Презвитерианският свещеник Томас Байес не е предполагал, че ще допринесе трайно за човешката история. Роден в Англия в началото на 18 век, Байес е бил тих човек с любознателен ум. По време на живота си той публикува само две творби: „Добротата на Господа“през 1731 г. в защита на Бог и британската монархия, както и анонимна статия в подкрепа на изчисленията на Исак Нютон през 1736 г. Въпреки това, един аргумент, който Байес направи преди смъртта си през 1761 г., определи хода на историята. Той помогна на Алън Тюринг да разбие германския шифър Enigma, американският флот да проследи съветските подводници и статистиците да идентифицират Федералистическите бележки. И днес с помощта на него те решават тайните на ума.
Всичко започва през 1748 г., когато философът Дейвид Хюм публикува „Разследването на човешкото познание“и наред с други неща поставя под съмнение съществуването на чудеса. Според Хюм вероятността за грешка от хора, които твърдят, че са виждали възкресението на Христос, надвишава вероятността това събитие да се е случило в действителност. Но преподобният Байес не харесва тази теория.
Шифровъчен апарат "Enigma"
Снимка: AFP 2016, Тимъти А. Клеъри
Решен да докаже, че Хюм е сгрешил, Байес се е опитал да определи количествено вероятността за събитие. Като начало той измисли прост сценарий: представете си топка, хвърлена на плоска маса зад вас. Можете да правите предположения къде е кацнал, но е невъзможно да се каже, без да се погледне колко сте били точни. След това помолете колега да хвърли друга топка и да ви каже дали е вдясно или вляво от първата. Ако втората топка е отдясно, по-вероятно е първата да е кацнала от лявата страна на масата (по това предположение има повече място вдясно от топката за втората топка). С всяка нова топка, вашето предположение за местоположението на първата топка ще се актуализира и усъвършенства. Според Байес, различни доказателства за възкресението на Христос по подобен начин показват надеждността на това събитие,и те не могат да бъдат намалени, както направи Хюм.
През 1767 г. приятелят на Байес Ричард Прайс публикува „Значението на християнството, неговите доказателства и възможни възражения“, който използва идеите на Байес, за да оспори аргументите на Хюм. Според историка и статистик Стивън Стиглер в статията на Прайс „основната вероятностна идея е била, че Хюм е подценил броя на независимите свидетели за чудо, а резултатите на Байес показват как увеличаването на количеството доказателства, колкото и ненадеждни да са, би могло да бъде по-силно от малко степента на вероятност за събитие и по този начин го превръща във факт”.
Статистиката, израснала от работата на Прайс и Байес, стана достатъчно мощна, за да се справи с широк спектър от несигурности. В медицината теоремата на Байес помага да се разгледат връзките между болестите и възможните причини. По време на битка тя стеснява пространството за локализиране на вражеските позиции. В теорията на информацията може да се използва за дешифриране на съобщения. А в когнитивната наука тя дава възможност да се разбере значението на сензорните процеси.
Промоционално видео:
Теоремата на Байес е приложена към мозъка в края на 19 век. Германският физик Херман фон Хелмхолц използва идеите на Байес, за да представи идеята за трансформиране на сензорни данни, като например осъзнаване на пространството, в информация чрез процес, който той нарича несъзнателно заключение. Байесовата статистика стана популярна и идеята, че несъзнателните умствени изчисления по своята същност са вероятни, вече не изглеждаше пресилена. Според Байесовата хипотеза за мозъка, мозъкът непрекъснато прави изводи на Байес, за да компенсира липсата на сензорна информация, точно както всяка следваща топка, хвърлена върху Байесовата маса, попълва информация за местоположението на първата топка. Байесовият мозък формира вътрешен модел на света: очаквания (или предположения) закак различните обекти изглеждат, усещат, звучат, държат се и си взаимодействат. Тази система получава сензорни сигнали и грубо симулира случващото се наоколо.
Например зрение. Светлината се отбива от обекти около нас и удря повърхността на ретината, а мозъкът по някакъв начин трябва да създаде триизмерно изображение от двумерни данни. От тях могат да се получат много триизмерни изображения, така че как мозъкът решава какво да ни покаже? Вероятно прилага байесов модел. Изглежда почти невероятно, че мозъкът се е развил толкова много, че е станал способен да прави статистически изчисления, близки до идеала. Нашите компютри не могат да се справят с такъв огромен брой статистически вероятности и ние изглежда го правим през цялото време. Но може би мозъкът все още не е способен на това. Съгласно теорията за вземане на проби, методите на съзнанието могат да се доближат до извода на Байес: вместо едновременното издаване на всички предположения, които могат да обяснят всеки сензорен сигнал,мозъкът отчита само няколко от тях, избрани на случаен принцип (броят пъти, в които се избира всяко от предположенията, се основава на честотата на съответните случаи в миналото).
