5 мин
5 декабря 2019 г.

Искусство забывать

Почему идеальная память - это недостаток?
Автор: Владимир Губайловский

Глава "Искусство забывать"

Фрагмент из книги Владимира Губайловского «Искусственный интеллект и мозг человека» (Москва, «Наука», 2019)

В 1942 году Хорхе Луис Борхес опубликовал рассказ «Фунес – чудо памяти», в котором описал человека со сверхъестественными способностями: «Мы, взглянув на стол, увидим три стакана с вином; Фунес же видел все усики, листики, виноградины, из которых сделано вино. Он помнил форму облаков в южной части неба на рассвете 30 апреля 1882, и он мог сравнить их по памяти и с искусным узором кожаного переплета книги, который он видел только раз, и с воспоминаниями об очертаниях брызг, которые поднял гребец в Рио-Негро во время битвы Квебрахо. Эти воспоминания не были простыми: каждый зрительный образ был связан с мускульными ощущениями, тепловыми ощущениями и т.д. Он мог восстановить все свои мечты и фантазии. Два или три раза он воссоздал целый день».

Тем не менее герой рассказа, разговаривая с Фунесом, приходит к выводу, что такая память – вовсе не самое великое благо: «Не стоит забывать, что Фунес был почти неспособен к общим, теоретическим идеям. Ему было трудно понять не столько то, что общее понятие собака включает такое множество непохожих экземпляров разного размера и разной формы, сколько он был сбит с толку тем фактом, что собака, видимая в три четверти (если смотреть в профиль), должна иметь то же имя, что и собака, видимая в три пятнадцатых (если смотреть спереди). Его собственное лицо в зеркале, его руки удивляли его каждый раз».

А заключение и вовсе безрадостное: «…я полагаю, что у него не было особенных способностей к мышлению. Думать – значит забыть различия, уметь обобщать, резюмировать. В чрезмерно насыщенном мире Фунеса не было ничего кроме подробностей, почти соприкасающихся подробностей».

Эти жесткие выводы, кажутся несколько странными. Неужели идеальная память – это такой уж недостаток?

Я много раз слышал от разных людей жалобы на плохую память, на то, что когда-то прочитанная книга забылась и от нее остались только слабые воспоминания, а ведь она так увлекала. И это, не говоря уже о потерянных где-то дома ключах или начисто забытом пин-коде банковской карточки. Мы забываем множество важнейших вещей, и потом мучительно восстанавливают забытое.

И вот Борхес говорит: это не главное, главное – способность обобщать. А при идеальной памяти она будет едва ли не целиком парализована.

Фунес – персонаж вымышленный. Но люди, обладающие феноменальной памятью, действительно встречаются, хотя и не часто. Таким человеком был Соломон Шерешевский (1892 – 1958). Одно время он даже работал профессиональным мнемонистом, то есть демонстрировал свою удивительную способность запоминать.

Всемирную славу Шерешевский приобрел посмертно под именем «Ш.» Этим сокращением обозначил его фамилию выдающийся нейропсихолог Александр Лурия (1902 – 1977) в своей работе «Маленькая книжка о большой памяти. (Ум мнемониста)» (книга вышла в 1967 году). Лурия наблюдал Ш. более тридцати лет и описал свое исследование достаточно подробно (хоть это и «маленькая книжка», она очень емкая).

Книга Лурия вышла через четверть века после рассказа Борхеса и повлиять на писателя никак не могла. Но если читать оба текста параллельно, оказывается, что реальный мнемонист и персонаж рассказа необыкновенно похожи. (Это вообще-то позволяет предположить, что Борхес своего героя вовсе не выдумал, а действительно с ним встречался.)

На своих демонстрациях Ш. запоминал большие таблицы цифр и букв, которые составляли зрители. Размеры этих таблиц заведомо превышали способности нормального человека – они включали в себя 50 и более символов. Ш. мог прочитать их по памяти в любом порядке, сказать, какой символ следует за указанным, прочитать символы на выбор через один, через два, через три. Но самое поразительное, что Ш. больше никогда не забывал эти бессмысленные наборы цифр или букв, хотя провел сотни «мнемонических» сеансов – он помнил все. Лурия проверял его без предупреждения и через 10, и через 15 лет. Ш. прочитывал цифры, буквы или слова с той же точностью, с какой и на первом сеансе.

