнале Pedagogy, Culture and Society, является результатом исследовательского гранта, предоставленного Leverhulme Trust в связи с развитием биологии с большими объемами данных в образовании, и находится в открытом доступе.