Вы когда-нибудь просыпались после совершенно безумного сна и думали: ну и зачем это было? Оказывается, странные сновидения с их нелогичными сюжетами — не случайный сбой, а важнейший механизм нашей памяти.
Нейробиолог Эрик Хоэл сравнил работу мозга с машинным обучением и пришёл к выводу: абсурдные сны защищают нас от умственной жёсткости, помогая видеть общую картину мира, а не застревать в мелочах.
В этой статье мы разберём новую теорию, узнаем, почему ИИ тоже нуждается в «шуме», и поймём, как ночной бред делает нас гибче и умнее.
Как ваш мозг учится (и почему это может пойти не так)
Представьте, что ваш мозг — это жадный до информации студент накануне экзамена. Целый день он впитывает всё, что с вами происходит: разговор с коллегой, запах кофе из соседней кофейни, чувство досады от потерянной перчатки, рекламный баннер на остановке. К вечеру в его «папке с материалами» накапливаются терабайты сырых данных. И тут встаёт вопрос: что со всем этим делать?
Большинство учёных сегодня сходятся на том, что сон нужен в первую очередь для закрепления памяти — процесса, при котором мозг сортирует впечатления дня, решая, что отправить в долгосрочное хранилище, а что безвозвратно удалить.
Звучит разумно, правда? В конце концов, если бы вы запоминали абсолютно каждую мелочь — текстуру каждой тротуарной плитки, по которой прошли, форму каждого облака, пролетевшего над вами за год, — ваша голова превратилась бы в переполненный склад хлама.
Но у этой теории есть одна досадная проблема. Если сон существует только для того, чтобы раскладывать воспоминания по полочкам, тогда почему сами сновидения так редко выглядят как прямые репортажи из вашей жизни?
Вы редко видите во сне точное воспроизведение того, как вы чистили зубы или заполняли отчёт. Вместо этого вы видите, как чистите зубы шваброй, а отчёт заполняете… котом, который диктует вам цифры с акцентом жителя Марселя.
Это несоответствие долгое время оставалось камнем преткновения для классических теорий сна. Но недавно нейробиолог Эрик Хоэл из Университета Тафтса (США) предложил ответ, который заставляет задуматься — и, возможно, даже по-новому взглянуть на прошлую ночь.
Свою гипотезу он назвал «гипотезой переобученного мозга» (Overfitting Brain Hypothesis, OBH), и для её понимания нам придётся ненадолго отправиться в мир искусственного интеллекта.
Урок от создателей обучающих программ: что такое переобучение и почему это плохо
Представьте, что вы учите нейронную сеть различать кошек и собак. Вы показываете ей тысячу фотографий. На всех фотографиях с кошками — диван синего цвета. На всех фотографиях с собаками — диван красного цвета. Нейронная сеть — существо старательное, но глуповатое в своей старательности. Она может «выучить» правило: «синий диван = кошка, красный диван = собака».
И она будет идеально справляться с вашей тренировочной подборкой. А потом вы показываете ей фотографию белой кошки на зелёном диване — и сеть в панике заявляет: «Это не кошка, потому что диван не синий!»
Всё. Сеть переобучилась. Она выучила случайные, несущественные детали вашей конкретной подборки данных вместо того, чтобы уловить настоящие закономерности (форму ушей, морды, хвоста).
В обучении машин это называется overfitting (переобучение), и это настоящий бич всех алгоритмов. (Есть ещё и обратная проблема — недообучение, когда алгоритм слишком примитивен, чтобы уловить даже очевидные закономерности, но сегодня не о нём.)
Создатели обучающих программ давно научились бороться с переобучением. Один из самых действенных способов — добавить в обучающие данные шум. Бессмысленные, искажённые, частично случайные примеры, которые заставляют алгоритм отступить на шаг и перестать цепляться за детали.
Шум как бы говорит нейронной сети: «Эй, не будь такой занудой, посмотри на картину шире». Например, можно слегка исказить цвета на фотографиях или добавить случайные точки — тогда сеть перестанет полагаться на такие поверхностные признаки, как цвет дивана, и начнёт искать более глубокие, устойчивые образцы.
Если говорить образно, это похоже на то, как капли дождя на лобовом стекле заставляют вас сбавить скорость и сосредоточиться на общей дорожной ситуации, а не на том, какого оттенка асфальт под колёсами.
А теперь свяжите это со своими снами
Эрик Хоэл предположил, что природа задолго до появления компьютеров открыла тот же самый приём. Только роль «шума» в нашем биологическом алгоритме играют… правильно, сновидения. И не просто любые, а именно те самые дикие, нелогичные, сюрреалистические сны, которые заставляют вас просыпаться в недоумении.