Лурия попытался разобраться, как же все-таки Ш. запоминает, и Ш. ему охотно объяснил: каждая цифра и каждая буква – это образ, причем не только зрительный, но и звуковой, и обонятельный, и мускульный (как и у Фунеса).

Вот как Ш. описывал цифры: «Они имеют форму. 1 − это острое число, независимо от его графического изображения, это что-то законченное, твёрдое; 2 − более плоское, четырёхугольное, беловатое, бывает чуть серое...; 3 − отрезок заострённый и вращается; 4 − опять квадратное, тупое, похожее на 2, но более значительное, толстое...; 5 − полная законченность в виде конуса, башни, фундаментальное; 6 − это первая за "5", беловатая; 8 − невинное, голубовато-молочное, похожее на известь...».

Это обостренная форма синестезии, то есть такая форма восприятия, когда для человека звуки – окрашены, а цвет – звучит, тактильные ощущения рождают зрительные образы, а увиденное может уколоть. Ш. вспоминал: «Я подошел к мороженщице, спросил, что у нее есть. "Пломбир!" − Она ответила таким голосом, что целый ворох углей, черного шлака выскочил у нее изо рта, − и я уже не мог купить мороженное». Звук голоса мгновенно привел к ощущению вкуса. Объясняя, как он запоминает таблицы цифр, букв или слов, Ш. говорил, что выстраивает их вдоль длинной улицы, как ставил бы вещи, а потом идет мимо и их просто видит и перечисляет.

Лурия пишет, что Ш. несмотря на свою память выглядел человеком скорее несобранным, даже забывчивым. Ш. жил в состоянии постоянного образного шума – увиденный им предмет или прочитанная фраза вызывали в памяти целый поток представлений и выбраться из них ему было трудно.

Самое трудное для Ш. было что-то забыть. Он долго не мог этому научиться. И в конце концов нашел решение. Оно выглядит странным, но Ш. помогло: он сосредотачивался на воспоминании и давал себе команду: «Я не хочу это помнить, мне мучительно это помнить», – и, как ни странно, это помогало.

Но способности обобщать Ш. был практически лишен. Постоянная толчея образов никогда не прекращалась. А поскольку все они возникали одновременно и были зрительными, слуховыми, тактильными, обонятельными – они практически полностью заменяли ему реальность, как и Фунесу. Реальность в таком случае оказывалась едва ли не избыточной.

Книгу уже сейчас можно купить в "Лабиринте" и в книжных магазинах

В июньском номере журнала «Neuron» за 2017 год вышла статья канадских нейробиологов Блэйка Ричардса и Пола Фрэнклэнда «The Persistence and Transience of Memory» , что можно перевести как «Устойчивость и скоротечность памяти». Это одна из первых обзорных работ, посвященных не только способности нашего мозга помнить и сохранять информацию (Persistence), но и его способности забывать (Transience).

И начинается статья как раз ссылкой на английское издание книги Александра Лурия, о которой мы только что говорили.

Канадские исследователи ставят вопрос: почему мы забываем? Разве не лучше было бы всё всегда помнить? Как известно, на всякий трудный вопрос есть простой, ясный и неправильный ответ. В данном случае такой ответ звучит примерно так: наша память имеет ограниченный объем, и он сравнительно мал. Поэтому, чтобы запоминать новую информацию (сохранять в памяти), нам нужно забывать старую (удалять из памяти). Так примерно рассуждал Шерлок Холмс, когда объяснял Ватсону, что память – это чердак строго ограниченного объема, и его надо расчищать от старого хлама. Или память – это жесткий диск, и удалять информацию необходимо, иначе он окончательно забьется, а новый нам пока купить негде.

Но вот пример Ш., описанный Лурия, и другие примеры мнемонистов (а Ш., конечно, не единственный в своем роде) этому вроде бы противоречат. Место по-видимому есть, и его много.

Канадские исследователи пишут: «Интуитивное объяснение того, почему мозг обладает этими механизмами, в том, что они помогают "освободить место" для новых воспоминаний. Но когда мы рассматриваем огромное количество нейронов и синапсов в мозгу, мы, казалось бы, находим достаточную емкость для хранения гораздо большего числа воспоминаний, чем мы на самом деле сохраняем. Например, в мозге человека примерно в 80 – 90 миллиардов нейронов. Если бы мы зарезервировали лишь десятую часть наших нейронов для воспоминаний о конкретных событиях, то в соответствии с вычислительными оценками пропускной способности в автоассоциативных сетях, мы могли бы надежно хранить примерно один миллиард индивидуальных воспоминаний».

