Bagaimana cara kerja otak kita dan apa yang terjadi di dalamnya? Atas dasar apa seseorang membuat keputusan dan bagaimana keputusan itu dikondisikan? Vyacheslav Demin, calon ilmu fisika dan matematika, sekretaris ilmiah dari kompleks Kurchatov dari NBIKS-teknologi dari Pusat Penelitian Nasional "Institut Kurchatov", berbicara tentang hal ini dalam ceramah di pusat pendidikan "Sirius". "Lenta.ru" menerbitkan kutipan dari pidatonya.
Menerobos celah
Otak terdiri dari sekitar seratus miliar neuron, yaitu sel saraf yang menerima dan mengirimkan informasi satu sama lain menggunakan sinyal listrik dan kimiawi melalui proses (dendrit dan akson). Dengan menyentuh, neuron membuat jaringan saraf. Tempat kontak disebut sinapsis. Ada sekitar satu kuadriliun sinapsis di otak (satu kuadriliun adalah angka yang diikuti oleh 15 angka nol, yaitu satu juta miliar). Ini berarti bahwa setiap neuron memiliki sekitar 10 ribu koneksi - ilustrasi yang sangat mengungkap betapa beragam dan beragamnya koneksi hanya satu sel saraf. Zat yang membantu menyampaikan informasi disebut neurotransmitter. Sains mengetahui beberapa ratus zat semacam itu.
Vyacheslav Demin
Komunitas ilmiah mendekati masalah mempelajari otak dari perspektif yang berbeda. Ada ahli neurofisiologi yang mempertimbangkan proses spesifik di tingkat saraf, mereka secara konvensional dapat disebut "materialis". Di sisi lain, ada neuropsikolog, mereka secara kondisional disebut "idealis", di tengah perhatian mereka adalah dunia ide, ruang fungsi kognitif tinggi manusia yang bertanggung jawab untuk memori dan pemikiran, kesadaran dan alam bawah sadar, emosi dan pengambilan keputusan, sikap terhadap diri sendiri dan orang lain … Ada kesenjangan penjelas mendasar antara pendekatan pertama dan kedua. Ini dipelajari oleh kognitologi, arah ilmiah yang baru-baru ini dikembangkan di persimpangan neurofisiologi dan neuropsikologi. Rupanya, itu adalah kognitologi yang dapat mengarah pada terobosan dalam penciptaan kecerdasan buatan.
Video promosi:
Menemukan solusi optimal
Apa yang sedang dipikirkan? Ini adalah pencarian konstan untuk solusi optimal untuk tantangan yang kita hadapi. Sebagai aturan, ketika membuat keputusan terkecil sekalipun, seseorang memiliki beberapa pilihan, sebelum setiap langkah ia menemukan dirinya berada di pertigaan, dan hasilnya tidak ditentukan sebelumnya. Orang tersebut harus mengambil langkah terbaik. Artinya, setiap detik dari kita masing-masing membangun “pohon kemungkinan” di kepala kita, dan terkadang pohon ini sangat bercabang.
Bagaimana cara memilih yang benar, apalagi jika algoritma pencariannya tidak diketahui? Akal menggunakan apa yang disebut heuristik. Contoh dari catur dapat digunakan untuk menggambarkan hal ini. Di papan, susunan bidak seperti itu dimungkinkan ketika Putih, misalnya, hanya memiliki raja dan bidak, tetapi bidak ditempatkan sehingga tidak memungkinkan Hitam lewat. Orang tersebut segera memahami bahwa dalam kondisi seperti itu, hasil permainan yang paling menguntungkan dan sangat mungkin bagi Putih adalah seri.