Това би могло да обясни произхода на зрителните илюзии: мозъкът избира „най-доброто предположение” съгласно правилата на Байесовото заключение и се оказва невярно, тъй като системата за визуализация запълва информационните пропуски с избор от неподходящ вътрешен модел. Например, изглежда, че два квадрата на шахматната дъска имат различни цветови нюанси, или кръгът в началото изглежда вдлъбнат и става изпъкнал след завъртане на 180 градуса. В такива случаи мозъкът първоначално прави погрешно предположение за нещо толкова просто като осветлението.
Също така помага да се обясни защо по-ранната информация се получава, толкова по-силно е нейното въздействие върху човека със спомените, впечатленията, решенията му, обяснява Алън Санборн (Адам Санборн), който изучава проблемите на поведението в Университета на Уоруик. Потенциално хората предпочитат да купуват от първия продавач, когото срещнат. Играчите на слотове са по-склонни да продължат играта, ако тя е започнала с победа. Първото впечатление често е трудно да се опровергае, дори ако е фундаментално погрешно. „След като получите първоначалната информация, ще направите предположения, които са съгласни с нея“, пояснява Санборн.
Тази променливост отива докрай на неутронно ниво. „Идеята е, че неутронната активност е случайна променлива, която се опитвате да извлечете“, казва Мате Ленгел, невролог със седалище в Кеймбридж. С други думи, променливостта на нервната активност е индикатор за вероятността от събитие. Нека разгледаме опростен пример - неврон, отговорен за понятието „тигър“. Невронът ще се колебае между две нива на активност, високо, когато има сигнал за присъствие на тигър и ниско, което означава, че няма тигър. Броят пъти, в които невронът е силно активен, увеличава вероятността за присъствие на тигър. „По същество в този случай можем да кажем, че активността на неврона е извадка от вероятностно разпределение“, казва ученият. - Оказва се, ако развиете тази идея по по-реалистичен и по-малко опростен начин,след това включва много неща, които знаем за невроните и променливостта на техните реакции."
Един от колегите на Санборн, Томас Хилс, обяснява, че начинът, по който избираме сред умствени образи, е донякъде подобен на начина, по който търсим физически обекти в космоса. Ако обикновено взимате мляко от задната страна на супермаркета, първото нещо, което правите, е да отидете там, когато дойдете в новия магазин за мляко. Това не се различава от търсенето на вътрешни образи в мозъка. „Човек може да си представи паметта като вид запис на рационалната честота на събитията в света. Спомените се кодират в мисловни образи пропорционално на минали преживявания. Така че, ако ви попитам за връзката ви с майка ви, можете да започнете да мислите: тук има спомен за положително взаимодействие, тук е друг спомен за положително взаимодействие и тук е отрицателно. Но средно спомените от връзката ви с майка ви са добри, затова казвате „добре“, - казва Томас Хилс. Мозъкът е вид търсачка, която избира спомени, създавайки това, което Хилс нарича „структури на убежденията“- идеята за връзка с родителите, определения за „куче“, „приятел“, „любов“и всичко останало.
Ако процесът на търсене се обърка, тоест мозъкът прави избор от информация, която не е представителна за човешкия опит, ако има несъответствие между очакванията и реалния сензорен сигнал, тогава възникват депресия, обсесивно-компулсивен синдром, посттравматични разстройства и редица други заболявания.
Това не означава, че хипотезата за мозъка на Байес няма противници. „Мисля, че байесовата рамка като вид математически език е мощно и полезно средство за изразяване на психологически теории. Но е важно да се анализира кои части от теорията всъщност дават обяснение “, казва Мат Джоунс от Университета на Колорадо в Боулдър. Според него привържениците на „байесовия мозък“разчитат твърде много на частта от теорията, която говори за статистически анализ. „Само по себе си това не обяснява многообразието на поведение. Има смисъл само в комбинация с това, което всъщност се оказва безплатно предположение за същността на представянето на знанието: как организираме концепции, търсим информация в паметта, използваме знанията, за да разсъждаваме и решаваме проблеми."
С други думи, нашите твърдения за психологическата обработка на информацията, която когнитивната наука традиционно прави, показват как байесовата статистика се прилага към мозъчната функция. Моделът превежда тези теории на езика на математиката, но тази интерпретация се основава на консервативната психология. В крайна сметка може да се окаже, че други байесови или не байесови модели се вписват по-добре в разнообразието от психични процеси, които са в основата на нашето сетивно възприятие и висше мислене.
Санборн може да не се съгласи с възгледите на Джоунс за хипотезата на Байесов мозък, но той разбира, че следващата стъпка е да се стесни разнообразието от модели в действие. „Можем да кажем, че самото вземане на проби е полезно за разбиране на мозъчната дейност. Но има много възможности за избор. Доколко са съгласни с байесовата теория, предстои да разберем. Вече обаче можем да кажем, че защитата на християнството през 18 век е помогнала на учените да постигнат голям успех през 21-ви.