Ваш мозг, как и нейронная сеть, подвержен опасности переобучения на привычном опыте. Если каждый день вы ходите на одну и ту же работу, здороваетесь с одними и теми же людьми, едите примерно одну и ту же еду, мозг рискует «зазубрить» эти конкретные обстоятельства и потерять способность приспосабливаться к новому. Он станет идеальным автоматом для вчерашнего дня, но беспомощным — перед завтрашними неожиданностями.
Чтобы этого не случилось, мозг во сне создаёт искажённые, странные версии реальности. Ваш начальник превращается в баклажан, вы идёте по потолку, а ваша кошка начинает читать лекцию по квантовой физике.
Это и есть тот самый биологический «шум», который не даёт вашему внутреннему алгоритму зациклиться на конкретных деталях. Хоэл называет это «случайным блужданием по иерархической структуре коры головного мозга».
Звучит страшно, но на самом деле означает просто: ваш мозг случайным образом бродит по собственным нейронным связям, создавая правдоподобные, но слегка безумные подобия действительности.
Крайне важно, что этот шум не совсем хаотичен. Исследования показывают, что большинство сигналов во время сновидений идут не «снизу вверх» (от органов чувств), а «сверху вниз» — из высших отделов коры, где хранятся ваши модели и представления о мире.
Поэтому ваши сны не превращаются в абсолютно непонятный белый шум. Они имеют строение, в них есть сюжет, персонажи, переживания — но всё это странным образом сдвинуто относительно реальности. Именно эта золотая середина — достаточно похоже на правду, чтобы быть значимым, и достаточно нелепо, чтобы сбить с толку — и приносит пользу.
Почему вам стоит радоваться кошмарам (в разумных пределах)
Если предположение Хоэла верно, то из него следует несколько неожиданных и даже забавных выводов.
Во-первых, оно объясняет знаменитый эффект «поспать над задачей». Вы мучаетесь с проблемой весь вечер, бьётесь лбом о стену, а утром вскакиваете с кровати с готовым решением. Что произошло за ночь? Ваше дневное мышление стало «переобученным»: вы слишком плотно зафиксировались на конкретных неудачных подходах.
Сон — особенно его странная, сюрреалистическая часть — добавил шума, «расшатал» эти застывшие образцы и позволил вашему мозгу увидеть решение под другим углом. Именно поэтому творческие люди часто ценят свои сновидения как источник вдохновения.
Во-вторых, это объясняет, почему люди, которые мало спят или не видят снов (например, из-за некоторых лекарств или спиртного), иногда становятся упёртыми, застревают в старых привычках и плохо приспосабливаются к новым обстоятельствам. Их мозг переобучается на дневной рутине и не получает необходимой «дезинфекции» нелепостью. Они видят только деревья, а лес ускользает.
В-третьих, теория подсказывает, что если вы по какой-то причине лишены здоровых сновидений, возможно, полезно нарочно создавать себе «шумовые впрыскивания» — например, смотреть необычное кино, слушать незнакомую музыку или гулять по незнакомым местам. Это не заменит полноценный сон, но может немного «встряхнуть» ваш нейронный алгоритм.
Конечно, мы ещё многого не знаем. Учёные всё ещё спорят о том, насколько биологический мозг похож на искусственную нейронную сеть. Наша кора неизмеримо сложнее и подвижнее любого современного алгоритма. И всё же это сравнение настолько изящно, что его трудно игнорировать.
Есть ли в этом практический смысл?
Помимо чисто научного любопытства, предположение Хоэла предлагает нам новый взгляд на наш собственный ночной опыт. Перестаньте воспринимать странные сны как досадную помеху или повод заглянуть в сонник.
В следующий раз, когда вы проснётесь после того, как вам приснилось, что вы сдаёте экзамен по философии в образе табуретки, мысленно поблагодарите свой мозг. Он только что провёл чистку от переобучения.
Более того, эта теория открывает возможные пути для лечения. Например, существуют данные, что люди с посттравматическим стрессовым расстройством часто видят повторяющиеся, почти дословные кошмары, в которых травмирующее событие воспроизводится почти без искажений.
С точки зрения гипотезы переобучения, это плохой знак: мозг не может создать достаточно «шума», чтобы отделить общий урок от конкретных болезненных подробностей.
Возможно, способы лечения, направленные на «взламывание» этих повторяющихся снов (например, приёмы мысленной репетиции с изменениями), работают именно потому, что помогают мозгу добавить искажений и таким образом преодолеть застревание на травме.