Tetapi program komputer Deep Thought, yang kemudian mengalahkan juara dunia Garry Kasparov, mempertimbangkan situasi secara eksklusif dari sudut pandang matematis. Dia melihat bahwa pion putih dapat mengambil benteng hitam, dan ini akan menyebabkan kelemahan lawan yang nyata dan peningkatan posisi poin. Komputer tidak menyadari bahwa dengan gerakan ini ia membuka lubang pertahanannya. Akibatnya, dia tidak bisa lagi mengandalkan hasil imbang, menerima skakmat dan kalah dalam permainan.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Selanjutnya, pemrogram memperkenalkan algoritme untuk tindakan dalam situasi seperti itu ke komputer, dan mesin tidak lagi membuat kesalahan seperti itu. Kecerdasan alami, tidak seperti kecerdasan buatan, mampu menarik kesimpulan secara mandiri, menganalisis kesalahan, dan tidak mengulanginya.
Representasi pengetahuan
Aspek berpikir kedua adalah representasi pengetahuan. Kita semua melihat dunia melalui prisma persepsi dan bentuk di kepala kita sebagai model dari suatu proses atau objek. Pandangan ini bersifat individual. Dan ketika kami berpikir, kami beroperasi dengan model, dan bukan dengan data objektif yang nyata.
Ada lelucon terkenal tentang setengah gelas berisi air. Orang yang optimis mengira dia setengah kenyang, sedangkan yang pesimis setengah kosong. Tapi mungkin ada ide lain juga. Misalnya, seorang programmer akan mengatakan bahwa kapasitasnya dua kali lipat dari yang dibutuhkan. Data tujuan awal sama, tetapi model yang dioperasikan orang atas dasar mereka berbeda. Akibatnya, jika tugas tertentu dikaitkan dengan buku pesanan, maka solusinya mungkin berbeda satu sama lain. Penting untuk menemukan representasi yang cocok, yang di dalamnya terdapat algoritma yang dapat menyelesaikan masalah tersebut. Dalam presentasi yang lain, tidak berhasil, masalahnya mungkin berubah menjadi sangat sulit atau sama sekali tidak terpecahkan.
Oleh karena itu, pemikiran harus dikombinasikan dengan pembelajaran, yaitu akumulasi informasi dengan generalisasi selanjutnya. Anda dapat menyaksikan grandmaster tanpa henti, menulis dan menghafal gerakannya, lalu memainkannya kembali. Tapi itu tidak akan mengajari Anda cara bermain catur. Sebaliknya, upaya untuk memahami sistem atau taktik permainan, yang memberikan ide tentang presentasi umum masalah catur oleh seorang grandmaster, pada akhirnya akan membuahkan hasil yang positif seiring waktu dan latihan. Ini adalah pembelajaran.
Jenis pemikiran
Bagaimana cara berpikir seseorang berkembang? Di masa kanak-kanak - melalui presentasi visual dan efektif: "Saya melihat - saya melakukan tindakan." Pemikiran visual-figuratif secara bertahap terbentuk: "Saya melihat - saya mengingat atau mempresentasikan objek atau opsi terkait untuk tindakan - saya melakukan tindakan". Objek individu diganti dengan kategori, representasi, tautan terpisah di antara mereka dimodelkan. Tahap selanjutnya adalah pemikiran verbal-logis yang sepenuhnya abstrak, ketika untuk proses berpikir itu sendiri tidak lagi perlu melakukan tindakan apa pun, semuanya terjadi dalam imajinasi.
Pada pertengahan abad ke-20, psikolog Jerman Wolfgang Keller melakukan eksperimen. Di samping kandang monyet, dia meletakkan pisang dan memberikan tongkat kepada hewan-hewan itu. Mereka hampir segera menemukan cara meraih pisang dengan tongkat dan mendorongnya ke kandang. Ini terjadi karena pemikiran visual-aktif: monyet mengambil tongkat dan bereksperimen, dengan cepat menemukan solusi.
Kemudian tugasnya menjadi rumit: pisangnya diletakkan lebih jauh, dan monyet-monyet tersebut diberi dua batang, yang darinya seseorang dapat merakit satu batang panjang. Teka-teki ini membingungkan sebagian besar orang. Monyet-monyet itu sangat marah, tetapi tidak tahu harus berbuat apa, melompat-lompat di sekitar sangkar, menggedor jeruji dengan tongkat.