А при более рациональной организации хранения это число можно многократно увеличить. В 70-ти годах примерно полтора миллиарда секунд. Так что при такой организации памяти мы могли бы помнить нашу жизнь с точностью почти до секунды. То есть у мозга есть потенциальная возможность хранить гораздо большее количество «индивидуальных воспоминаний», чем это наблюдается у подавляющего большинства людей. Дело, похоже, не только в емкости – ее-то как раз хватает и даже с запасом. Видимо, наша память не предназначена быть простым складом информации. Она нужна и для чего-то другого. И, наверное, главное – способность обобщать, а слишком подробные воспоминания, как мы это видели на примерах Фунеса и Ш., этому мешают. Именно к такому выводу приходят канадские исследователи, сравнивая работу естественных нейронных сетей нашего мозга и искусственных нейронных сетей (ИНС).

Мы живем в быстро меняющейся внешней среде, к тому же порождающей большое количество информационного «шума», то есть противоречивой, неясной, сбивающей с толку информации. Если в этих условиях мы будет сохранять всю получаемую информацию, наши воспоминания начнут друг другу противоречить и мешать в процессе принятия решения. Мы принимаем решение не только на основании информации, которую мы сохраняем, но и на основании прогноза, который делаем, а вот при прогнозировании обойтись без того или иного вида обобщения невозможно, потому что будущее событие – это событие вероятностное, то есть оно подчиняется некоторому вероятностному распределению. Если на основании нашего опыта мы такое распределение построить не можем, будущее для нас превращается в полный, непредсказуемый хаос, какой бы объем информации о прошлом мы ни сохраняли.

В ИНС есть понятие «переобучения» (overfitting). Это такое состояние, при котором сеть, обученная на конкретных примерах, как бы «залипает», то есть слишком точно воспроизводит случайные нюансы обучающей выборки. В обучающих выборках могут встретиться случайно возникающие закономерности, несущественные для генеральной совокупности, и потому нерелевантные для прогноза, а ИНС будет стараться эти закономерности воспроизводить, и ее предсказания окажутся очень далекими от реального положения дел.

Если переобученная сеть залипает, ее регулируют, то есть, по сути, заставляют забывать слишком детальное представление ради более простых, но более устойчивых моделей. Здесь работает своего рода «бритва Оккама».

Приведу простой пример. Хозяйка посылает мужа в магазин и дает ему список покупок. Муж – система с совершенной памятью – идет в магазин и выясняет, что указанного в списке кефира нет. И он возвращается домой без кефира. Хозяйка встречает его, недоуменно всплеснув руками: «Так ряженку купил бы!» – «Но ряженки ведь нет в списке!» – растерянно отвечает система с совершенной памятью. Неумение купить ряженку вместо кефира, – это и есть переобучение.

Чтобы выполнить задачу, то есть купить не обязательно кефир, а что-то того же кисломолочного типа, система должна была «забыть» инструкцию и перейти на другой уровень обобщения, то есть радикально упростить (говоря терминологически «сгладить») задание.

Канадские нейробиологи показывают на многих примерах экспериментов с мышами и дрозофилами, что если сильно замедлить забывание («улучшить память») такая особь будет неплохо себя чувствовать только в условиях медленно меняющегося внешнего окружения. А вот если она попадет в быстро меняющуюся среду, то будет абсолютно дезориентирована. Зато особь с усиленным забыванием (с «плохой памятью») будет чувствовать себя отлично в быстро меняющейся среде, а вот в стабильной, она будет часто путаться – ей необходимо снова и снова обучаться, поскольку память не сохраняет навык.

Способность забывать напрямую связана со способностью к адаптации и более точному прогнозирования в быстроменяющихся средах. А мы сегодня живем как раз в такой. Но и вообще наша память развивалась вовсе не для точного запоминания длинных таблиц, содержащих буквы и цифры. Она всегда эволюционировала как инструмент для решения новых и неточных задач, как инструмент для принятия решений. Так что нам вроде бы не на что жаловаться. Наша память работает не хорошо и не плохо – она работает оптимально для решения конкретного класса задач. А компьютеры как раз отлично справляются с хранением огромных объемов логико-символической информации, ну так пусть они и работают. А мы будем думать.