Один маленький шаг для сна, один большой шаг для понимания
Мы привыкли думать, что разумность — это стройная логика, последовательность, предсказуемость. А сны кажутся нам торжеством всего противоположного: нелогичности, разрыва причинно-следственных связей, чистого абсурда.
Но, возможно, именно эта «неразумность» и есть высшая форма разумности. Чтобы оставаться гибким, мозг должен время от времени сходить с ума по расписанию.
Как пишет сам Хоэл в своей статье в журнале Patterns (2021), «галлюциногенное, нарушающее границы между понятиями и склонное к выдумкам качество сновидений» — это не ошибка, а полезное свойство. Это то, что позволяет нашим внутренним алгоритмам не застрять в местной яме привычек и каждый новый день встречать с открытым умом.
Так что следующей ночью, когда ваш мозг начнёт показывать вам очередной сюрреалистический блокбастер с участием ваших зубных щёток и бывшего одноклассника в роли злого гения, знайте: идёт плановая работа. Ваш личный мыслительный прибор проводит настройку данных. Проснётесь вы немного умнее, чем были вчера. По крайней мере, немного гибче.
А если вам приснится, что вы читаете эту статью вверх ногами и каждое слово превращается в бабочку — не волнуйтесь. Это просто дополнительный шум. Всё идёт по плану.
Что почитать, если захотите узнать больше:
- Hoel, E. (2021). The overfitted brain: Dreams evolved to assist generalization. Patterns, 2(5), 100244.
- Tufts University. (2021). A New Theory for Why We Dream. Tufts Now.
- Big Think. (2021). New AI-based theory explains your weird dreams.
- Nautilus. (2021). Weird Dreams Train Our Brains to Be Better Learners.
- Discover Magazine. (2022). Bizarre Dreams May Help Us Think More Clearly.
- Hoel, E. (2020). The Overfitted Brain: Dreams evolved to assist generalization. arXiv:2007.09560.
P.S. О кнопке справа и мудрости, которую не найти в сонниках
Вот мы с вами и разобрались, почему ваш мозг по ночам устраивает цирк с конями, баклажанами и летающими табуретками. Но есть одна тонкость, которую не объясняет никакая, даже самая умная теория из области нейробиологии.
Мы говорили о шуме, о переобучении, о том, как важно иногда сбивать алгоритм с толку, чтобы он видел лес целиком. А теперь представьте, что есть нечто, что работает точно так же, только наяву и с совершенно другим знаком. Я говорю о кнопке «Поддержать», которая скромно примостилась справа под этой статьёй.
Древние мудрецы, задолго до всякого обучения машин и Эрика Хоэла, понимали одну простую вещь: жадность — это тоже форма переобучения. Когда человек цепляется за каждую монету, боится расстаться с лишним рублём, его внутренний «алгоритм» зацикливается на нехватке.
Он начинает видеть только цифры на счету — те самые деревья — и полностью теряет из виду лес: щедрость мира, круговорот благ, ту самую волшебную связь, когда отданное возвращается сторицей. Сновидения по ночам лечат мозг от логического перекоса, а осознанная поддержка днём — от жадности.
Кнопка справа — это не только про деньги. Это про крошечный, почти незаметный поступок наперекор здравому смыслу. Вы прочитали длинную статью, возможно, что-то для себя открыли, улыбнулись, задумались. А теперь вам предлагают сделать шаг, который с точки зрения «зубрилы» бессмыслен: отдать частичку своего просто так, без обещаний, без товара в ответ.
Это ровно тот самый «шум» в вашей поведенческой подборке, который не даёт вам превратиться в скупого робота. Платон назвал бы это упражнением в щедрости, Будда — привычкой отпускать, а современный создатель обучающих программ — настройкой жизненного алгоритма.
Конечно, ваш внутренний педант тут же зашепчет: «А вдруг это не сработает? А вдруг автор просто пишет ерунду? А вдруг я пожалею этих двухсот рублей?» И это нормально. Это его работа — выискивать подробности и цепляться за них.
Но мы с вами теперь знаем, что иногда самый умный поступок — сделать что-то нелогичное, чуть безумное, нарушающее правила. Вроде того, чтобы поддержать текст, который заставил вас улыбнуться.
Ваш мозг потом скажет вам спасибо — может быть, не сразу и не явно, но очередная «нейронная затычка» прочистится, а мир станет чуть добрее. Кнопка справа, кстати, не кусается. А древние добавляли: «Рука дающего не оскудевает». И они, знаете ли, спали без снотворного.
Следуйте своему счастью
Внук Эзопа