Yang terpintar duduk, berpikir dan setelah beberapa saat mengerti apa yang harus dilakukan. Saat transisi ke pemikiran visual-figuratif ini disebut "perpindahan gestalt": monyet berhenti aktif, tetapi tindakan kacau dan tidak efektif dan mulai berpikir. Dengan kata lain, pikiran adalah "tindakan yang dibatasi", yaitu tindakan yang ditransfer ke dalam imajinasi.
Foto: Depositphotos
Beginilah cara berpikir universal muncul: jika algoritme yang dipilih tidak cocok, otak mencari ide baru dan kemungkinan koneksi baru, berjalan di sepanjang "pohon kemungkinan" hingga menemukan opsi yang sesuai. Solusi yang ditemukan kemudian mempengaruhi lingkungan eksternal (pisang Anda) dan pergi (mungkin bersama dengan representasi yang baru ditemukan) ke basis pengetahuan, memperkaya pengalaman pribadi.
Emosi memainkan peran penting dalam pemikiran universal. Mereka memodulasi target, memodifikasinya. Bayangkan robot akan menyelesaikan tugas. Tiba-tiba, semuanya mulai meledak di depan. Mesin tidak merasa takut, jadi baik tujuan maupun garis perilaku tidak berubah. Ledakan - robotnya hancur. Dan orang yang menggantikannya akan mencoba menyelamatkan nyawanya untuk menyelesaikan tugas awal.
Dimana informasi diproses
Tugas pertama otak adalah pengenalan pola. Apa yang terjadi jika Anda melihat, katakanlah, wajah seseorang? Informasi memasuki pupil dan diproyeksikan ke retina. Sinyal dikirim ke korteks visual primer. Itu terletak lebih dekat ke bagian belakang kepala dan bertanggung jawab untuk mengenali hanya objek geometris yang paling sederhana, seperti, misalnya, garis dengan sudut kemiringan yang berbeda. Informasi disaring dan dikirim ke korteks visual sekunder, di mana pola yang lebih kompleks dikenali, misalnya, setengah lingkaran.
Selanjutnya, informasi yang diproses ditransmisikan ke wilayah temporal korteks serebral (inilah yang disebut jalur ventral pemrosesan informasi visual), di mana elemen sederhana seperti hidung, mata, dan telinga dikenali. Bagaimana ini bisa terjadi? Ada neuron yang hanya merespons hidung, ada neuron yang hanya merespons mata, dan sebagainya. Pada saat yang sama, terdapat neuron tanpa spesialisasi, dan mereka dapat merespons baik pada hidung maupun mata.
Akibatnya, aktivitas seluruh rangkaian sel ini ditransmisikan ke korteks orbitofrontal otak di lobus frontal. Di sana, gambarnya disatukan, dan Anda mengenali wajah itu secara keseluruhan. Seiring perkembangannya, informasi dikompresi, setiap kali dikodekan oleh jumlah neuron yang lebih kecil - tampaknya diarsipkan. Di lobus anterior otak, gudang berbagai gambar tingkat tinggi dikodekan, yang akhirnya digunakan seseorang untuk beroperasi.
Otak tidak mandiri dalam tindakannya. Ini dilakukan oleh talamus, organ berpasangan yang berakhir di otak tengah dari sumsum tulang belakang. Di talamus, benang dilampirkan ke setiap bagian korteks. Menariknya, dia mengaktifkan area tertentu yang saat ini bertanggung jawab untuk solusi optimal dari tugas saat ini.
Tetapi bahkan konduktornya pun tidak independen. Talamus dikendalikan oleh apa yang disebut inti basal (ganglia). Neuron kunci dalam inti ini sangat bergantung pada dopamin, neurotransmitter yang menyebabkan kenikmatan akut pada manusia.
Kita semua adalah pecandu dopamin, betapapun sedihnya mengakuinya, inti basal menginginkan banyak dopamin sepanjang waktu. Tapi itu menonjol dalam menanggapi nilai subjektif dari keputusan tertentu yang menjadi tanggung jawab area korteks tertentu.
Otak manusia
Gambar: Diomedia
Jika nilai pengaktifan bagian korteks tinggi, yaitu keputusan ini seharusnya optimal bagi kita dalam situasi saat ini, maka lebih banyak dopamin akan dilepaskan, dan kita akan mengalami kegembiraan. Apa yang menentukan nilai? Pertama, pengalaman kami. Seorang anak kecil memiliki pengalaman minimal, dan dia bersukacita di hampir segala hal di dunia, kubus mana pun. Dengan menjadi penasaran, seseorang mencoba pilihan yang berbeda, memperkuat pilihan yang membawa manfaat subjektif dan, karenanya, melepaskan dopamin, dan menghindari yang, sebaliknya, menyebabkan sensasi yang tidak menyenangkan atau menyakitkan. Saat Anda dewasa dan mendapatkan pengalaman, standar untuk nilai meningkat.
Kedua, nilai ditentukan oleh emosi (dan tidak hanya emosi yang positif): semakin cerah emosi tersebut, semakin tinggi nilainya. Oleh karena itu, pengatur neurofisiologis lain mengikuti - area otak yang bertanggung jawab atas emosi (amandel, hipokampus, lobus anterior dan temporal korteks, dan lain-lain).
Ternyata otak, dalam proses menemukan solusi optimal untuk tugas sebelumnya, bekerja sebagai sistem yang mengatur dirinya sendiri. Di satu sisi, ia menggunakan pengetahuan dari pengalaman (yaitu, dari bagian korteks yang sesuai), di sisi lain, ia menimbang keputusan-keputusan ini melalui sistem emosi yang mengalami (termasuk bagian yang sama dan bagian lain dari korteks dan organ dari sistem limbik otak). Semua ini dikumpulkan oleh inti basal, dan melalui talamus, "lampu hijau" diberikan untuk mengaktifkan area korteks yang memberikan imbalan terbesar bagi neuron dopamin di basal dan struktur otak lainnya.
Otak kecil
Otak kecil memainkan peran yang sangat penting. Diyakini bertanggung jawab atas koordinasi gerakan, rasa keseimbangan, dan keseimbangan. Tetapi diketahui bahwa di otak kecil, yang hanya menyumbang sekitar 10 persen dari volume otak, karena alasan tertentu ada sekitar dua kali lebih banyak neuron daripada di bagian otak lainnya - 70 miliar berbanding 30. Benarkah begitu banyak sel saraf yang dibutuhkan hanya untuk mengoordinasikan gerakan?
Para ilmuwan baru-baru ini mulai memahami bahwa otak kecil bertanggung jawab tidak hanya untuk gerakan, tetapi secara umum untuk semua otomatisme, termasuk "tindakan yang dibatasi" - pola respons mental dari basis pengetahuan. Misalnya, untuk atlet yang terlatih, tidak akan sulit bagi atlet yang terlatih untuk melakukan salto punggung dengan sekrup 360 derajat. Dia akan melakukan ini tanpa ragu-ragu, karena otak kecilnya akan mengekstrak informasi dari penyimpanan pada waktu yang tepat, otak akan menerima perintah yang diperlukan, dan tubuh akan melakukan elemen akrobatik ini secara otomatis. Atlet praktis tidak berpikir, alam bawah sadarnya bekerja.
Hal yang sama tampaknya terjadi pada otomatisme lain, misalnya, dengan ucapan. Seseorang berpikir dalam gambaran yang lebih tinggi, dan otak kecil itu sendiri memutuskan cara terbaik untuk memakaikannya sebagai alat komunikasi. Pada saat yang sama, tentu saja, pusat pemrosesan ucapan yang telah lama dan dapat diandalkan di korteks serebral terlibat, tetapi dalam hubungan yang erat dengan otak kecil, yang terus-menerus menawarkan solusi siap pakai, hingga solusi otomatisme berhasil dan / atau mengoreksi kesalahan yang tak terelakkan yang timbul sesuai dengannya.
